CN111320279B - 一种具有高效净水功能的新型生态护坡及生态改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有高效净水功能的新型生态护坡,该护坡建造在流域水岸边的水陆交错带处,生态护坡(100)的坡体伸入流域水中,其表层铺设软体排(110),软体排(110)下部为生态滤池(120),生态滤池(120)通过池体隔绝流域水,生态滤池(120)中填装有填料层和承托层(125),将经沉淀池(210)预处理后的污水引入生态滤池(120)中,填料层用于对引入的污水进行污染物处理,降低污水富营养化程度,承托层(125)用于支撑填料层,并经承托层(125)使处理后的污水排出生态护坡(100)进入流域内。通过构筑新型生态护坡,构建了以微生物、植物、动物、填料等为主要元素的生态型水域水处理***,有效实现了流域水的高效脱氮除磷,改善了水环境质量。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域,具体涉及一种处理河流污水 的具有高效净水功能的新型生态护坡。
背景技术
2016年我国全国废水排放总量7110954万吨,化学需氧量排 放总量为1046.53万吨,氨氮排放总量为141.78万吨,总氮212.11 万吨,总磷13.94万吨,依然远超环境容量。而全国地表水国控 断面中,甚至有9.2%劣于Ⅴ类,仍有24.6%的重点湖泊(水库) 呈富营养状态。
目前,面源污染治理成为我国污染排放负荷削减的重点和 难点,研发维护流域污水的低氮、低磷技术成为我国减少面源 污染负荷,改善水环境质量的关键。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明人进行了锐意研究,提供了一 种具有高效净水功能的新型生态护坡,以对流域水污染的源头 (流域两岸的生活污水及地表径流等)进行控制,其建造在流 域水岸边的水陆交错带处,构建了以微生物、植物、动物、填 料等为主要元素的生态型污水处理***,有效实现了污水的高 效脱氮除磷,改善了水环境质量,从而完成本发明。
本发明的目的在于提供以下技术方案:
(1)一种具有高效净水功能的新型生态护坡,该护坡建造 在流域水岸边的水陆交错带处,
生态护坡100的坡体伸入流域水中,其表层铺设软体排110, 软体排110下部为生态滤池120,
生态滤池120通过密封池体隔绝流域水,生态滤池120中填 装有填料层和承托层125,将污水引入生态滤池120中,填料层 用于对引入的污水进行污染物处理,降低污水富营养化程度, 承托层125用于支撑填料层,并经承托层125使处理后的污水排 出生态滤池120进入流域内。
(2)一种生态改善方法,优选采用上述(1)所述的生态 护坡进行生态改善。
根据本发明提供的一种具有高效净水功能的新型生态护坡 及生态改善方法,具有以下有益效果:
(1)本发明中生态护坡表层为由多层复合材料组成的软体 排,内部为生态滤池,通过不同粒径的填料级配而成,构建了 以微生物、植物、动物、填料等为主要元素的生态型水处理系 统;
(2)本发明是根据蚯蚓具有吞食有机物、提高土壤通气透 水性能、以及蚯蚓与微生物的协同作用等生态学功能而设计的 一种污水生态处理***,针对面源污染展现有良好的处理效果;
(3)本发明中生态护坡可以在原有护坡的基础上进行改 造,大大减少了土地资源的占用;
(4)本发明生态护坡模块化、规模化、系列化的装置体系, 易于工业化生产,建设成本和运行成本低,易于维护;
(5)本发明中曝气管的设置,有效解决了生态滤池中污水 的充氧问题,有利于污水中需氧生物的存活、有机污染物质的 去除和脱氮除磷。
附图说明
图1示出本发明一种实施方式中生态护坡剖面结构示意图;
图2示出本发明一种实施方式中河岸-生态护坡排布示意 图;
图3示出本发明一种实施方式中模块型生态滤池结构示意 图;
图4示出本发明一种实施方式中模块化生态护坡结构示意 图;
图5示出本发明一种实施方式中模块化生态护坡结构示意 图;
