CN105645592B - 一种净化面源污染物的生态护岸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种净化面源污染物的生态护岸,包括至少一个设置在岸上的一级缓冲反应池、至少一个设置在坡面上的二级缓冲反应池、设置在岸上且位于所述一级缓冲反应池外侧的木桩、设置在坡面且与水面接触的石笼护岸。本发明使面源污染物首先经过一级缓冲反应池,对面源污水中的大颗粒污染物进行滞留和充分的生物化学反应。因此,一级缓冲反应池能够显著降低河湖坡面基质的堵塞和二级缓冲反应池的除污负荷;二级缓冲反应池位于河湖坡面,在具备一级缓冲反应池所有的功能外,还能够提高河湖坡面的水土保持能力。
Description
技术领域
本发明涉及生态工程领域,特别是涉及一种净化面源污染物的生态护岸,尤其涉及一种净化河道含氮类面源污染物的生态护岸***。
背景技术
目前河湖水体水质污染严重,富营养化现象频繁发生,水土流失现象也时常出现,如何控制污染物质进入河湖水体,提高水体水质,并预防水土大面积的流失,已成为刻不容缓的任务。河流面源污染是造成河流污染的主要原因之一,特别是随着城市化进程的加快,城市土地利用性质的变化,不透水区域面积所占比重增加,雨水径流量明显增大,其携带的污染量也随之增大,雨水引起的河流面源污染威胁不能再被忽视。
河流面源污染的防治中,生态护岸的应用具有极其重要的作用。生态护岸具有廊道功能、缓冲功能以及植被护岸功能,尤其在面源污染和土壤侵蚀防治方面有着不可替代的作用。传统的护坡形式主要有浆砌石护岸、模袋混凝土护岸和混凝土预制(现浇)板护岸。这种护岸模式虽满足了护坡稳定和防洪安全,但隔绝了土壤与水体之间的物质交换,破坏了护岸带原有的生态***,导致生物多样性下降,水质恶化等问题。目前常见的生态型护岸模式主要有植被生态护岸、生态袋技术、生态混凝土技术、石笼护岸等。虽然我国采用该类护岸方法对河湖边坡进行整治,取得了一定的成果,同时也发现一些问题。如当面源污染物进入河道坡面时,由于坡面水流急,水力停留时间短,导致坡面基质堵塞和截污不彻底等问题;在面对含氮量较高的面源污染物时,护岸***对污染物的去除效率有限;坡面水土保持能力弱。
发明内容
本发明的目的是提出一种净化面源污染物的生态护岸,以解决当前河道护岸中存在的上述问题,提高面源污染物的去除效率,同时增强坡面水土保持能力。
为实现上述目的,本发明提供了一种净化面源污染物的生态护岸,包括至少一个设置在岸上的一级缓冲反应池、至少一个设置在坡面上的二级缓冲反应池、设置在岸上且位于所述一级缓冲反应池外侧的木桩、设置在坡面且与水面接触的石笼护岸,所述一级缓冲反应池包括设置岸上表层的第一种植层以及设置在所述第一种植层下的第一吸附层,所述二级缓冲反应池包括设置在坡面表层的第二种植层、设置在所述第二种植层下的第二吸附层、设置在所述第二种植层与所述第二吸附层之间的土工格栅。
优选地,所述第一种植层和所述第二种植层由当地土壤和蚯蚓粪按照1:(10~20)的体积比混合组成,并且所述第一种植层和所述第二种植层上种植有湿地植物。
优选地,所述第一种植层与所述第一吸附层之间、所述第二种植层与所述第二吸附层之间均设有土工布。
优选地,所述第一种植层和所述第二种植层的底部设有土工布。
优选地,所述第一吸附层为厚度在40~60cm的沸石层。
优选地,所述第二吸附层包括第二沸石层与鹅卵石层,并且所述第二沸石层与鹅卵石层竖直间隔设置。
优选地,所述第一吸附层的侧面、所述第二沸石层的侧面、所述鹅卵石层的侧面均设有不透水层。
优选地,所述不透水层为土工膜。
优选地,所述第一种植层和所述第二种植层均平行于地面设置,厚度为10~30cm。
优选地,所述第二吸附层平行于坡面设置,厚度为40~60cm。
基于上述技术方案,本发明的优点是:
