CN115043549B - 一种滨海陆海水体污染治理*** - Google Patents

一种滨海陆海水体污染治理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滨海陆海水体污染治理***，包括升流式厌氧滨海湿地污水处理区和沙滩净水区；升流式厌氧滨海湿地污水处理区包括多层过滤层；沙滩净水区包括人工沙滩含水层、低渗透截留层及渗渠渗井***；升流式厌氧滨海湿地污水处理区和沙滩净水区之间设有配水池。经湿地净化后的过滤水流入配水池，并经配水池输送至沙滩环流区的人工沙滩含水层内，人工沙滩含水层可提供促进海水及过滤水污染组分降解的菌种，低渗透截留层可截留因潮汐环流进入含水层内海洋污染物，配水池还可对湿地过滤层进行反向冲洗。本发明能够削减生活污水及近海污染海水中污染物浓度，同时兼顾发展滨海旅游观光产业，支撑滨海地区绿色发展。

Description

一种滨海陆海水体污染治理***
技术领域
本发明涉及海水污染治理***，尤其涉及一种滨海陆海水体污染治理***。
背景技术
海岸带是指海洋和陆地相互交接、相互作用的带状区域，是世界上人口最为稠密、发展指数最高以及水环境问题最为突出的地区。据统计，全世界约有23％的人口居住在海岸带一百公里范围以内，导致沿海地区过度开发，产生大量生产生活废水，极大威胁海岸带生态平衡及水资源安全。一方面，生产生活污水过度排放造成海洋水体富营养化，导致赤潮等海洋生态灾难发生；另一方面，随着全球石油开采行业的发展及石油贸易的繁盛，海岸带地区经常受到的石油泄漏事件污染，对海洋生态环境造成数十年的影响。
受潮汐引起的海平面波动影响，海水在高潮区渗入土壤，而在低潮区渗出土壤，在表层含水层内形成潮汐环流。潮汐环流具有重要的生态意义，控制着海洋与陆地之间的物质与能量交换过程。一方面，近岸水体内污染组分通过潮汐环流进入含水层，并增加环流区内氧气浓度(通常海水比地下水具有更高的溶解氧含量)，促进含水层内生物地球化学反应强度。另一方面，含水层多孔介质具有一定截留过滤能力，实现对海水净化过滤的作用。例如，Li和Boufadel(Nature Geoscience，3，96–99，2010)发现在1989年从埃克森·瓦尔迪兹号邮轮上泄漏的石油长时间存在于阿拉斯加威廉王子湾一处砾石沙滩含水层内，证实了含水层对海洋污染物的截留作用。因此，可发挥潮间带环流对海水中污染组分的截留过滤作用。
值得注意的是，含水层内潮汐环流也促进陆源污染物的降解衰减作用。例如，Robinson等(Advances in Water Resources，32，2009 16–28)研究发现，潮汐作用可以增强地下河口区对有机污染物的降解能力。然而，由于天然潮间带环流作用限制，导致陆源污染物降解主要局限在潮汐环流区的边缘狭窄区域，使潮汐环流对陆源污染物的降解能力难以全部发挥。
目前，潮汐环流对陆海水体污染物的降解、截留作用的研究仅停留在理论层面，尚未有基于该原理削减滨海陆海水体污染的相关发明报道。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种利用含水层减少陆源水体污染物排放、治理近岸海水污染以及具备一定反冲洗功能和观赏作用的滨海陆海水体污染治理***。
技术方案：本发明提出了一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，包括升流式厌氧滨海湿地污水处理区和沙滩净水区；所述升流式厌氧滨海湿地污水处理区包括多层过滤层，底层连通污水进水管道，顶层连通过滤出水管道；所述沙滩净水区包括人工沙滩含水层、低渗透截留层以及渗渠渗井***，渗透性截留层介于大潮低潮线与中潮线之间，设于人工沙滩含水层与海水交界处，渗渠渗井***设于大潮中潮线之上的人工沙滩含水层中；所述过滤出水管道与渗渠渗井***相通。
优选地，所述升流式厌氧滨海湿地污水处理区从下至上依次设有硅石碳粒层、河沙木屑层、尼龙筛网层以及碎石层；所述硅石碳粒层由多孔硅石掺杂碳粒配置而成，可为过滤水提供碳源；所述河沙木屑层由精筛河沙掺杂木屑组成；所述尼龙筛网层由孔径为2.5mm的尼龙网组成；所述碎石层由大小不一的碎石组成，可增强升流式厌氧滨海湿地污水处理区渗透性能。
优选地，所述升流式厌氧滨海湿地污水处理区和沙滩净水区之间设有配水池，所述配水池连通过滤出水管道和配水池出水管道，所述配水池出水管道连通渗渠渗井***。
优选地，所述河沙木屑层连接反冲洗排水管道。
优选地，所述渗渠渗井***包括设置于潮上带的渗渠和设置于高潮区的渗井，渗井顶部设置盖板，通过暗管与渗井连通；渗井能够加快海水入渗，可有效提高含水层内孔隙水流速，进一步增加咸淡水混合强度。
优选地，所述沙滩净水区介于低潮线与大潮高潮线以上30m之间，其选址依据当地的微生物的丰度及污水排出口位置确定，其沿岸线方向上的长度按照海湾地形灵活布置。
优选地，所述人工沙滩含水层的介质为掺杂碳粒的河沙，可以增加沙滩含水层吸附及除臭能力。
优选地，所述低渗透性截留层的深度为1m-2m，其介质为细沙，可以抑制咸淡水混合流体的出流，增加流体在沙滩含水层的滞留时间，提高陆海水体污染物降解能力。