图6示出本发明一种优选实施方式中模块化生态护坡结构 示意图。
附图标号说明:
100-生态护坡;
110-软体排;
120-生态滤池;
121-土壤层;
122-调节层;
123-生物层;
124-生态层;
125-承托层;
130-布水管;
140-曝气管;
150-排水管;
210-沉淀池。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明,本发明的 特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明 性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或 好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但 是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
如图1和图2所示,本发明的目的是提供一种具有高效净水 功能的新型生态护坡,该护坡建造在流域水岸边的水陆交错带 处,生态护坡100的坡体伸入流域水中,其表层铺设软体排110, 软体排110下部为生态滤池120。
生态滤池120通过密封池体隔绝流域水,生态滤池120中填 装有填料层和承托层125,将污水引入生态滤池120中,填料层 用于对引入的污水进行污染物处理,降低污水富营养化程度, 承托层125用于支撑填料层,并经承托层125使处理后的污水排 出生态滤池120进入流域内。
在本发明中,多座生态护坡100在流域水沿岸排布,形成相 隔设定间距的生态护坡群。
生态护坡100表层铺设的软体排110由多层高分子聚合物纤 维织成,所述软体排110具有较大的稳定孔径,优选为0.05~1cm, 更优选为0.1~0.5cm。该孔径能够截留水中的泥沙,并使之在纤 维间的空隙连接成块,从而提供植物扎根的有利条件(植物扎 根于生态滤池120和软体排110之间),所种植物不仅起到景观美 化的作用,也为鱼虾和软体生物创造了适宜的生长环境,形成 植物-动物-微生物互为食物链的生物圈,重建了原生态,保证 了生物多样性。所述植物为水生植物,包括但不限于虉草、紫 花苜蓿、黑麦草、鸭茅、香根草等。
进一步地,本发明中软体排110可以利用已有的多层高分子 聚合物纤维织成的无纺布、土工布、生态袋等中的一种或几种 组成,相较传统硬质护坡,大大节省了石料等资源的消耗。
如图1和图5所示,在本发明中,所述生态滤池120的填料层 由上至下铺设有四个功能层,
第一层为土壤层121,进行重金属吸附、有机物的降解以及 氮磷去除;
第二层为调节层122,用于支撑土壤层121,并进行重金属、 氮磷吸收和有机物的吸附固定;
第三层为生物层123,用于重金属吸附固定、有机物的降 解以及氮磷去除。
第四层为生态层124,用于过滤水体,拦截土壤,避免土 壤流失。
在本发明中,第一层铺设土壤层121,土壤层121的厚度 为30~50cm。
在一种优选的实施方式中,土壤层121中添加有碳素,向 土壤层121中投放蚯蚓,使土壤层121转化为蚯蚓床。蚯蚓的 投放密度为8g~12g(蚯蚓)/(L填料)。其中,碳素包括但不 限于木屑、菌糠、秸秆、稻草等。
在一种优选的实施方式中,蚯蚓选自太湖红蚯蚓或者威廉 环毛蚓,该改良过的新型蚯蚓品种显著提高耐淹性,且更耐脏。
本发明中蚯蚓的引入、土壤中微生物以及生物层123中微 生物的引入,便于该生态滤池120充分利用蚯蚓与微生物的协 同作用,以及蚯蚓的增加通气透水、吞食有机物等功能,能够 更好更有效地进行污水处理。蚯蚓不仅能在生态滤池120内降 解有机物,还可以通过其砂囊研磨与肠道的生物化学作用,以 及与微生物的协同作用,促进C、N、P的转化与矿化,但其主 要功能为在土壤活动层内的机械疏松、消解,对滤床起到物理 清扫作用,防止土壤板结、堵塞。蚯蚓在滤池内的活动还能有 效提高微生物数量及微生物活性,促进有机物质的分解转化。
