[發明專利]一種人工沙灘多層結構生物水質凈化系統及其建設方法

有效

• 申請號: 201911146498.1
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN111003882B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 姚昱婷;孔俊;王銳
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種人工沙灘多層結構生物水質凈化系統，包括從下到上依次鋪設在自然狀態灘面上厚度均為5cm以上的充水格柵、生物過濾層、粗沙層和細沙層，所述充水格柵、生物過濾層、粗沙層和細沙層形成的剖面形態構成沙灘的平衡剖面形態。本發明還公開了該系統的建設方法。本發明的多層填筑沙灘為硝化細菌提供了生存和繁衍的空間，可以有效去除沿海水體中的氮磷污染物，使其污染物濃度控制在安全范圍以內；該系統能夠建立在任何一個水文條件適宜的海岸，不受地形限制，結構簡單，成本低；利用格柵、生物濾材、粗沙、細沙配合的措施，可以改變沙灘水體內部的水動力條件，能夠有效減少外海波浪潮汐對人造沙灘的沖刷侵蝕，減少后期的修補工作。

技術領域

本發明涉及人工沙灘的建設，尤其涉及一種人工沙灘多層結構生物水質凈化系統及其建設方法。

背景技術

隨著生活水平的日益提高，海濱旅游作為人們休閑娛樂的手段，沙灘已成為人們休閑的理想地點之一。一些濱海城市由于自身地質等原因導致天然沙灘缺失或受損、沙灘侵蝕或沙灘質量不高等問題，因此，一些城市提出建造人工沙灘的想法。目前人工沙灘的填筑工程僅是采取向灘面和近海填砂的方式來修補或構件新的可供娛樂的人工沙灘，即僅完成對沙灘外觀環境的改造，而忽視了對沙灘內部系統的進一步改造。尤其在夏季海水溫度較高、游客增多的時候，海面漂浮大量藻類引起沙灘環境質量下降，人工沙灘附近水體更容易發生水體富營養化的狀況。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種可以實現對海岸水體凈化、減小沙灘水體污染的人工沙灘多層結構生物水質凈化系統。本發明的另一目的是提供該系統的建設方法。

技術方案：本發明所述的人工沙灘多層結構生物水質凈化系統，包括從下到上依次鋪設在自然狀態灘面上厚度均為5cm以上的充水格柵、生物過濾層、粗沙層和細沙層，所述充水格柵、生物過濾層、粗沙層和細沙層形成的剖面形態構成人工沙灘的平衡剖面形態。

為了保證系統具有較好的抗壓性能，所述充水格柵采用帶孔隙的高強度抗腐蝕材料制成，所述充水格柵的孔隙小于生物過濾層的粒徑，優選為網格尺寸為12×12mm～40×40mm、幅寬為1～6m的玻璃纖維土工格柵。玻璃纖維土工格柵是以玻璃纖維為材質，采用一定的編織工藝制成的網狀結構材料，為保護玻璃纖維、提高整體使用性能，經過特殊的涂復處理工藝而成的土工復合材料。玻璃纖維的主要成份是氧化硅，屬于無機材料，其理化性能極具穩定，并具有強度大、模量高、很高的耐磨性和優異的對寒性、無長期蠕變、熱穩定性好的優點。將充水格柵鋪滿灘面，并多層堆疊至設計厚度。

所述生物過濾層為培菌生物球、珊瑚骨、陶粒或呼吸環。培菌生物球由無毒塑料制成，用以大表面積培養硝化細菌類分解水中有毒生物化學元素，它具有復雜的凹道紋理，大大延長了水流穿過生物球的過程，增加硝化細菌的作用時間。呼吸環經過高溫燒結處理后具有多孔表面，其培菌比表面積是一般陶瓷濾材的10倍，有效的加速了硝化環境系統的建立與再生，具有高滲透的毛細孔結構，便于水體快速涵蓋飽和，提供好氧及厭氧空間，活躍好氧細菌群和厭氧細菌群，從而有效控制亞硝酸鹽和硝酸鹽的累積。

所述粗沙層的中值粒徑大于0.5mm，細沙層的中值粒徑小于0.5mm。粒徑不同，滲透性能不同，由不同滲透系數的沙組合構成的沉積物體系，能改變沙灘沉積物中的滲流流場，改變沙灘內部硝化及反硝化環境，降低沙灘內部厭氧環境海水的滲流速度，從而促進沙灘的還原反應，達到提高沙灘水質凈化的目的。

本發明采用多層填筑沙灘，合理規劃沙灘的填補方式，可以有效發揮沙灘的生態價值，實現海岸水體的凈化，減小沙灘的水體污染，有效避免后期對人工沙灘生態環境的維護。水質凈化的具體過程為：充水格柵、生物過濾層、粗沙層、細沙層為硝化細菌提供了生存和繁衍的空間，其中生物過濾層、粗沙層、細沙層這些具有微孔的濾材更宜于硝化細菌的大量繁殖，海水在潮汐和波浪的作用下涌入該系統，水體中的污物由硝化細菌進行分解，從而完成對水質的凈化處理。

本發明所述的建設上述人工沙灘多層結構生物水質凈化系統的建設方法，包括以下步驟：