CN108128904A - 一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，设置于河道两侧岸边以及河道底部，在河道的岸边设置至少一个大水量处理单元，大水量处理单元包括大水量垂直流湿地模块、大水量表面流湿地模块，大水量垂直流湿地模块接收外部来水进行处理，并将处理后的水通过大水量表面流湿地模块进一步处理后输送到河道内；采用了上述河道生态修复系统之后，解决了单一湿地单元处理效率不高的问题，与其它多种湿地模块进行灵活的组合使用，可应用于不同规模的河道污染治理、河道污染源复杂的问题；也可分别应对日常天气、暴雨期瞬间流量大、暴雨期持续水量大、枯水期河道水体少等不同的突发天气状况以及突发的污染源。

Description

一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统

技术领域

本发明涉及河道水污染的治理技术领域，尤其是涉及一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统。

背景技术

随着城镇化以及工业化快速发展，越来越多的河道都出现了不同程度的污染，不及时处理就会使得河道发展为黑臭河道。传统的河道治理方式主要包括：1、修筑橡胶坝、闸坝等拦截河道的建筑物，能够拦截体积稍大的漂浮物，这种方式是硬质化的设施建设，以拦截为主，无法实现河道生态修复的功能；2、清理淤泥、调水换水，通过清理河底沉淀的淤泥以及更换河道内的污水，起到治理河道的效果，这种方式是单次实施只能解决一个阶段的水质问题，处理效果持续时间较短，需要周期性实施；3、在河道旁修建水处理系统、修建生态边坡，将河道内的污水以及河道外汇流的污水引至水处理系统、生态边坡处进行处理后排入河道，这种方式目前主要采用单一的手段，例如植物种植、生态塘、垂直流等，但是没有进行有效的组合使用；4、物理曝气，对河道底部的污泥以及河水进行曝气操作，达到降解污染物的目的，这种方式只能去除较少的污染物，去除效率不高；5、生物加药，通过向河道内加入微生物以及化学药剂用于消除污染物，这种方式容易产生二次污染。目前在河道治理过程中，对以上治理手段没有得到有效的灵活组合，没有形成治理系统，适用性较窄，湿地部分较少，处理模块单一，处理程度不高且效果不明显，淤泥不方便处理，臭气问题难以解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种呈系统化多方位处理且效果明显的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，设置于河道两侧岸边以及河道底部，在所述的河道的岸边设置至少一个大水量处理单元，所述的大水量处理单元包括用于处理污水的大水量垂直流湿地模块、位于大水量垂直流湿地模块旁的用于处理污水的大水量表面流湿地模块，所述的大水量垂直流湿地模块接收外部来水进行处理，并将处理后的水通过大水量表面流湿地模块进一步处理后输送到河道内。

进一步具体的，所述的大水量垂直流湿地模块包括用于处理雨水及污水的雨污垂直流湿地以及用于处理河水的河水垂直流湿地，在所述的雨污垂直流湿地进水处设置雨污配水装置，在所述的河水垂直流湿地进水处设置河水配水装置。

进一步具体的，所述的大水量垂直流湿地模块包括在底部增加曝气装置的曝气式垂直流湿地。

进一步具体的，在所述的河道的岸边设置若干用于处理雨污水的河岸边分散型湿地单元。

进一步具体的，所述的河岸边分散型湿地单元包括分散型截留湿地模块、分散型垂直流湿地模块、分散型表面流湿地模块、分散型饱和流湿地模块以及垂直流潜流截留湿地模块中的一种或者多种。

进一步具体的，所述的垂直流潜流截留湿地模块包括湿地滤床、位于湿地滤床顶部的布水装置以及位于湿地滤床底部的排水装置。

进一步具体的，在所述的河岸边分散型湿地单元的内部增设曝气装置。

进一步具体的，在所述的河道底部设置全淹没式曝气饱和流湿地模块，所述的全淹没式曝气饱和流湿地模块包括若干个设置在河道底部并位于河道水位以下的饱和流滤床以及位于饱和流滤床底部的曝气装置。

进一步具体的，所述的曝气装置包括伸入滤床底部的曝气管以及将气体通入曝气管的鼓风机，在所述的曝气管的四周上均匀开通气孔。

进一步具体的，在所述的河道底部的全淹没式曝气饱和流湿地模块上方河水表面设置若干浮岛模块。

本发明的有益效果是：采用了上述河道生态修复系统之后，解决了单一湿地单元处理效率不高的问题，采用了多种湿地模块进行灵活的组合使用，可应用于不同规模的河道污染治理、河道污染源复杂的问题，也可分别应对日常天气、暴雨期瞬间流量大、暴雨期持续水量大、枯水期河道水体少等不同的突发天气状况以及突发的污染源。