在本发明中,第二层铺设调节层122,调节层122由天然 沸石、石灰石和活性炭组成,混合比例为1:1:1;调节层122的 厚度为10~30cm。
天然沸石、石灰石和活性炭均具有较多的孔隙结构及相应 的吸附能力,尤其是活性炭吸附能力极强;而天然沸石的分子 结构框架使其在矿石材料中对重金属、氨氮和有机物的吸附能 力有更大的优势;石灰石对水体的酸碱性起到有效的调节作用, 利于上层蚯蚓生长以及第三层生物层123中微生物的活性。天 然沸石增加,活性炭和石灰石量相应减小,对污染物的吸附能 力降低;活性炭量增加,天然沸石和石灰石量相应减小,虽然 提高了吸附能力,但对土壤层121的支撑能力以及水体酸碱度 调节能力下降;石灰石量增加,天然沸石和活性炭量相应减小, 提高了水体酸碱度调节能力,但吸附能力下降。
调节层122中天然沸石、石灰石和活性炭的粒径为0.2~2.0cm。生态滤池120是物理、化学、生物三种协同作用有 效降低或去除渗滤液中的污染物的措施,适度的溶氧量利于物 理、化学、生物反应的进行。调节层122中填料粒径选择考虑 到气体流通和污染物吸附的协调,在此范围内,不会由于填料 堆积过密导致气体流通差,同时具有较好的吸附能力。
在本发明中,第三层铺设生物层123,填料为负载有细菌 的活性炭,即生物活性炭。生物层123的厚度为10-40cm。
上述负载的细菌包括硝化细菌(亚硝酸细菌和硝酸细菌) 和聚磷菌,其可以通过载体结合法(如陈朝晖,张涵等.生物炭 及其固定化微生物对垃圾堆肥的除臭增效作用(英文)[J].科学 技术与工程,2013,13(32):9592-9597+9618.记载方法)固定在生 物炭上,通过生物炭吸附和微生物代谢联用提高氮磷去除效率。
硝化细菌能够将氨氮氧化成亚硝酸根和硝酸根形式,反硝 化细菌则能够利用有机物和硝酸盐进行反硝化脱氮,两者结合 实现氮的去除。聚磷菌在需氧条件下,能够合成聚磷酸盐蓄积 在细菌细胞内,在厌氧条件下释放出磷,其好氧聚磷量大于厌 氧释磷量,故通过聚磷菌的加入可有效控制渗滤液中磷含量。
生物活性炭的粒径为0.10~0.80cm,该粒径有利于实现有 氧环境和缺氧环境的共存,利于微生物的功能的实现。
在本发明中,第四层铺设生态层124,生态层124中填料 为细砂、碎石、钢渣、煤渣、建筑废料、废弃石膏等废弃材料 中的一种或多种。生态层124的厚度为10-40cm;填料的粒径 为0.1~5.0cm。
将上述在生活中闲置且难以处理的废弃材料用于生态建设 中,提高了材料的利用价值,且降低了生态护坡100的建设成 本。当生态层124中填料包含细砂、碎石、煤渣、建筑废料、 废弃石膏等具有吸附性能的物质时,生态层124除具备过滤功 能外,还具有对重金属和有机物吸附的功能。
在本发明中,填料层下铺设有承托层125,用于支撑其上 层的填料,填料为鹅卵石,鹅卵石的粒径为5.0~10.0cm。承托 层125的厚度为5~15cm。
鹅卵石为风化岩石,其具有孔洞结构和吸附污染物的性能, 因而能够实施重金属和有机物的吸附固定;同时其较高的粒径 便于经过上述四层填料处理后的水体由生态护坡100底部的排 水管150排出。
如图3所示,在本发明中,通过水泵将污水引入生态护坡100 中的布水管130,该布水管130分别安装在生态滤池(120)位于 土壤层121之上的空间中,布水管130为PVC管,管径上分布有 0.1~0.5cm的出水孔。
本发明中,在生态滤池(120)填料层之上预留有用于布水 管130等管道排布的空间,以便于布水管130等管道的排布。
在一种优选的实施方案中,在填料层内还布置有内层布水 管,优选该布水管布置在土壤层121和调节层122的交界处。布 水管会接触填料,为此,内层布水管***用土工布包裹有青石 子,该土工布过滤-青石子支撑的设置,避免了湿润的填料堵塞 出水孔的可能。
在一种优选的实施方式中,安装在土壤层121之上空间中的 布水管130旁布置有曝气管140,外接风机进行曝气。曝气管140 有效解决了生态护坡100下污水的充氧问题,利于植物-蚯蚓- 需氧微生物的生存和污水中有机污染物质(主要为BOD)的去 除、含氮物质的硝化、以及含磷物质的脱磷。