优选地，所述污水进水管道、过滤出水管道、反冲洗排水管道以及配水池出水管道均设有阀门；所述配水池出水管道阀门在潮位低于中潮线时开启，使过滤水自然溢流至渗渠及渗井内，在潮位高于中潮线时关闭，防止过滤水直接流入海洋；关闭污水进水管道阀门及配水池出水管道阀门，打开过滤出水管道阀门和反冲洗排水管道阀门，可以对滨海湿地进行反向冲洗，缓解尼龙筛网层的堵塞问题。
工作原理：污水从污水进水管道流入升流式厌氧滨海湿地污水处理区的硅石碳粒层，经过硅石碳粒层、河沙木屑层、尼龙筛网层、碎石层的过滤，在碎石层通过过滤出水管道流入配水池。当潮位低于中潮位时，开启配水池出水管道阀门，使过滤水自然溢流至渗渠及渗井内，过滤水将携带的残余氮磷等营养物质进入人工沙滩含水层。当潮位高于中潮位时，关闭配水池出水管道阀门，以防止过滤水直接流入海洋，同时，携带大量有机物的海水在高潮区通过沙滩滩面及渗渠渗井渗入人工沙滩含水层内；咸淡水混合流体在人工沙滩含水层内进行降解；低渗透截留层抑制咸淡水混合流体出流，增加流体在沙滩含水层的滞留时间，提高陆海水体污染物降解能力。当关闭污水进水管道阀门及配水池出水管道阀门时，打开过滤出水管道阀门和反冲洗排水管道阀门，可对滨海湿地进行反向冲洗，缓解尼龙筛网层的堵塞问题。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、升流式厌氧滨海湿地污水处理区能够有效过滤污水、去除污水异味，降低输入至沙滩含水层的污染物浓度，减少陆源水体污染向海排放；2、设置低渗透截留层，结合潮汐环流这一自然过程，增强沙滩含水层对海水及过滤水的截留减污的能力，可以治理近岸海水污染；3、具有反向冲洗功能，可显著延长整个***的使用寿命；4、涉及滨海湿地和人工沙滩建设，可以形成立体化的滨海景观资源，具有一定的旅游开发潜力。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为本发明的平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1和图2所示，近海岸布设一种削减陆海水体污染的滨海生态景观带，生产生活污水直接流入升流式厌氧滨海湿地污水处理区10。升流式厌氧滨海湿地污水处理区10设置于潮上带，距离大潮高潮线200m,其底部高程距离地面150cm，其内部从下至上依次包括硅石碳粒层11、河沙木屑层12、尼龙筛网层13、碎石层14以及植物种植层15。硅石碳粒层11层厚为100cm，其介质由多孔硅石掺杂少量碳粒配置而成；河沙木屑层12层厚为80cm，其介质由精筛河沙掺杂木屑组成；尼龙筛网层13敷设于河沙木屑层顶部，由孔径为2.5mm的尼龙网组成；碎石层14层厚为60cm，其介质由粗细大小不一的小碎石组成；植物种植层15层厚30cm，混合种植粉黛乱子草、野大豆、车前及碱蓬等多种耐盐碱植物，形成沙滩绿色景观。硅石碳粒层11连接污水进水管道161，碎石层连接过滤出水管道171，而河沙木屑层连接反冲洗排水管道181，上述管道分别由阀门162、阀门172及阀门182控制启闭。
过滤出水管道171另一端连通配水池21，配水池21分别通过过滤出水管道171、配水池出水管道221和升流式厌氧滨海湿地污水处理区10及渗渠341连通，配水池出水管道221设有阀门222。
沙滩净水区30位于大潮低潮线333之上，具体包括人工沙滩含水层31、低渗透截留层32以及渗渠渗井***34。人工沙滩含水层31的开挖剖面为梯形，最大深度为10m，左右边坡开挖坡度为其滩面坡度的4倍，回填介质为掺杂适量的碳粒的河沙。低渗透性截留层32介于大潮低潮线331与中潮线332之间，深度为2m，回填介质为细沙。渗渠渗井***34包括设置于潮上带的渗渠341以及设置于高潮区的若干渗井343，渗渠341中心线位于大潮高潮位以上10m，长度与沙滩净水区30长度相同，深度为1.2m，宽度为0.5m，通过暗管342与每口渗井343相连通；暗管342埋设坡降与沙滩滩面坡度一致；渗井343管径为0.6m，深度为1.0m，沿垂直岸线方向上均匀布置两排，沿平行岸线方向上按照30m的间隔等间距布置，顶部设置水泥盖板344。
工作时，近岸生产生活废水从污水进水管道流入升流式厌氧滨海湿地污水处理区的硅石碳粒层，经过硅石碳粒层、河沙木屑层、尼龙筛网层、碎石层的过滤，在碎石层通过过滤出水管道流入配水池。当潮位低于中潮位时，开启配水池出水管道阀门，使过滤水自然溢流至渗渠及渗井内，过滤水将携带的残余氮磷等营养物质进入人工沙滩含层。当潮位高于中潮位时，关闭配水池出水管道阀门，以防止过滤水直接流入海洋，同时，携带大量有机物及溶解氧的海水在高潮区通过沙滩滩面及渗渠渗井渗入人工沙滩含水层内；咸淡水混合流体在人工沙滩含水层内进行降解；低渗透截留层抑制咸淡水混合流体出流，增加流体在沙滩含水层的滞留时间，提高陆海水体污染物降解能力。当关闭污水进水管道阀门及配水池出水管道阀门时，打开过滤出水管道阀门和反冲洗排水管道阀门时可对滨海湿地进行反向冲洗，缓解尼龙筛网层的堵塞问题。

