CN101824811A - 一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，该装置包括生态湿地床、进水槽和出水槽，所述生态湿地床的一端通过通水孔与进水槽底部连接；另一端与出水槽连接并且出水槽内设有增氧管，出水槽用挡板隔成上、下两层水槽，增氧管的两端分别设于上、下两层水槽内，下层水槽通过通水孔与下一级进水槽相连，最下一级出水槽的下层水槽设有排水口。该装置可应用于河道和湖泊的护坡建设，截留净化排入河湖的面源污染，也可利用水泵将河湖里的水送到高处，从水力增氧生态湿地第一级逐渐向下级流动，经过湿地的多级处理，从而实现河湖水质的净化，在提高溶氧、脱氮方面具有较好效果，并可在一定程度上缓解湿地淤积饱和问题。

Description

一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置
技术领域
本发明涉及一种人工湿地生态护坡结构，应用于河湖的水质净化及面源污染截流工程，属于河湖生态工程技术领域。
背景技术
目前河湖的护坡形式主要有自然式护坡，硬质护坡和生态型护坡。由于前面两种对于面源形式进入河道的污染物质清除效果有限，所以生态型护坡便成了近年来的研究热点，也逐渐得到了推广使用。生态护坡是在植物、填料介质和微生物的联合作用下，对水中污染物进行吸附、吸收、分解和截留，其优点是处理效果好，抗冲击能力强，具有较强的N和P去除能力。然而其基质中的氧主要来源于植物向其根部输送光合作用产生的氧，所以也决定了其基质溶解氧水平较低。
发明内容
本发明的目的在于克服普通生态型护坡溶解氧低的问题，将势能增氧技术应用于生态型护坡构建中，研制一种复氧效果佳的河湖生态湿地型护坡技术，同时还可在一定程度上缓解湿地淤积饱和问题。该技术可应用于截留净化排入河湖的面源污染，也可利用水泵将河湖里的水送到高处，从水力增氧生态湿地第一级逐渐向下级流动，经过湿地的多级处理，从而实现河湖水质的净化。
本发明的技术解决方案是：其特征在于所述多级水力增氧生态湿地型护坡装置其级数为3至5级，每级的高度为40-50cm，长度为1～1.5m。每级水力增氧生态湿地型护坡装置包括生态湿地床、进水槽和出水槽，所述生态湿地床的一端通过通水孔与进水槽底部连接；另一端通过通水孔与出水槽下部连接并且出水槽内设有增氧管，增氧管由若干根呈弯管状的PVC管并联排列而成，其关系为PVC管的管数n＝Q/q，其中Q为处理水量，q为单根PVC管虹吸的流量；出水槽用挡板隔成上、下两层水槽，增氧管的两端分别设于上、下两层水槽内，下层水槽通过通水孔与下一级进水槽相连，最下一级出水槽的下层水槽设置排水口，排水口不低于外界常水位。
其进一步的技术方案是：其特征在于生态湿地床内分为上下两层填料区，上层填料区填充土壤基质并在其上种植植物，下层填料区填充渗透性较好的净化填料，如沸石、砾石、卵石、陶粒和黄砂，从下到上按粒径依次减小的顺序逐层铺砌各净化填料。
其更进一步的技术方案是：其特征在于生态湿地床与进出水槽之间、以及上一级出水槽与下一级进水槽之间均用砖石混凝土结构的挡水墙隔开。在生态湿地床的底部设置集水管道，并通过生态湿地床与出水槽之间的通水孔与同级出水槽的上层水槽相连接，集水管道流量大于相连的出水槽内增氧管排水流量。每级水力增氧生态湿地型护坡装置下方从上往下依次设有碎石垫层、土工布和混凝土桩，每级水力增氧生态湿地型护坡装置的进、出水槽下方分别设有所述两根混凝土桩。
本发明的优点：(1)利用了生态湿地本身的作用对水中污染物质进行去除：当待处理的污水依次流经各级生态湿地床时，土壤基质、净化填料和植物根系对水中的固体悬浮物进行截留，植物也会吸收氮、磷等部分营养元素，同时基质、填料和根系表面还会生长大量的微生物并形成生物膜，生物膜通过代谢作用可以对降解部分有机质和截留营养物质。(2)应用势能增氧技术通过间歇性大气复氧增加了基质内的溶解氧含量，通过基质环境中好氧和缺氧现象的交替使氮元素不仅可以被植物吸收，还可以通过硝化和反硝化作用被去除。(3)湿地内的进水和出水都在床的底部，不易造成填料堵塞现象，另外溶解氧的增加降解有机物质也会降低有机淤堵。对照实验表明，水力增氧生态湿地型护坡在提高溶氧、脱氮方面、防淤堵方面均优于一般的生态湿地结构和生态护坡。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图中：1是单层生态湿地床、2是进水槽、3是出水槽、4是增氧管、5是集水管道、6是土壤基质、7是净化填料、8是挡水墙、9是外界常水位、10是植物、11是排水口、12是混凝土桩，13是土工布，14是碎石垫层。
具体实施方式
下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
对照附图1，多级水力增氧生态湿地型护坡装置包括生态湿地床1、进水槽2和出水槽3，生态湿地床1内填充上下两层填料，上层土壤基质6作为植物10的生长基质，其上种植植物10，下层为渗透性能较好的净化填料7，如沸石、砾石、卵石、陶粒和黄砂，从下到上按粒径依次减小的顺序逐层铺砌各净化填料7，净化填料7表面形成生物膜，附有微生物及轮虫类生物，
每级生态湿地床1的高度为40-50cm，长度为1～1.5m；多级水力增氧生态湿地型护坡装置为3至5级，实际应用时最下一级出水槽的排水口必须不低于外界常水位。在每级生态湿地床1的一端通过通水孔与进水槽2底部连接，用以承接污水进水泵管或上一级出水槽3的下层水槽的出水，另一端连接出水槽3，并将增氧管4设置在出水槽3内，增氧管4的两端分别设于上、下两层水槽内，增氧管4由若干根呈弯管状的PVC管并联排列制成，其关系为PVC管的管数n＝Q/q，其中Q为处理水量，q为单根PVC管虹吸的流量；增氧管4通过通水孔与下一级进水槽2相连接，从而使水流到下级生态湿地床1的进水槽2中。最下一级出水槽3设置排水口11，排水口11不低于外界常水位9。
生态湿地床1与进、出水槽之间以及上级出水槽3与下级进水槽2之间均用砖石混凝土结构挡水墙8隔开。在生态湿地床1内底部铺设集水管道5，并通过生态湿地床1与出水槽3之间下部的通水孔与出水槽3的上层水槽相连接。每级水力增氧生态湿地型护坡装置下方从上往下依次设有碎石垫层14、土工布13和混凝土桩12，每级水力增氧生态湿地型护坡装置的进、出水槽下方分别设有所述两根混凝土桩12。
本发明的工作原理：当污水流入或由水泵将河道中的水打入第一级生态湿地床1的进水槽2，依次流经生态湿地床1。当污水从挡水墙8下的通水孔进入生态湿地床1内，污水自下而上运动，其中携带的悬浮物自下而上被截留。同时沸石、砾石、卵石、陶粒、黄砂等净化填料7、土壤基质6和植物10根系表面附着生长的生物膜中的微生物将通过代谢作用分解部分有机质，同时湿地植物10还会通过其根系吸收部分氮、磷等营养元素。水通过集水管5顶部的小孔流入集水管5从而流向出水槽3，而使出水槽3中的水位也开始上升。当出水槽3水位上升到增氧管4中虹吸管顶部并超过后，便产生虹吸，很快吸干该级的污水进入下层出水槽，然后排入下一级的进水槽2，此时污水自上而下运动携带被截留的悬浮物质很通畅地由小孔隙向大孔隙填料流动，也排入下一级，所以不易造成填料堵塞。
当每一级生态湿地床1内的污水排干后，增氧管4中的虹吸便会自动断开，由于上一级增氧管4放水需要一定时间，实现了间歇放水，空气被吸入土壤基质6和净化填料7的孔隙之中，沿大颗粒孔隙向小颗粒孔隙自下而上地与所有填料中的水膜相接触而进行大气复氧，使得填料表面的水膜中溶解氧迅速增加，从而有利于好氧微生物的生长繁殖，而加快有机物的降解。
当上一级出水槽3的增氧管4又造成虹吸之后，水又会排入该级的进水槽2从而进入生态湿地床1，又重复了上述的过程，就这样周而复始。而污水在逐级传递的过程中，不仅营养物质被各级湿地床所吸收，溶解氧含量也逐级增加，从而达到较大程度的净化。

