专利名称:高新旁侧人工河道多功能净化系统技术
技术领域:
本发明为在受污染河流旁建设人工河道,将周边污染物浓度高的汇流来水经过净化处理后再排入河流,属于水污染控制与生态修复技术领域。
背景技术:
近些年来,随着经济的快速发展和人类活动的不断增加,河流接收的面源污染严重,两岸的农村生活污水、农田排水以及工业废水和各种垃圾排入河流,致使许多河流成为纳污河,导致河流难以满足水环境功能区划要求,同时也增加了河流输入湖泊的污染负荷。 开展河流的面源污染治理,削减进入河流的污染负荷,恢复河流的生态和环境功能,已经成为了水体污染控制的重要内容之一,但由于面源污染具有分散性、分布范围和来源广泛、随机性和不确定性的特点,导致了如何有效收集面源污染成为了河流污染治理中的一大问题。在河流面源污染治理方面中国环境科学研究院的金相灿等于2007年公开了 “一种河流面源污染的旁置生物净化方法”,该方法通过改造河道旁现有的水库或水塘建成旁置生物净化系统,以达到去除河流初期与前期暴雨径流中的泥沙、氮、磷等污染物的目的。 而在河流旁新开挖一条河道,将其建设成为一个有效收集并处理河流面源污染的生物强化净化系统,在我国尚无报道与应用的先例。
发明内容
本发明的目的是构建一套净化河流陆域径流污染的旁侧人工河道多功能净化系统,将分散、面广、难以收集的面源污染进行收集处理,该系统将携带污染物负荷量高的农田排水和暴雨前期径流来水进行净化,净化后出水排放入河,最大限度的去除污染物量,降低面源污染直接入河带来的影响。本发明的旁侧人工河道多功能净化系统包括如下几个子系统旁侧人工河道系统、引排水系统、河水原位水质净化系统、提岸植被以及水生植被净化系统、运行与管理系统。其中,旁侧人工河道系统2为在河流旁一侧或两侧设立人工仿自然河道,根据汇水区域的面积计算农田排水和暴雨前期径流水量,河道水流按适宜流速为0. 1 0. 2m/s, 以此确定河道深度和宽度,其中平均深度不大于1. 2m,最佳宽度为2-10m,坡降主要依据自然地势确定,提岸以土质提岸为主,河道边坡坡比1 2 1 4。其中,引排水系统是将沿岸的农田排水和暴雨前期径流来水引入多功能净化系统,超过设计水量的水、暴雨后期水和特大洪水直接溢流排入主河道;其中利用原有农灌沟渠31将径流来水收集至旁侧河道后,在人工河道与主河道之间设置排水沟或排水管32,将净化处理后的水补给河流,不影响河流水量。其中,河水原位水质净化系统为针对来水量大、污染重的汇流区域,在人工河道内设置生态浮床43、铺设河底砾石44、构建滩潭系统42,并在河道高程变化较大处布设跌水曝气41,生态浮床按水体面积的30%设置,河底砾石铺设厚度20cm,滩潭系统是将河底局部填高或挖深50-80cm,使得深水与浅水交错,可连续或交错设置,以达到强化人工河道净化能力的作用。其中,提岸植被以及水生植被净化系统为在旁侧河道河提外种植乔木植物51、灌木植物52和草本植物,在河道边坡种植灌木植物和草本植物,在河道内根据水深种植挺水植物53,浮叶植物54、沉水植物55自然恢复,形成河道植被,通过土壤层的过滤、吸附,植物吸收利用及微生物降解综合作用去除污染物。其中,运行和管理系统为通过对多功能净化系统的日常维护管理,稳定系统的功能,重点要在强化多功能净化系统以及植被养护方面制定管理及监测方案。本发明以改善河流水质,净化河流沿岸农田排水和暴雨前期径流污染为主要目的,在河流旁开挖人工河道,将其建设成为一套多功能净化系统,通过改变水流方向,增加入河前的径流水力停留时间,将分散、面广,难以收集的面源污染进行强化处理,此系统不仅具有拦截、净化河流陆域面源污染的功能,而且也具有一定生态功能和景观功能,同时不影响河流水量。此系统在河流的面源污染治理与生态修复中具有广泛的应用前景,可操作性强,环境适应性强,而且不对土著生态系统构成威胁。本发明特点如下1.有效拦截收集了河流陆域的面源污染;
2.超过设计流量的来水溢流入河,确保旁侧河道水利安全
3.经过净化处理后的水补给河流,不影响河流水量;
4.设置了河水原位水质净化系统,强化河道净化能力;
5.系统稳定后不需要人工维护;
6.本发明无污染,具有显著的环境效益。
图1旁侧人工河道多功能净化系统平面布置示意2旁侧人工河道多功能净化系统断面示意中1为河流,2为旁侧人工河道系统,31为原有农灌沟渠,32为排水沟或排水管,41为跌水曝气,42为滩潭系统,43为生态浮床,44为河底砾石,51为乔木植物,52为灌木植物,53为挺水植物,54为浮叶植物,55为沉水植物。
具体实施例方式结合云南玉溪“抚仙湖东大河流域主要河流水污染治理与清水产流机制修复工程”前期研究项目,在东大河开展了旁侧人工河道多功能净化系统的研究。东大河是抚仙湖的重要补给水源,由于沿岸村落污水、农田面源、畜禽粪尿水等污染,目前东大河面源污染严重,水质下降明显,为地表水劣V类,通过构建旁侧人工河道多功能净化系统对入东大河河流的面源径流来水进行收集处理,改善东大河水质,为抚仙湖输送清洁水源。具体内容包括1.旁侧人工河道系统2根据东大河沿岸的地形地貌、土地利用现状、沿岸污染源类型与分布,通过开挖、 拓宽、削平措施,在河流两侧设立人工河道,总长11. 8km,其中东侧河道长5. 6km ;西侧河道长6. 2km,河道平均宽度为5m(当然平均宽度可依据地势地形在2_10m内变化),平均深度为0.8m(—般不大于1.2m),河道坡降顺应地势坡度,河道边坡坡度为1 2 1 4,人工河道内的水流流速为0. 