CN108558150A - 一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成*** - Google Patents
一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，包括沿河道自上而下分布的水位调节***、增氧及强化硝化***、底质改善***和强化脱氮及生境改善***；底质改善***由自下而上置于河道内的生态基质层、炉渣生物碳层及沉水植物置于石笼网兜内构成的复合结构；强化脱氮及生境改善***包括深槽和浅滩，本发明结构简单，新颖独特，设计科学，可以有效增加河流溶解氧，增强河流生态强化净化能力，改善河道生境，本发明能够自动连续工作，无需消耗其他能源，节能经济，同时兼具景观效果，经济和社会效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及河流生态修复，特别是一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成***。
背景技术
随着社会经济的持续发展，生活和生产中的污物排放于河流内的情况越来越严重，因此，河流湖泊的污染状况较之以往更加严峻，污染严重的河流水体由于自然复氧量不及耗氧量，溶解氧很低，甚至处于缺氧或厌氧状态，水流的流速减慢不利于中和水体中COD污染物的分解以及氮素的去除，导致水质净化能力下降，从而加剧河流湖泊的水污染。因此，向处于缺氧或厌氧状态的河流进行曝气充氧，可以补充河流中过量消耗的溶解氧，加强其同步硝化反硝化作用，增强河流的自净能力，加快黑臭、感官性差、氮污染严重的河流恢复到正常的水生态***，改善或恢复河流的生态环境，是一直在努力解决的技术问题。
目前，常见的增氧生态净化及生境改善***主要借助水生生物，辅以人工曝气***，多表现为单独投加生物菌种、构建生态河床、生态滤坝、砾石群、深槽、丁坝、浅滩或者使用曝气机等，广泛使用的人工曝气复氧***大多为曝气机，曝气软管等，需要消耗电力经常运行，运行费用大。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的是提供一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，可有效解决现有人工曝气复氧***消耗电力大、运营费用高的问题。
本发明解决的技术方案是，包括沿河道自上而下分布的水位调节***、增氧及强化硝化***、底质改善***和强化脱氮及生境改善***；
所述水位调节***是由设置在上游3-5m的河道落差处起降的液压翻板闸构成，水流在液压翻板闸顶面溢流形成单级跌水堰，增大水流与空气的接触面积，为河流增氧；
所述的增氧及强化硝化***由蓄水池、水锤泵及好氧生物管构成，所述蓄水池位于上游3-5m的河道落差的一侧，蓄水池的进水口经管道与液压翻板闸前方的河道连通，蓄水池的出水口经进水管与水锤泵的尾水腔连通，蓄水池与水锤泵的水位差为1-7m，水锤泵的空气室与出水管一端连通，出水管另一端与强化脱氮及生境改善***的深槽连通，增氧管的一端与水锤泵的空气室的顶部连通，增氧管的另一端与增氧及强化硝化***的好氧生物管连通，增氧管靠水锤泵的一端装有单向阀，单向阀与水锤泵之间的增氧管上装有空气逆止阀，所述好氧生物管为若干中空套管，每个中空套管由内管套装在外管内构成，外管上装有生物飘带，内管壁及生物飘带上投加有硝化菌种及微生物促生剂，在河道中构成硝化段；
所述的底质改善***由自下而上置于河道内的生态基质层、炉渣生物碳层及沉水植物置于石笼网兜内构成的复合结构；所述的生态基质为公知技术；
所述的强化脱氮及生境改善***包括深槽和浅滩，所述深槽位于河道内，底部种植有仿生水草，浅滩为深槽下游河道，由卵石、碎石或砾石铺制而成。
本发明结构简单，新颖独特，设计科学，可以有效增加河流溶解氧，增强河流生态强化净化能力，改善河道生境，本发明能够自动连续工作，无需消耗其他能源，节能经济，同时兼具景观效果，经济和社会效益显著。
附图说明
图1为本发明结构主视图；
图2为本发明结构俯视图；
图3为本发明好氧生物管的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体使用情况对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图1、2、3所示，本发明一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，包括沿河道自上而下分布的水位调节***、增氧及强化硝化***、底质改善***和强化脱氮及生境改善***；
所述水位调节***是由设置在上游3-5m的河道落差处起降的液压翻板闸1构成，水流在液压翻板闸1顶面溢流形成单级跌水堰，增大水流与空气的接触面积，为河流增氧；