Claims (6)

1.一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，包括升流式厌氧滨海湿地污水处理区（10）和沙滩净水区（30）；所述污水处理区（10）包括多层过滤层，底层连通污水进水管道（161），顶层连通过滤出水管道（171）；所述沙滩净水区（30）包括人工沙滩含水层（31）、低渗透截留层（32）以及渗渠渗井***（34），渗透性截留层（32）介于大潮低潮线（331）与中潮线（332）之间，设于含水层（31）与海水交界处，渗渠渗井***（34）设于中潮线（332）之上的含水层（31）中；所述过滤出水管道（171）与渗渠渗井***（34）相通；所述升流式厌氧滨海湿地污水处理区（10）从下至上依次设有硅石碳粒层（11）、河沙木屑层（12）、尼龙筛网层（13）以及碎石层（14）；所述硅石碳粒层（11）由多孔硅石掺杂碳粒配置而成；所述河沙木屑层（12）由精筛河沙掺杂木屑组成；所述渗渠渗井***（34）包括设置于潮上带的渗渠（341）和设置于高潮区的渗井（343），渗井（343）顶部设置盖板，通过暗管（342）与渗渠（341）连通；所述沙滩净水区（30）介于低潮线（331）与大潮高潮线（333）以上30m之间。
2.根据权利要求1所述的一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，所述升流式厌氧滨海湿地污水处理区（10）和沙滩净水区（30）之间设有配水池（21），所述配水池（21）连通过滤出水管道（171）和配水池出水管道（221），配水池出水管道（221）连通渗渠渗井***（34）。
3.根据权利要求1所述的一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，所述河沙木屑层（12）连接反冲洗排水管道（181）。
4.根据权利要求1所述的一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，所述人工沙滩含水层（31）的介质为掺杂碳粒的河沙。
5.根据权利要求1所述的一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，所述低渗透性截留层（32）的深度为1m-2m，其介质为细沙。
6.根据权利要求1所述的一种滨海陆海水体污染治理***，其特征在于，所述污水进水管道（161）、过滤出水管道（171）、反冲洗排水管道（181）以及配水池出水管道（221）均设有阀门；所述配水池出水管道阀门（222）在潮位低于中潮线（332）时开启，在潮位高于中潮线（332）时关闭。
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