附图说明

图1是本发明的结构示意俯视图；

图2是本发明的大水量垂直流湿地模块的剖面图；

图3是本发明的垂直流潜流截留湿地模块剖面图；

图4是本发明的全淹没式曝气饱和流湿地模块剖面图。

附图说明：1、河道； 2、河水配水装置； 3、雨污配水装置； 4、第一河水垂直流湿地； 5、第二河水垂直流湿地； 6、第一雨污垂直流湿地； 7、第二雨污垂直流湿地； 8、大水量表面流湿地模块； 9、清水管道； 10、雨污排口； 11、分散型截留湿地模块； 12、分散型垂直流湿地模块； 13、分散型表面流湿地模块； 14、垂直流潜流截留湿地模块； 15、分散型饱和流湿地模块； 16、全淹没式曝气饱和流湿地模块； 17、浮岛模块； 401、滤料层； 402、小型鼓风机； 403、曝气管； 404、通气孔； 1401、集水孔； 1402、集水管； 1403、手动出水阀门； 1404、流量计； 1405、电动出水节制阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述。

河道因地理位置、地形、地貌不同，所呈现可用地资源如空地、草坪、树林、建筑占地比例不同。当河道周边草坪、树林较多，且可用于河道生态修复用地时，可用如下实施方法。如图1所示一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，可设置于河道1两侧岸边以及河道底部，且在河道1岸边设置至少一个大水量处理单元用于处理河水、河道周边雨水及污水。

所述的大水量处理单元可根据河水、河道1周边雨水及污水的污染程度进行选择设置，当污染程度较轻时，可仅在河道1的下游设置一套大水量处理单元；当污染程度较重时，可沿河道1岸边关键节点设置若干套大水量处理单元。

所述的大水量处理单元包括用于处理污水的大水量垂直流湿地模块、位于大水量垂直流湿地模块旁的用于处理污水的大水量表面流湿地模块8。大水量垂直流湿地模块包括用于处理河水的河水垂直流湿地以及用于处理雨水及污水的雨污垂直流湿地，河水垂直流湿地以及雨污垂直流湿地可以分别设置一个或多个，其出水后进入大水量表面流湿地模块8内。大水量表面流湿地模块8可以利用原有地形的地势差就地改造，一方面对大水量垂直流湿地模块的出水进一步处理，另一方面利用坡度可将出水输送到河道内，为河道提供水动力，形成水路循环。

当河道1周边草坪、树林较少，且可用于河道生态修复的用地较少时，如图2所示，将上述大水量垂直流湿地模块的滤料层401增设曝气管403，曝气管403为L形，L形曝气管403顶部装设小型鼓风机402，L形的曝气管403底管横卧于大水量垂直流湿地模块滤床的最下方，L形的曝气管403四壁均匀开通气孔404。所增设的曝气管403可与河水垂直流湿地和雨污垂直流湿地分别进行组装，组成为曝气式河水垂直流湿地与曝气式雨污垂直流湿地，提高大水量垂直流湿地模块的处理效率。

在具体实施过程中，在河道1的下游区域，将河水通过管道引流至河水配水装置2，通过管道将河水输送至河水垂直流湿地，河水垂直流湿地有2个，分别为第一河水垂直流湿地4和第二河水垂直流湿地5并间歇运行，其出水通过管道输送至大水量表面流湿地模块8；选择河道1岸线排污集中地块设置雨污配水装置3收集雨污水，通过管道将雨污水输送至雨污垂直流湿地，雨污垂直流湿地模块有2个，分别为第一雨污垂直流湿地6和第二雨污垂直流湿地7并间歇运行，其出水通过管道输送至大水量表面流湿地模块8。大水量表面流湿地模块8根据当地的河道支流改造或单独设计而成并形成一定的坡度，末端设水位调节堰，将大水量表面流湿地模块8水位抬高，使大水量表面流湿地模块8的水体能够自流靠近河道1，其出水口连接清水管道9，清水管道9沿河道1水流方向布设通往河道1上游，为河水提供水动力，形成水路循环。