Claims (9)

1.一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述每级水力增氧生态湿地型护坡装置包括生态湿地床(1)、进水槽(2)和出水槽(3)，所述生态湿地床(1)的一端通过通水孔与进水槽(2)底部连接；另一端通过通水孔与出水槽(3)下部连接并且出水槽(3)内设有增氧管(4)，出水槽(3)用挡板隔成上、下两层水槽，增氧管(4)的两端分别设于上、下两层水槽内，下层水槽通过通水孔与下一级进水槽(2)相连，最下一级出水槽(3)下层水槽设有排水口(11)，排水口(11)不低于外界常水位(9)。
2.根据权利要求1所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述多级水力增氧生态湿地型护坡装置为3至5级。
3.根据权利要求1所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述生态湿地床(1)的单级高度为40～50cm，长度为1～1.5m。
4.根据权利要求1所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述生态湿地床(1)为上下两层填料区，上层填料区填充土壤基质(6)并在其上种植植物，下层填料区填充净化填料(7)，所述净化填料(7)为沸石、砾石、卵石、陶粒和黄砂，并从下到上按粒径依次减小的顺序逐层铺砌。
5.根据权利要求1所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述生态湿地床(1)与进出水槽之间、以及上一级出水槽(3)与下一级进水槽(2)之间均用砖石混凝土结构的挡水墙(8)隔开。
6.根据权利要求1所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：在生态湿地床(1)的底部设置集水管道(5)，并通过生态湿地床(1)与出水槽(3)之间的通水孔与同级出水槽(3)的上层水槽相连接，集水管道(5)流量大于相连的出水槽内增氧管(4)排水流量。
7.根据权利要求1所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述增氧管(4)由若干根呈弯管状的PVC管并联排列而成，其关系为PVC管的管数n＝Q/q，其中Q为处理水量，q为单根PVC管虹吸的流量；
8.根据权利要求7所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述增氧管(4)流量大于上一级出水槽内增氧管(4)流量。
9.根据权利要求7所述的一种多级水力增氧生态湿地型护坡装置，其特征在于：所述每级水力增氧生态湿地型护坡装置下方从上往下依次设有碎石垫层(14)、土工布(13)和混凝土桩(12)，每级水力增氧生态湿地型护坡装置的进、出水槽下方分别设有两根所述混凝土桩(12)。
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