曝气管140也可以为PVC管,管径上分布0.05~0.2cm的出气 孔。
如图4和图5所示,在本发明一种优选的实施方式中,生态 护坡100采用模块化结构,即将防水板材制成生态滤池120的池 体,这样可以在水处理现场组装、安放池体,按顺序投加填料, 一个池体对应形成一个生态滤池120。每处生态护坡100可以包 括一个或多个生态滤池120,优选每处生态护坡100至少包括两 个生态滤池120。图1示出生态护坡100包括一个生态滤池120, 图4和图5示出生态护坡100包括多个生态滤池120。
由于生态护坡100的坡体伸入流域水中,有些水体下部流速 高于上部流速,且下部泥沙量多质粗,若生态滤池120紧密堆积 构筑生态护坡100,则可能产生下部水体流速严重受抑的情况, 影响生态护坡100两侧水流交换,增加生态护坡100受到的冲击 强度。因而,多个生态滤池120分层、分列堆积,每列上生态滤 池120对齐,每层上的相邻的生态滤池120之间留存设定孔隙, 如5~10cm。优选地,为了便于软体排110的铺设和固定,最上 层生态滤池120设计为阶梯状,这样可以在阶梯部位处放置重物 对软体排110进行施压固定。
在一种优选的实施方式中,在相同列的生态滤池120中,上 一层生态滤池120中的出水管与下一层生态滤池120的布水管 130连接,将经上一层处理后的污水通入土壤层121中;上一层 生态滤池120中的曝气管140与下一层生态滤池120的曝气管140 连接;优选地,位于下一层生态滤池120中的曝气管140的孔径 大于上一层生态滤池120中曝气管140的孔径,利于气体传输。
本发明中,新型生态护坡100采用模块化结构,生态滤池120 底端的排水管150可与布水管130实行拼接,实现多级单元串联, 所有部件如生物态滤池池体、布水管130、曝气管140,排水管 150等都可预制,再在现场拼接组装,埋入坡下,安装简捷,极 大的提高了施工速度,实现了污水处理设施设备化,有利于工 业化生产也便于后续的维修和填料更换。
在一种优选的实施方式中,在每个生态滤池120的池体*** 套有金属丝笼,增加对生态滤池120的施力点,通过对金属丝笼 施力,对生态滤池120进行更换等操作。
在一种优选的实施方式中,当生态护坡100采用模块化结构 时,仅在最上层的生态滤池120的土壤层121中投放有蚯蚓,蚯 蚓的投放密度为8g~12g(蚯蚓)/(L填料)。
在一种优选的实施方式中,生态护坡100为正挑式护坡,生 态护坡100延伸入水体的方向近似垂直于岸边线,即与岸边线夹 角α为85°≤α≤95°;或者,生态护坡100为上挑式护坡,在水流方 向上,生态护坡100延伸入水体的方向与岸边线夹角α为95°<α <175°;或者,生态护坡100为下挑式护坡,在水流方向上,生 态护坡100延伸入水体的方向与岸边线夹角α为5°<α<85°。在 水流较缓的流域,生态护坡100与岸边线夹角可以在任意范围 内;在水流较急的地段,根据特定环境进行延伸方向设计,以 达到消能消浪的功能。
在本发明一种优选的实施方式中,在与生态护坡100相近处 的岸边建造沉淀池210。
沉淀池210进水口处设置格栅或滤网,引入所收集的流域两 岸的生活污水及地表径流等,将经沉淀后的污水上清液进入生 态护坡100,如遇暴雨等情况导致进水流量过大,可将污水经沉 淀后直排入流域中。
在本发明中沉淀池建造,对污水再处理起到调控作用,为 污水污染物控制的有效的辅助手段。
如图6所示,在本发明一种优选的实施方式中,生态护坡为 阶梯型,模块化的生态滤池120布置于岸坡之上,多个生态滤池 120通过串联提高污水污染物处理效果。该实施方式中,无需设 置曝气管,通过跌落充氧为污水处理提供氧气。生态滤池120 表层土壤种植有植物,投放有蚯蚓,形成植物-动物-微生物互 为食物链的生物圈,重建了原生态,保证了生物多样性,强化 了污染物处理,也起到了景观美化的作用。所述植物为水生植 物,包括但不限于虉草、紫花苜蓿、黑麦草、鸭茅、香根草等, 所述蚯蚓选自太湖红蚯蚓或者威廉环毛蚓等。