所述的增氧及强化硝化***由蓄水池2、水锤泵10及好氧生物管3构成，所述蓄水池2位于上游3-5m的河道落差的一侧，蓄水池2的进水口经管道与液压翻板闸1前方的河道连通，蓄水池2的出水口经进水管7与水锤泵10的尾水腔连通，蓄水池2与水锤泵10的水位差为1-7m，水锤泵10的空气室与出水管9一端连通，出水管9另一端与强化脱氮及生境改善***的深槽5连通，增氧管8的一端与水锤泵10的空气室的顶部连通，增氧管8的另一端与增氧及强化硝化***的好氧生物管3连通，增氧管8靠水锤泵10的一端装有单向阀20，单向阀20与水锤泵10之间的增氧管8上装有空气逆止阀19，所述好氧生物管3为若干中空套管，每个中空套管由内管17套装在外管18内构成，外管18上装有生物飘带，内管壁及生物飘带上投加有硝化菌种及微生物促生剂，在河道中构成硝化段；
所述的底质改善***由自下而上置于河道内的生态基质层14、炉渣生物碳层13及沉水植物11置于石笼网兜12内构成的复合结构；
所述的强化脱氮及生境改善***包括深槽5和浅滩6，所述深槽5位于河道内，底部种植有仿生水草15，浅滩6为深槽5下游河道，由卵石、碎石或砾石铺制而成。
为了保证使用效果和使用方便，
所述蓄水池2为由钢筋混凝土制成的方形，宽度为0.6m，高度为0.8m，入水口处装有格栅，阻挡树枝、石子等杂物，侧壁上开有溢流口。
所述进水管7呈向上的倾斜状，倾斜状的低端与水锤泵10的尾水腔的底部连通，进水管7与水平线夹角为7°-9°。
所述好氧生物管3的外管18上装有若干生物飘带，所述生物飘带为水草。
所述内管17、外管18上均布有细孔，其孔径为0.8-2mm，内管17管径为4-5cm，外管18管径为7-8cm，内管17、外管18长度均为12m。
所述生态基质层14为由直径为1-2cm的砾石、陶粒、蛭石按体积比2:3:3构成的复合层，厚度为4cm。
所述炉渣生物碳层13为由粒径为1-3cm的炉渣颗粒、生物碳颗粒按体积比2:1构成，厚度为15cm。
所述沉水植物为金鱼藻、苦草、轮叶黑藻或篦齿眼子菜。
所述深槽5深度为0.5m-1m，宽度为河道宽度的三分之一。
所述浅滩6高度为30cm，由粒径为1-15cm的卵石、碎石、砾石铺制而成。
本发明工作时，上游河水首先经液压翻板闸复氧，（液压翻板闸设置在上游3～5 m的河道落差处，材质一般为碳钢，具体尺寸视河道情况而定；可自动启降，在丰水期可提高区段内水位，形成局部水面效果，水流可在液压翻板闸顶面溢流形成单级跌水堰；跌落的水携带空气中的大量氧气汇入水流，为河流增氧，能够给水流中的动植物提供良好的生长条件；此外，液压翻板闸能准确自动调控水位，蓄水后能美化城市，不影响生态环境和河道行洪断面，满足城市防洪要求，方便维修，运行管理费用低），流入好氧生物管中进行硝化作用，去除水中氨氮等污染物；然后流经底质改善***，削减河道内源污染物；最后河水进入深槽-浅滩，进行反硝化作用，深度脱氮净化水体。在上游河水流经液压闸的同时，部分河水进入河道一侧的蓄水池，经进水管输送至水锤泵，沿进水管流入水锤泵的高势能水流先到达水锤泵的尾水腔，水流突然停止流动后，水体动能转换成压力能，将水冲进水锤泵的空气室，空气室内水位升高，将室内空气压至增氧管，空气压力使得上方单向阀打开，空气进入增氧管（下方逆止阀此时处于关闭状态），同时水流从出水管排出。待水位下降后，上方单向阀关闭，下方三联通逆止阀打开，外界空气进入空气室，室内压缩空气增加，回复到负压状态，整个过程又重复进行；经出水管排出的水由水锤泵提升排放至深槽-浅滩，空气经水锤泵空气室上部的增氧管至好氧生物管中，为其硝化作用供氧，进行生态净化。
综上所述，本发明中的增氧设备水锤泵是不需要外来动力输入即可工作的，在增氧管、单向阀及空气逆止阀的作用下，不只能实现扬升水流的作用，还能够为河流增氧；与现在的人工增氧设备消耗大量电力等能源相比，本发明能够将水体自身能量完全利用，无需外来动力，经济效益显著提升。另结合好氧生物管、生态河床和深槽-浅滩技术，河流中形成硝化-反硝化***，硝化反硝化作用得到增强，生物净化作用明显提升，水中COD、氮、磷等污染物去除效率提高，水质改善效果显著，经实地试验和测试，效果非常好。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：采用水锤泵增氧设备，可以不消耗电、油、煤等能源，充分发挥河流自身的势能将空气压缩至增氧管，并通过增氧管将空气通入河流；由液压闸形成的跌水堰在增大水流与空气的接触面积，为河流复氧的同时增加空气湿度，净化空气，兼具景观效果；生态河床利用植物净化水体，去除水中氮磷污染；好氧生物管和深槽-浅滩在水中形成硝化-反硝化段，增强河流脱氮能力。总之，本发明能够提高河流DO量，有效去除河水中的COD、氮、磷等污染物，去除率高达30%以上，增强水体自净能力，且节约能源、运行维护费用低，可降低费用40%以上，节能环保，在城市河道，特别是落差较大的河流生态净化和生境改善方面具有明显优势，经济和社会效益显著。
Claims (10)