本发明通过在岸上设置至少一个一级缓冲反应池,在坡面上设置至少一个二级缓冲反应池,使面源污染物首先经过一级缓冲反应池,对面源污水中的大颗粒污染物进行滞留和充分的生物化学反应。因此,一级缓冲反应池能够显著降低河湖坡面基质的堵塞和二级缓冲反应池的除污负荷;二级缓冲反应池位于河湖坡面,在具备一级缓冲反应池所有的功能外,还能够提高河湖坡面的水土保持能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为净化河道面源污染物的生态护岸结构示意图;
其中,1~湿地植物;2~第一种植层;3~第一吸附层;4~土工格栅;5~第二种植层;6~第二沸石层;7~鹅卵石层;8~石笼护岸;A~一级缓冲反应池和二级缓冲反应池中水流流向。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明的生态护岸主要包括木桩、石笼护岸8、一级缓冲反应池、二级缓冲反应池。如图1所示,其中示出了本发明的一种优选实施方式。具体地,本发明提供的一种净化面源污染物的生态护岸,包括至少一个设置在岸上的一级缓冲反应池、至少一个设置在坡面上的二级缓冲反应池、设置在岸上且位于所述一级缓冲反应池外侧的木桩、设置在坡面且与水面接触的石笼护岸8。其中,所述一级缓冲反应池包括设置岸上表层的第一种植层2以及设置在所述第一种植层2下的第一吸附层3,所述二级缓冲反应池包括设置在坡面表层的第二种植层5、设置在所述第二种植层5下的第二吸附层、设置在所述第二种植层5与所述第二吸附层之间的土工格栅4。
在本发明中,来自地表径流的面源污染物经过木桩后,进入所述第一缓冲反应池。木桩在该生态护岸净化***中的作用主要包括:(1)降低径流速度,拦截较大的有机颗粒物或者垃圾,便于人工及时处理;(2)水在木桩缝隙间流动,增加水体溶解氧,当水体进入种植层和吸附层有利于有机态氮的氨化和硝化反应;(3)护岸,增强护岸整体结构。
优选地,所述第一种植层2和所述第二种植层5由当地土壤和蚯蚓粪按照1:(10~20)的体积比混合组成,并且所述第一种植层2和所述第二种植层5上种植有湿地植物1。并且所述第一种植层2与所述第一吸附层3之间、所述第二种植层5与所述第二吸附层之间均设有土工布,所述第一种植层2的底部也设有土工布。优选地,所述第一种植层2和所述第二种植层5的底部设有土工布,所述第一种植层2和所述第二种植层5均平行于地面设置,厚度为10~30cm。
将所述第一种植层2设置在第一吸附层3的上方,主要起到以下三个作用:(1)能够增加土壤孔隙度和团聚体的数量,改善土壤结构,具有很好的通气性、透水性和保水性,当面源污染物进入一级缓冲反应池后,起到了过滤、防止河湖坡面基质堵塞和增加污染物在种植层停留与反应时间的作用;(2)蚯蚓粪具有很大的比表面积,成为许多微生物的附着载体,蚯蚓粪中含有大量的细菌、氨化细菌、硝化细菌、真菌等大量微生物组成的群落,且繁殖速度成倍增长,成为了土壤的分解中心。当面源污染物进入一级缓冲反应池后,污染物中的有机态氮在好氧条件下首先经过氨化细菌转化为氨态氮(NH4 +—N),随后再次被硝化细菌转化为硝态氮(NO3—N)。污染物中的氨态氮可以经过硝化细菌转化为硝态氮(NO3—N),污染物中的硝态氮在第一种植层2和第一吸附层3中不参加任何反应;(3)蚯蚓粪中不仅富含大量的有机质、氮、磷、钾和腐殖酸等,还富含植物生长必须的16种营养元素和具有刺激植物生长的植物激素,对植物的生长和提高作物的品质具有非常明显的作用。
本发明中的所述第一种植层2和所述第二种植层5中的湿地植物1主要起到以下4个作用:(1)通过光合作用将产生的碳水化合物输送到植物根际,为吸附层中的微生物提供碳源,从而维持根际旺盛的微生物活性;(2)湿地植物1通过中空的组织输送氧气至根系,为第一种植层2和所述第二种植层5提供有氧环境;(3)第一种植层2和所述第二种植层5中的湿地植物1可以吸收污水中的氮,达到除氮的目的;(4)减缓地表径流,防止水土流失。
优选地,所述第一吸附层3为厚度在40~60cm的沸石层,所述第二吸附层平行于坡面设置,厚度也为40~60cm。沸石对氨态氮具有极强的选择吸附性,但并不能作为去除氨态氮的最终途径。由于沸石具有巨大的比表面积,是一种理想的微生物载体,氨化细菌和和硝化细菌以沸石作为载体,对面源污染物中的含氮类物质进行循环分解和转化,避免了吸附材料饱和、去污能力不持久等问题。