在本发明中,生态护坡的坡体伸入流域水中,在软体排110 下方或软体排110中播撒水生植物的种子,存在植物种子被水流 带走的风险,进而降低植物覆盖生态护坡的100问题。
为提高植物种子在土壤中的扎根率,将种子制成种子丸粒, 所述种子丸粒由包括以下重量配比的组分制成:
种子 0.12重量份;
惰性物 0.9~1.1重量份,优选为1.0重量份;
粘化物 0.02~0.06重量份,优选为0.04重量份;
活性成分 0.03~0.05重量份,优选为0.04重量份。
本发明人研究发现,将种子加工成丸粒,增大了体积,且 能够提高播种的均匀性,使其不易被水流带走且适合播种。
在一种优选的实施方式中,所述惰性物包括河道泥土、农 田潮土或高岭土中的一种或多种,优选为河道泥土。在本发明 中,惰性物主要用于改变种子的外形,扩大体积,同时具备安 全性、粉碎性、稀释性等特点。选择河道泥土或农田潮土,尤 其是河道泥土作为惰性物,可做到就地取材且成本低廉。
在一种优选的实施方式中,所述粘化物包括聚乙烯醇、聚 醋酸乙烯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、淀粉、 凹凸棒矿石或红粘土中的一种或多种。在本发明中,所述粘化 物具有优良的水溶性,且对种子萌发无副作用,在制作种子丸 粒的过程中添加粘化物能够有效提高种子丸粒的抗压强度,减 少破碎率。
本发明人发现,基于0.9~1.1重量份的惰性物,当加入的粘 化物为0.02~0.06重量份时,制备的种子丸粒的抗压强度较高, 破碎率较低,种子发芽率也较高。当加入的粘化物小于0.02重 量份时,制备的种子丸粒的抗压强度不高,容易发生破损;当 加入的粘化物大于0.06重量份时,种子抗压强度提高,裂解率 降低,发芽率降低。
根据本发明一种优选的实施方式,所述活性成分包括吸水 剂、杀菌剂和抗逆因子。其中,所述抗逆因子主要用于提高种 子萌发和幼苗生长对冷害、盐碱等逆境的耐受性,包括例如植 物激素或具有植物激素特性的化学物质。
在进一步优选的实施方式中,所述吸水剂、杀菌剂和抗逆 因子的重量比为0.5:(0.0005~0.0015):(0.0015~0.0025),优选 为0.5:0.001:0.002。
所述吸水剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或淀粉接枝丙烯 酸盐中的一种或多种,添加的保水剂能吸收且能保持自身重量 百倍甚至上千倍的水,从而有效增加种子丸粒重量,同时快速 维持种子与水分接触,提高种子萌发和出苗效率。
所述杀菌剂选自戊唑醇、己唑醇、苯醚甲环唑、丙环唑或 ***酮中的一种或多种。
所述抗逆因子选自赤霉素、五氨基乙酰丙酸、壳聚糖、水 杨酸或亚硝基铁***中的一种或多种,优选为水杨酸。采用 水杨酸作为活性成分,能够促进幼苗根系发育和次生根生长, 显著提高幼苗素质,而且水杨酸的价格低廉,广泛易得,适于 规模化应用。
相应地,本发明还提供了一种种子丸粒的制备工艺,所述 工艺包括:
步骤1),种子前期处理,
步骤2),准备丸粒化制剂,
步骤3),将种子与丸粒化制剂混合,制备得到种子丸粒。
本发明中,所述种子为水生植物种子,在此不做具体种类 限定。
步骤1)中种子前期处理,包括对种子消毒处理的过程,以 降低种子表面携带的病菌对后期种子发芽和出苗的影响。根据 本发明一种优选的实施方式,采用高锰酸钾溶液或次氯酸钠溶 液对种子进行浸泡消毒处理。
优选地,所述高锰酸钾溶液的质量分数为1~4%,优选为 2~3%;采用高锰酸钾溶液的浸泡时间为5~20min,优选为 5~15min。所述次氯酸钠溶液的质量分数为0.5~2%,优选为 1~1.5%;采用次氯酸钠溶液的浸泡时间为2~10min,优选为 4~8min。
步骤2)中,丸粒化制剂包括惰性物、粘化物和活性成分; 其中,制备种子丸粒时,所述活性成分以溶液喷雾的形式施加。 所述活性成分溶液的制备步骤如下:按重量比例分别称量活性 成分中的抗逆因子、保水剂和杀菌剂,先将抗逆因子溶解,再 依次溶解保水剂和杀菌剂,制得活性成分的溶液。将制备好的 活性成分溶液静置1~2小时,然后置于喷雾装置中备用。
