[發明專利]擬自然河道水質凈化系統

有效

• 申請號: 201210237690.3
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102730823A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 魏源送;王亞煒
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10;C02F3/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明屬于河流水體水質凈化與生態修復技術領域，具體地涉及一種用于污染河流水質改善和河流生態修復的擬自然河道水質凈化系統。

背景技術

我國現階段面對水資源短缺與水環境污染的雙重問題，部分河流承擔了工業廢水、生活污水和面源污染的排污功能，使得河流污染的問題極為突出，對城市用水保障和居民的健康造成了威脅，所以河流水質改善的技術需求極為迫切。現階段河流的主要超標污染物為COD和氨氮。

河流凈化技術主要分為物理、化學、生態、生物和組合技術。其中物理、化學的方式主要有調水、投加藥劑等方式，但這些處理方式存在成本高或者對環境有負面影響等方面的不足。而采用生物、生態及其組合技術措施因其具有環境友好、便于維護等特點，成為河流水質改善和生態恢復的首選技術。

生物、生態技術及其組合技術措施主要包括：

(1)水生植物凈化法，包括構建水生生物群落(挺水、沉水植物)，構建生態浮床等；

(2)河道接觸氧化法，直接在河道內布設礫石或者其生物載體填料或者濾料，輔以曝氣充氧技術強化凈化作用。

其中人工濕地作為一種歷史悠久的生態污水處理系統，能通過濾料、微生物、植物的物理、化學、生物等作用，吸收、轉化污水中的有機污染物及營養鹽、細菌和重金屬，在凈化河水方面已得到較多的應用。

日本在江戶川的支流-板川上設置了古崎水凈化場，利用地埋式卵石接觸氧化法對河流進行處理。韓國在漢江支流良才川也開展基于卵石生物膜的接觸氧化工藝處理河水的工程。但人工濕地，尤其是具有較高去除效率的潛流式人工濕地，其建設需要滿足一定要求，通常建設于在河道岸邊帶，屬于離線處理方式，即引水至獨立修建的潛流濕地中。

河流的水質凈化模式主要分離線處理和在線處理，離線處理主要是通過河岸修建處理設施(如人工濕地、廢水處理工程)，將河水引入處理設施內部，經過凈化后排回河道中，使河水通過稀釋作用得到凈化。但是離線處理的方式具有占地大，引水消耗動力等方面的不足。工程實踐證明，離線引水采用環境工程手段處理污染河流是凈化河流水質的有效手段。但是該工藝因需要足夠的水力停留時間，往往需要大規模的處理廠區，在城市河流中難以獲得土地，這對離線處理技術的推廣造成了很大的障礙。因此河流的原位在線處理得到更多的關注。

在利用河床構建人工濕地的方法，已有一些實踐，例如礫間接觸氧化技術，但是普遍問題是河流流態未能處于最佳狀態，加之填料粒徑選擇較小，藻類生長易造成堵塞，河水無法順利流經填料凈化區床體，河水與填料中的基質材料主要通過對流和傳導作用進行污染物和代謝產物的傳質交換，濕地處理效率較低。因此，開發滿足投資低、占地少、處理量大、處理效果好等多方面需求的河道人工濕地凈化技術具有重要的應用價值與現實意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種擬自然河道水質凈化系統。

為實現上述目的，本發明提供的擬自然河道水質凈化系統，河道斷面以梯形復式斷面為基礎，在主槽內兩側交錯地設置有若干段填料凈化區，形成平面上呈現蜿蜒曲折形態的子槽，子槽的蜿蜒度為1.3-1.5。填料凈化區的高度高于河流的枯水位；河水旱季時均從子槽中流過，并可保留一定水深。主槽過水量大，可滿足汛期行洪要求。

填料凈化區由底至上逐層填充有拋石、機碎石和表層填料；

每兩段填料凈化區之間設有拋石護腳。

所述的擬自然河道水質凈化系統，其中，每段填料凈化區的長度為10-50m。

所述的擬自然河道水質凈化系統，其中，子槽側面的填料凈化區采用生態袋防護。

所述的擬自然河道水質凈化系統，其中，填料凈化區中的拋石為直徑200-500mm的圓形礫石，機碎石的直徑為50-80mm，表層填料為直徑10-20mm的細卵石。

所述的擬自然河道水質凈化系統，其中，填料凈化區的表層填料上種植有濕地植物，通過表層填料上生長的生物強化河流的自凈能力，改善河流水環境質量。植物選取原則主要考慮易于管理、美學價值高、生長周期長、生命力強的本土植物，主要是蘆葦、菖蒲、慈姑等濕地植物。本發明的水質凈化效果不依賴于植物的作用，所以植物衰敗期間也可保持運行穩定。

所述的擬自然河道水質凈化系統，其中，每段填料凈化區的兩端分別填充有無煙煤和沸石，以強化對磷、氨氮的去除效率。

所述的擬自然河道水質凈化系統，其中，每段填料凈化區的首部，采用生態袋堆放形成橫跨子槽的導流堰，防止填料凈化區被短流而影響污染物去除效率。