在河道生态修复过程中，为了增加对外来雨污水的处理效果，沿河道岸线可配套若干用于处理雨污水的河岸边分散型湿地单元(如图1所示)，河岸边分散型湿地单元由分散型截留湿地模块11、分散型垂直流湿地模块12、分散型表面流湿地模块13、分散型饱和流湿地模块15以及垂直流潜流截留湿地模块14中的一种或者多种组合而成；通过市政的雨污排口10、自然沟渠、生态沟槽将雨污水引流至河岸边分散型湿地单元进行生态处理，根据所汇集的雨污水的污染程度不同，灵活组合使用上述河岸边分散型湿地单元内的各个模块，能够提高系统处理污水的能力。

分散型截留湿地模块11由一个或者多个截留湿地组成，参照已申请专利技术“用于河道治理的截留湿地系统ZL201711115352.1”，截留湿地主要包括湿地滤床、位于湿地滤床顶部的布水装置以及位于湿地滤床底部的排水装置，布水装置通过水泵连接用于分离污泥与污水的水质水量调节装置，水质水量调节装置通过污水截留装置进水；污水截留装置将截留的雨水径流以及污水汇合后送至水质水量调节装置进行调节处理，之后通过布水装置送至湿地滤床处理，处理后通过湿地滤床底部的排水装置排入到河道内。水质水量调节装置通过沉淀以及溢流的作用分离污泥以及污水，并通过不同的水泵以及管道将污泥以及污水分别输送至处理效果不同的湿地滤床。适用于河岸边市政的雨污排口10、自然沟渠、生态沟槽等雨污收集网络密集、排口较多、污水排量较大、污染较严重的地区使用，主要目的为处理较为严重的外来污水和污泥。

分散型垂直流湿地模块12由一个或者多个垂直流湿地组成，适用于河岸边市政的雨污排口10、自然沟渠、生态沟槽等雨污收集网络较密集、排口分散，但是局部地区污染较多、污水排量较大、污染较严重的地区使用，可集中使用。

分散型表面流湿地模块13由一个或者多个表面流湿地组成，适用于河岸边市政的雨污排口10、自然沟渠、生态沟槽等雨污收集网络分布较均匀、排口较多，污染物成分单一、污水排量较大、污染较轻的地区使用；且根据河岸边的地形，与周边的环境相结合，单独设计或者与河道支流相结合。

分散型饱和流湿地模块15由一个或者多个饱和流湿地组成，适用于河岸边市政雨污管网分布不均匀、排口分布不均匀，污水的排放量大、污染较轻、污染物成分单一，需要较长的水路时间，但没有足够大的用地时使用，且根据河岸边的地形，与周边的环境相结合，单独设计或者与河道支流相结合。

如图3所示垂直流潜流截留湿地模块14主要包括湿地滤床、位于湿地滤床顶部的布水装置以及位于湿地滤床底部的排水装置，布水装置可以是单管管道布水、主管与支管组合型管道布水、渠道布水以及其他适用于湿地的布水中的一种或者多种组合形成；排水装置包括湿地滤床底部设有的集水管1402，集水管1402管壁上均匀开集水孔1401，集水管1402沿水流方向向滤床外部延伸并实现排水，集水管1402连通方向依次安装手动出水阀门1403、流量计1404、电动出水节制阀门1405。所述电动出水节制阀门1405用于控制垂直流潜流截留湿地模块14的出水水量，流量计1404用于检测垂直流潜流截留湿地模块14的流量；在滤床开始布水时，电动出水节制阀门1405关闭，当布水水位高度在滤床表面以上10cm～20cm的范围时，电动出水节制阀门1405开启，流速范围控制在0.01L/m²·s～0.05L/m²·s；当流量稳定后，实现可连续出水，并保证污水在湿地内有足够的停留时间，直至第二次布水，关闭电动出水节制阀门1405，循环以上操作。所述电动出水节制阀门1405定期维修期间，工作人员可通过手动出水阀门1403，控制滤床的排水情况。所述的垂直流潜流截留湿地模块14的滤床上表面可大量储水，当瞬间流量大的天气、需处理来水较多的情况，滤床的最高储水水位为滤床上表面以上1.2米，当干旱天气、需处理来水较少的情况，滤床可保持一定水位，利于植物生长。

在河道生态修复过程中，河道本身需要考虑原位处理的功能，如图4所示本发明在河道底部设置全淹没式曝气饱和流湿地模块16，全淹没式曝气饱和流湿地模块16是基于专利技术“用于处理受污染水体的饱和流滤床ZL201120480893.6”的深度开发。全淹没式曝气饱和流湿地模块16包括若干个设置在河道底部并位于河道水位以下的饱和流滤床，饱和流滤床底部增设曝气管403，曝气管403在一端连接鼓风机，曝气管403管壁均匀开通气孔404，为滤床底部提高水体溶解氧含量。当河道本身水体污染较为严重时开启鼓风机，增加湿地的处理能力。