步骤3)包括以下子步骤:
步骤3.1),称量种子、惰性物和粘化物,混匀后加入丸粒 化装置的盛料器;
步骤3.2),雾化活性成分,然后进行丸粒化。
在本发明中,优选将活性成分装入喷雾设备,待开启丸粒 化装置后,将活性成分溶液雾化,均匀喷洒至种子上。
在一种优选的实施方式,所述丸粒化机丸粒化的转速为50~80转/分,丸粒化时间为15min。
步骤3.3),将丸粒化得到的丸粒进行造型、干燥。
种子丸粒可以为球状或压制为扁平状。
在一种优选的实施方式,所述干燥的温度为35~40℃,干燥 后丸粒的含水量在12%以下,在此含水量下种子易于保藏,不 易腐坏、变质。
本发明的另一目的在于提供一种生态改善方法,优选采用 上述生态护坡进行生态改善,即该方法包括在流域水岸边的水 陆交错带处构筑生态护坡100,优选在与生态护坡100相近处的 岸边建造的沉淀池210;
生态护坡100的坡体伸入流域水中,其表层铺设软体排110, 软体排110下部为生态滤池120,生态滤池120通过密封池体隔绝 流域水,生态滤池120中填装有填料层和承托层125,将污水引 入生态滤池120中,填料层用于对引入的污水进行污染物处理, 降低污水富营养化程度,承托层125用于支撑填料层,并经承托 层125使处理后的污水排出生态滤池120进入流域内;
该沉淀池210引入所收集的流域两岸的生活污水及地表径 流等,经处理后,传输上清液至生态护坡100。沉淀池210还设 置有直接通至流域的大孔径出水管,如遇暴雨等情况导致进水 流量过大,可将污水经沉淀后通过该出水管直排入流域中。
实施例
实施例1
以江苏太湖流域乡村河流为例,流量为3000m3/d,两岸村 庄生活污水及地表径流等常规产生量约300m3/d,故所设计的 两岸新型生态护坡处总处理能力为300m3/d,以基本阻绝污染 物入河,如图2所示,按水力负荷0.5m3/(m2·d)计,沿河两岸 需交替共改造100处新型生态护坡,每处新型生态护坡每日处 理3m3的污水。
如图4和图5所示,生态护坡(100)采用模块化结构,每 处新型生态护坡100由两个一级生态滤池(最上层的生态滤 池),两个二级生态滤池(中间层生态滤池),一个三级生态滤 池(底层生态滤池)组成,以两列三行排布,其中一级生态滤 池为不规则阶梯形,底板尺寸2m*1.5m,总高1.5m,阶梯高度 1m(生态滤池上部0.5m为布水管130、曝气管130和排水管150的排布空间),阶梯深度0.75m,二级/三级生态滤池外壳为 2m*1.5m*1.5m的容器。污水可以选择流经第一列生态滤池和/ 或流经第二列生态滤池,在此选择分别流经第一列生态滤池和 第二列生态滤池,加快处理速度。生态滤池120采用密封性能 更佳、不漏水、不渗水的玻璃钢现场安装而成。每个生态滤池 的池体***套有金属丝笼。
采用间歇式进水的方式每天进水6h,每个生态滤池的底部 有一排水管150,搭配有同管径的布水管130。在整个生态护坡 的最底端,由两根排水管汇聚为大的出水管再排入河流。布水 管旁布置有相应的曝气管。
生态护坡100表层铺设无纺布拼接的软体排110,软体排 孔径为0.05~1cm,软体排下方为生态滤池120。每个生态滤池 含有由厚度为35cm的土壤层121,10cm调节层122(天然沸 石、石灰石和活性炭组成,混合比例为1:1:1,粒径为 0.2~2.0cm),20cm生物层123(负载有亚硝酸细菌、硝酸细菌 和聚磷菌的生物活性炭,粒径为0.10~0.80cm)、25cm的生态层 124(细砂、碎石、煤渣,粒径为0.1~5.0cm)、以及10cm的卵 石组成的承托层125(粒径为5.0~10.0cm)。一级生态滤池的土 壤层中投放太湖红蚯蚓,蚯蚓密度为10g(蚯蚓)/(L填料), 土壤层是蚯蚓活动区域。