在本发明中,种植层为吸附层提供了充足的碳源和有氧环境,因此吸附层及易形成以氨化细菌和硝化细菌为主导的微生物群落,且繁殖速度快。当种植层中的小分子含氮有机污染物和氨态氮淋溶至吸附层后,吸附层中的微生物会迅速将小分子含氮有机污染物第二次分解和转化为氨态氮,这些氨态氮可以快速被吸附层中的沸石吸附和固定,随后被硝化细菌转化为硝态氮(NO3—N)。硝态氮会继续向下淋溶,在厌氧条件下易形成以反硝化细菌为主导的微生物群落,淋溶下来的硝态氮在反硝化细菌的作用下转化为氮气,达到除氮的目的。
进一步,所述第二吸附层包括第二沸石层6与鹅卵石层7,并且所述第二沸石层6与鹅卵石层7竖直间隔设置。
如图1所示,在本实施例中,所述二级缓冲反应池位于河湖坡面,由三个独立的反应池组成,其中任何两个独立反应池之间铺设一层不透水层,二级缓冲反应池中的第二种植层5与所述一级缓冲反应池提到的第一种植层2相同,均平行于坡面,且处于同一平面上,厚度为10~30cm。三个独立反应池组成的第二吸附层沿着坡面从上到下以此为第二沸石层6—鹅卵石层7—第二沸石层6,均平行于坡面,且处于同一平面上,厚度为40~60cm。二级缓冲反应池的第二吸附层和第二种植层5之间铺设一层土工格栅4,该土工格栅4能够对第二种植层5的土壤有加筋和增强水土保持的作用。
优选地,所述第一吸附层3的侧面、所述第二沸石层6的侧面、所述鹅卵石层7的侧面均设有不透水层,所述不透水层为土工膜。设置不透水层能够使得一级缓冲反应池和二级缓冲反应池中水流流向为图1中所示的A方向,提升净化效果。
在本发明的末端与水面接触部分,采用传统的石笼护岸8方法进行施工。石笼护岸8的作用为:(1)导流反硝化层净化后的水体进入水体;(2)防止侵蚀,防止河道流水冲刷。
本发明通过在岸上设置至少一个一级缓冲反应池,在坡面上设置至少一个二级缓冲反应池,使面源污染物首先经过一级缓冲反应池,对面源污水中的大颗粒污染物进行滞留和充分的生物化学反应。因此,一级缓冲反应池能够显著降低河湖坡面基质的堵塞和二级缓冲反应池的除污负荷;二级缓冲反应池位于河湖坡面,在具备一级缓冲反应池所有的功能外,还能够提高河湖坡面的水土保持能力。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (6)
1.一种净化面源污染物的生态护岸,包括至少一个设置在岸上的一级缓冲反应池、至少一个设置在坡面上的二级缓冲反应池、设置在岸上且位于所述一级缓冲反应池外侧的木桩、设置在坡面且与水面接触的石笼护岸(8),其特征在于:所述一级缓冲反应池包括设置岸上表层的第一种植层(2)以及设置在所述第一种植层(2)下的第一吸附层(3),所述二级缓冲反应池包括设置在坡面表层的第二种植层(5)、设置在所述第二种植层(5)下的第二吸附层、设置在所述第二种植层(5)与所述第二吸附层之间的土工格栅(4),所述第一吸附层(3)为厚度在40~60cm的沸石层,所述第二吸附层包括第二沸石层(6)与鹅卵石层(7),并且所述第二沸石层(6)与鹅卵石层(7)竖直间隔设置,所述第一吸附层(3)的侧面、所述第二沸石层(6)的侧面、所述鹅卵石层(7)的侧面均设有不透水层。
2.根据权利要求1所述的生态护岸,其特征在于:所述第一种植层(2)和所述第二种植层(5)由当地土壤和蚯蚓粪按照1:(10~20)的体积比混合组成,并且所述第一种植层(2)和所述第二种植层(5)上种植有湿地植物(1)。
3.根据权利要求1所述的生态护岸,其特征在于:所述第一种植层(2)与所述第一吸附层(3)之间、所述第二种植层(5)与所述第二吸附层之间均设有土工布。
4.根据权利要求1所述的生态护岸,其特征在于:所述不透水层为土工膜。
5.根据权利要求2所述的生态护岸,其特征在于:所述第一种植层(2)和所述第二种植层(5)均平行于地面设置,厚度为10~30cm。
6.根据权利要求1所述的生态护岸,其特征在于:所述第二吸附层平行于坡面设置,厚度为40~60cm。
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