1 0. 2m/s。2.引排水系统利用原有进入河流的沟渠31将沿岸农田的沟渠排水和暴雨前期径流来水引入系统,保留原有灌渠与东大河的连通口,作为旁侧河道的溢流口,并根据实际地形对溢流口高程进行调整,以保证在暴雨时期旁侧河道能有效的排洪,经过处理后的水通过排水沟或排水管32补给河流,不影响河流水量。3.河水原位水质净化系统针对来水量大、污染重的汇流区域,在人工河道内设置生态浮床43、河底砾石44、 滩潭系统42、跌水曝气41措施,数量和规模根据水质、水量、地形因素设计;生态浮床总共设置面积为1500m2,约为水体面积的30%,采用竹排式结构,把高等水生植物或改良的陆生植物通过基质固定于水体,通过浮床植物的吸收、生物降解去除水中氮、磷及有害物质,净化水质;在河底铺设一层20cm厚的砾石,长度为880米;将河底局部挖深50-80cm,构建滩潭系统,共设置了 12处约800m2 ;跌水曝气共设置5处,每处跌水高度约50cm,以达到自然充氧曝气目的。4.提岸植被以及水生植被净化系统人工河道河提外种植乔木植物51、灌木植物52和草本植物,在边坡种植灌木植物和草本植物,通过植物根系进行护坡固土,满足生态环境以及景观效果;在河道内根据水深种植挺水植物53、浮叶植物54,沉水植物55自然恢复,形成河道植被系统,通过土壤层的过滤、吸附,植物吸收利用及微生物降解等综合作用去除污染物。种植物种为华山松、黄连木、 水杉、枫香、碧桃、三角枫、结香、叶子花、紫薇、绣线菊、鸢尾、水生美人蕉、千屈菜、黄菖蒲、 芦苇、香蒲、睡莲和荷花。5.运行和管理系统在构建过程及运行期,要对植物进行补植、收割、养护和植物生长监测,再有在运行期,除了对植被管理,对河道边坡提坝、引排水、生态浮床、河底各类设置的维护、水质监测等。
权利要求
1.一种旁侧人工河道多功能净化系统,该系统将携带污染物负荷量高的农田排水和暴雨前期径流来水进行净化,净化后出水排放入河道,最大限度的去除进入河流的污染物量; 该系统包括以下几个子系统旁侧人工河道系统、引排水系统、河水原位水质净化系统、提岸植被以及水生植被净化系统、运行与管理系统。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征是旁侧人工河道系统(2)为在河流旁一侧或两侧设立人工仿自然河道,根据汇水区域的面积计算农田排水和暴雨前期径流水量,人工河道水流按适宜流速为0. 1 0. 2m/s,以此确定河道深度和宽度,其中平均深度不大于 1. 2m,最佳宽度为2-10m,坡降主要依据自然地势确定,提岸以土质提岸为主,河道边坡坡比 1 2 1 4。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征是引排水系统将沿岸的农田排水和暴雨前期径流来水引入多功能净化系统,超过设计水量的水、暴雨后期水和特大洪水直接溢流排入主河道;其中利用原有农灌沟渠(31)将径流来水收集至旁侧河道后,在人工河道与主河道之间设置排水沟或排水管(32),将净化处理后的水补给河流,不影响河流水量。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征是河水原位水质净化系统为针对来水量大、 污染重的汇流区域,在人工河道内设置生态浮床(43)、铺设河底砾石(44)、构建滩潭系统 (42),并在河道高程变化较大处布设跌水曝气(41),生态浮床按水体面积的30%设置,河底砾石铺设厚度20cm,滩潭系统是将河底局部填高或挖深50-80cm,使得深水与浅水交错, 可连续或交错设置,以达到强化人工河道净化能力的作用。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征是提岸植被以及水生植被净化系统为在旁侧河道河提外种植乔木植物(51)、灌木植物(52)和草本植物,在河道边坡种植灌木植物和草本植物,在河道内根据水深种植挺水植物(53)、浮叶植物(54),沉水植物(55)自然恢复,形成河道植被,通过土壤层的过滤、吸附,植物吸收利用及微生物降解综合作用去除污染物。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征是运行和管理系统为通过对多功能净化系统的日常维护管理,稳定系统的功能,重点要在强化多功能净化系统以及植被养护方面制定管理及监测方案。
全文摘要
本发明公开了一种旁侧人工河道多功能净化系统,属于水污染控制与生态修复技术领域。在河流旁开挖人工河道并将其建设成为一套多功能净化系统,将陆域携带污染负荷量高的农田排水和暴雨前期径流来水引入系统净化处理,形成河流与旁侧河道“清污分流”目的,净化后出水补给入主河道,不会影响河流水量。本发明可将河流沿程大范围的、分散的、低污染的面源污染物进行有效的收集并加以净化,最大限度的降低进入河流的污染负荷,具有较强的操作性和环境适应性,运行维护简单而且不对土著生态系统构成威胁,在河流的面源污染治理与生态修复中具有广泛的应用前景。
文档编号C02F3/32GK102285719SQ20111022541
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者杜劲冬, 金丹越, 金相灿 申请人:北京锡兰石环境工程技术开发有限公司, 金丹越, 金相灿