同时，在全淹没式曝气饱和流湿地模块16上方的水面上设置浮岛模块17，浮岛模块17由若干个生态浮岛组成，能够对水面的漂浮物进行拦截，可以遮盖因曝气所产生的噪声，以及遮盖河道水体未及时处理产生的臭气问题。

一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，所使用的湿地模块包括大水量垂直流湿地模块、大水量表面流湿地模块8、分散型截留湿地模块11、分散型垂直流湿地模块12、分散型表面流湿地模块13、分散型饱和流湿地模块15以及垂直流潜流截留湿地模块14、全淹没式曝气饱和流湿地模块16和浮岛模块17；所有模块可根据季节不同分别种植湿地植物；同时，可结合河道1规模，可单独使用某一模块，也可将上述至少两种模块进行系统组合；每种模块可单独使用一个或多个串联或多个并联间歇使用。

大水量垂直流湿地模块、分散型截留湿地模块11、分散型垂直流湿地模块12、分散型表面流湿地模块13、分散型饱和流湿地模块15以及垂直流潜流截留湿地模块14，均可增设曝气装置，曝气装置包括曝气管403、小型鼓风机402，曝气管403管壁均匀开通气孔404；当水体污染较严重，可用地面积较小时，可开起曝气装置，为水体增加溶解氧含量，提高湿地模块的处理效率。

大水量垂直流湿地模块、大水量表面流湿地模块8、分散型截留湿地模块11、分散型垂直流湿地模块12、垂直流潜流截留湿地模块14滤床表面均可进行储水，可应对突发性暴雨天气、突然性外部来水较多的情况。

综上，通过上述的一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统内的多种湿地模块组合使用，解决了单一湿地处理效果不高的问题，能够根据需要实现灵活组合使用。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，设置于河道(1)两侧岸边以及河道(1)底部，其特征在于，在所述的河道(1)的岸边设置至少一个大水量处理单元，所述的大水量处理单元包括用于处理污水的大水量垂直流湿地模块、位于大水量垂直流湿地模块旁的用于处理污水的大水量表面流湿地模块(8)，所述的大水量垂直流湿地模块接收外部来水进行处理，并将处理后的水通过大水量表面流湿地模块(8)进一步处理后输送到河道(1)内。

2.根据权利要求1所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，所述的大水量垂直流湿地模块包括用于处理雨水及污水的雨污垂直流湿地以及用于处理河水的河水垂直流湿地，在所述的雨污垂直流湿地进水处设置雨污配水装置(3)，在所述的河水垂直流湿地进水处设置河水配水装置(2)。

3.根据权利要求1所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，所述的大水量垂直流湿地模块包括在底部增加曝气装置的曝气式垂直流湿地。

4.根据权利要求1所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，在所述的河道(1)的岸边设置若干用于处理雨污水的河岸边分散型湿地单元。

5.根据权利要求4所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，所述的河岸边分散型湿地单元包括分散型截留湿地模块(11)、分散型垂直流湿地模块(12)、分散型表面流湿地模块(13)、分散型饱和流湿地模块(15)以及垂直流潜流截留湿地模块(14)中的一种或者多种。

6.根据权利要求5所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，所述的垂直流潜流截留湿地模块(14)包括湿地滤床、位于湿地滤床顶部的布水装置以及位于湿地滤床底部的排水装置。

7.根据权利要求5所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，在所述的河岸边分散型湿地单元的内部增设曝气装置。

8.根据权利要求1所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，在所述的河道(1)底部设置全淹没式曝气饱和流湿地模块(16)，所述的全淹没式曝气饱和流湿地模块(16)包括若干个设置在河道(1)底部并位于河道(1)水位以下的饱和流滤床以及位于饱和流滤床底部的曝气装置。

9.根据权利要求3、7或者8所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，所述的曝气装置包括伸入滤床底部的曝气管(403)以及将气体通入曝气管(403)的小型鼓风机(402)，在所述的曝气管(403)的四周上均匀开通气孔(404)。

10.根据权利要求8所述的智能科技湿地单元组合的河道生态修复系统，其特征在于，在所述的河道(1)底部的全淹没式曝气饱和流湿地模块(16)上方河水表面设置若干浮岛模块(17)。