1.一种城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：包括沿河道自上而下分布的水位调节***、增氧及强化硝化***、底质改善***和强化脱氮及生境改善***；
所述水位调节***是由设置在上游3-5m的河道落差处起降的液压翻板闸（1）构成，水流在液压翻板闸（1）顶面溢流形成单级跌水堰，增大水流与空气的接触面积，为河流增氧；
所述的增氧及强化硝化***由蓄水池（2）、水锤泵（10）及好氧生物管（3）构成，所述蓄水池（2）位于上游3-5m的河道落差的一侧，蓄水池（2）的进水口经管道与液压翻板闸（1）前方的河道连通，蓄水池（2）的出水口经进水管（7）与水锤泵（10）的尾水腔连通，蓄水池（2）与水锤泵（10）的水位差为1-7m，水锤泵（10）的空气室与出水管（9）一端连通，出水管（9）另一端与强化脱氮及生境改善***的深槽（5）连通，增氧管（8）的一端与水锤泵（10）的空气室的顶部连通，增氧管（8）的另一端与增氧及强化硝化***的好氧生物管（3）连通，增氧管（8）靠水锤泵（10）的一端装有单向阀（20），单向阀（20）与水锤泵（10）之间的增氧管（8）上装有空气逆止阀（19），所述好氧生物管（3）为若干中空套管，每个中空套管由内管（17）套装在外管（18）内构成，外管（18）上装有生物飘带，内管壁及生物飘带上投加有硝化菌种及微生物促生剂，在河道中构成硝化段；
所述的底质改善***由自下而上置于河道内的生态基质层（14）、炉渣生物碳层（13）及沉水植物（11）置于石笼网兜（12）内构成的复合结构；
所述的强化脱氮及生境改善***包括深槽（5）和浅滩（6），所述深槽（5）位于河道内，底部种植有仿生水草（15），浅滩（6）为深槽（5）下游河道，由卵石、碎石或砾石铺制而成。
2.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述蓄水池（2）为由钢筋混凝土制成的方形，宽度为0.6m，高度为0.8m，入水口处装有格栅，阻挡树枝、石子，侧壁上开有溢流口。
3.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述进水管（7）呈向上的倾斜状，倾斜状的低端与水锤泵（10）的尾水腔的底部连通，进水管（7）与水平线夹角为7°-9°。
4.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述好氧生物管（3）的外管（18）上装有若干生物飘带，所述生物飘带为水草。
5.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述内管（17）、外管（18）上均布有细孔，其孔径为0.8-2mm，内管（17）管径为4-5cm，外管（18）管径为7-8cm，内管（17）、外管（18）长度均为12m。
6.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述生态基质层（14）为由直径为1-2cm的砾石、陶粒、蛭石按体积比2:3:3构成的复合层，厚度为4cm。
7.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述炉渣生物碳层（13）为由粒径为1-3cm的炉渣颗粒、生物碳颗粒按体积比2:1构成，厚度为15cm。
8.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述沉水植物为金鱼藻、苦草、轮叶黑藻或篦齿眼子菜。
9.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述深槽（5）深度为0.5m-1m，宽度为河道宽度的三分之一。
10.根据权利要求1所述的城市河道增氧生态净化及生境改善集成***，其特征是：所述浅滩（6）高度为30cm，由粒径为1-15cm的卵石、碎石、砾石铺制而成。
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|---|---|---|---|---|
| CN110117126A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-08-13 | 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 | 一种农田排水净化装置 |
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2018
- 2018-07-11 CN CN201810756442.7A patent/CN108558150A/zh active Pending
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