每个滤池的底部布有排水管150,上层排水管150与下层 布水管130无缝对接。布水管130分别安装在生态滤池土壤层 121之上的空间和填料层(土壤层121和调节层122的交界处) 内,布水管130为PVC管,管径上分布有0.1~0.5cm的出水孔。 位于生态滤池土壤层121之上的空间中的布水管130旁布置有 曝气管130,在污水滴落的过程中,可以充分地补充有机质分 解时所需的氧分。在填料层内布置的内层布水管***用土工布 包裹有青石子。
在与生态护坡100相近处的岸边建造沉淀池210。沉淀池210 进水口处设置格栅或滤网,引入所收集的流域两岸的生活污水 及地表径流等,将经沉淀后的上清液传输至各上层生态滤池120 中。
在生态护坡建成运行9个月后,于冬季(翌年3月)对沉淀 池所引入的污水进行多次检测,其中主要污染物平均浓度为悬 浮颗粒物54mg/L,化学需氧量206mg/L,五日生化需氧量 118mg/L,总磷4.4mg/L,氨氮37mg/L,总氮49mg/L;对生态护 坡的出水进行多次检测,结果显示,100个生态护坡对污水中主 要污染物的平均去除率为:悬浮颗粒物50%-80%,化学需氧量 50%-80%,五日生化需氧量50%-80%,总磷30%-60%,氨氮 40%-70%,总氮40%-70%。
实施例2
种子丸粒配比:
黑麦草种子 0.12Kg
惰性物(河道泥土) 1Kg
粘化物(凹凸棒矿石) 0.05Kg
吸水剂(淀粉接枝丙烯酸盐) 39.76g
杀菌剂(戊唑醇) 0.08g
抗逆因子(水杨酸) 0.16g
种子丸粒的制备:
获取饱满、整齐、健壮的黑麦草种子,采用质量分数为2% 的高锰酸钾溶液浸泡种子30min进行消毒,然后冲洗干净。
将河道泥土(惰性物)晒干粉碎,然后过120目筛,将凹凸 棒矿石(粘化物)晒干粉碎,然后过120目筛。
将种子与丸粒化制剂混合,制备得到黑麦草种子营养丸粒: 具体地:
按0.12:1:0.05的重量比依次称取0.12Kg黑麦草种子、1Kg 河道泥土粉和0.05Kg凹凸棒矿石粉。
取0.04kg活性成分(水杨酸、淀粉接枝丙烯酸盐、戊唑醇 的重量比为0.002:0.5:0.001),溶解于100mL丙酮中,静置2 小时,然后置于丸粒化机喷雾装置的液体箱内,开启丸粒化机, 调节转速至50转/分,丸粒化15min,使黑麦草种子丸粒化。
制备的黑麦草种子丸粒压制成扁平状,然后在40℃下干燥 至含水量至12%以下。
随机取100粒种子丸粒,置于湿润纸床上,待崩解后逐丸检 测种子的有种子率,其有种子率为100%;随机取100粒种子丸 粒,将其播种于实施例1的生态滤池土壤层中,表面覆盖软体排, 观察并计算发芽率为98%。
在生态护坡建成后的第二年3月份播种黑麦草丸粒,其在25 天时生长至0.4m高成为成熟黑麦草,于秋季(10月)对沉淀池 所引入的污水进行多次检测,其中主要污染物平均浓度为悬浮 颗粒物20mg/L,化学需氧量96mg/L,五日生化需氧量55mg/L, 总磷2.6mg/L,氨氮20mg/L,总氮28mg/L;对生态护坡的出水 进行多次检测,结果显示,100个生态护坡对污水中主要污染物 的平均去除率为:悬浮颗粒物55%-85%,化学需氧量55%-85%, 五日生化需氧量55%-85%,总磷35%-65%,氨氮45%-75%,总 氮45%-75%。说明水生植物(黑麦草)的种植对污染物去除起 到增效作用。
以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本发 明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限 制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况 下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、 修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围 以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种具有高效净水功能的生态护坡,其特征在于,该护坡建造在流域水岸边的水陆交错带处,
生态护坡(100)的坡体伸入流域水中,其表层铺设软体排(110),软体排(110)下部为生态滤池(120);
所述生态滤池(120)通过密封池体隔绝流域水,生态滤池(120)中填装有填料层和承托层(125),将污水引入生态滤池(120)中,填料层用于对引入的污水进行污染物处理,降低污水富营养化程度,承托层(125)用于支撑填料层,并经承托层(125)使处理后的污水排出生态滤池(120)进入流域内;
所述生态滤池(120)的填料层由上至下铺设有四个功能层,第一层为土壤层(121),土壤层(121)中添加有碳素,土壤层(121)中投放有蚯蚓;第二层为调节层(122),调节层(122)由天然沸石、石灰石和活性炭组成,调节层(122)中天然沸石、石灰石和活性炭的粒径为0.2~2.0cm;第三层为生物层(123),其填料为负载有细菌的活性炭,其填料粒径为0.10~0.80cm,负载的细菌包括硝化细菌和聚磷菌;第四层为生态层(124),其填料为细砂、碎石、钢渣、煤渣、建筑废料、废弃石膏中的一种或多种,填料的粒径为0.1~5.0cm;
通过水泵将污水引入生态护坡(100)中的布水管(130),该布水管(130)安装在生态滤池(120)位于土壤层(121)之上的空间中;
安装在土壤层(121)之上空间中的布水管(130)旁布置有曝气管(140),外接风机进行曝气;
生态护坡(100)设置多座,将其在流域水沿岸排布,形成相隔设定间距的生态护坡群;
每处生态护坡(100)至少包括两个生态滤池(120);多个生态滤池(120)分层、分列堆积,每列上生态滤池(120)对齐,每层上的相邻的生态滤池(120)之间留存设定孔隙;
生态护坡(100)表层铺设的软体排(110)由多层高分子聚合物纤维织成,所述软体排(110)具有较大的稳定孔径,为0.05~1cm,
在与生态护坡(100)相近处的岸边建造沉淀池(210);
沉淀池(210)进水口处设置格栅或滤网,引入所收集的流域两岸的生活污水及地表径流,经沉淀后的污水上清液进入生态护坡(100)。
2.根据权利要求1所述的生态护坡,其特征在于,所述软体排(110)具有较大的稳定孔径,为0.1~0.5cm。
3.根据权利要求1所述的生态护坡,其特征在于,
第一层为土壤层(121),进行重金属吸附、有机物的降解以及氮磷去除;
第二层为调节层(122),用于支撑土壤层(121),并进行重金属、氮磷吸收和有机物的吸附固定;
第三层为生物层(123),用于重金属吸附固定、有机物的降解以及氮磷去除;
第四层为生态层(124),用于过滤水体,拦截土壤。
4.根据权利要求3所述的生态护坡,其特征在于,土壤层(121)中投放有蚯蚓,蚯蚓的投放密度为8g~12g(蚯蚓)/(L填料)。
5.根据权利要求3所述的生态护坡,其特征在于,
布水管(130)为PVC管,管径上分布有0.1~0.5cm的出水孔;
曝气管(140)为PVC管,管径上分布0.05~0.2cm的出气孔。
6.根据权利要求5所述的生态护坡,其特征在于,在填料层内还布置有内层布水管,该内层布水管***用土工布包裹有青石子。
7.根据权利要求5所述的生态护坡,其特征在于,生态护坡(100)采用模块化结构,将防水板材制成生态滤池(120)的池体,进而在水处理现场组装、安放池体,按顺序投加填料,一个池体对应形成一个生态滤池(120)。
8.根据权利要求7所述的生态护坡,其特征在于,在相同列的生态滤池(120)中,上一层生态滤池(120)中的出水管与下一层生态滤池(120)的布水管(130)连接;上一层生态滤池(120)中的曝气管(140)与下一层生态滤池(120)的曝气管(140)连接。
9.根据权利要求7所述的生态护坡,其特征在于,在每个生态滤池(120)的池体***套有金属丝笼;
当生态护坡(100)采用模块化结构时,仅在最上层的生态滤池的土壤层(121)中投放有蚯蚓,蚯蚓的投放密度为8g~12g(蚯蚓)/(L填料)。
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