專(zhuān)利名稱：一種河流凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種河流凈化系統(tǒng)，特別涉及一種干旱缺水河流的溝-塘串聯(lián)的系統(tǒng)，通過(guò)增加水力停留時(shí)間，降低水流中的污染物負(fù)荷，使得缺水河流成為綠色的生態(tài)走廊，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一方面入河污染控制不力導(dǎo)致河流污染負(fù)荷日益加重，另一方面河流“裁彎取直”、“渠化”、“硬化”等不當(dāng)水利工程致使水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，生態(tài)系統(tǒng)不斷衰退。河流水生態(tài)系統(tǒng)的日益退化，已經(jīng)制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，重新構(gòu)建和修復(fù)受損河流系統(tǒng)，協(xié)調(diào)河流水利和生態(tài)功能，恢復(fù)凈化能力，已是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要。通過(guò)工程措施、生物措施和管理措施，盡量避免、緩解水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，達(dá)到社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)保護(hù)二者兼顧的目標(biāo)。申請(qǐng)?zhí)枮?01110190773.7的中國(guó)專(zhuān)利“一種河灘坡岸多塘濕地廢污水處理方法及裝置”中公開(kāi)了一種河灘坡岸多塘濕地廢污水處理裝置，它包括沉淀塘(A)、氧化塘(B)、垂直潛流人工濕地(C)、表面流人工濕地(D)、穩(wěn)定塘(E)、調(diào)控閥(F)、溢流壩(G)、引排溝渠
(H)、河灘(M)、坡岸(N)、攔污格柵(I)、污水泵(5)、垂直潛流人工濕地配水渠(6)、三角堰
(7)、穿孔布水管(9)、穿孔集水管(11)、垂直潛流人工濕地出水管(12)，其特征在于:攔污格柵(I)與污水(O)、調(diào)控閥(F)相連，溢流壩(G)與污水(O)、引排溝渠(H)相連，沉淀塘(A)分別與調(diào)控閥(F)、氧化塘(B)相連，氧化塘(B)分別與沉淀塘(A)、垂直潛流人工濕地(C)、表面流人工濕地(D)相連，表面流人工濕地(D)分別與氧化塘(B)、垂直潛流人工濕地(C)、穩(wěn)定塘(E)相連，第一分水溢流堰(3-1)連接沉淀塘(A)與氧化塘(B)，污水泵(5)連接氧化塘(B)與垂直潛流人工濕地配水渠(6)，三角堰(7)連接垂直潛流人工濕地配水渠(6)與穿孔布水管(9)，垂直潛流人工濕地出水管(12)連接穿孔集水管(11)與第一跌水平臺(tái)(X-1)，第一跌水平臺(tái)(X-1)連接垂直潛流人工濕地出水管(12)和表面流人工濕地(D)，第二跌水平臺(tái)(X-2 )連接垂直潛流人工濕地出水管(12 )與下游河流(K)，第三分水溢流堰(3-3 )連接表面流人工濕地(D)與穩(wěn)定塘(E)。該裝置可實(shí)現(xiàn)污水量及水位大幅波動(dòng)情況下對(duì)污水的凈化處理，同時(shí)還具有景觀效果。但是，該河灘坡岸多塘濕地廢污水處理裝置構(gòu)造復(fù)雜，操作麻煩，且不能解決缺水河段的水質(zhì)凈化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)實(shí)際工程需要，建立了一種河流凈化系統(tǒng)，具有系統(tǒng)科學(xué)，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明所述凈化系統(tǒng)一方面利用河流的原有地形，例如砂石坑，設(shè)置水塘段，在河流較窄處，設(shè)置溝道，建立溝塘串聯(lián)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)原位凈化；另一方面通過(guò)跌坎設(shè)計(jì)，利用跌坎抬升水位，減少跌坎上游的水流流速，增加污染物的沉降量，同時(shí)水流流經(jīng)跌坎時(shí)，增加水流與空氣的接觸面積，從而增加曝氣量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的凈化。此外，由于獨(dú)特的濕地結(jié)構(gòu)還可以有效地截留面源污染。通過(guò)本發(fā)明提供的河流凈化系統(tǒng)處理后的水質(zhì)可提高至IV級(jí)別。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種河流凈化系統(tǒng)，所述河流的河床含有深度> 3m的凹坑，且在所述凹坑內(nèi)設(shè)置有凸出的跌坎。所述跌坎可以增加曝氣量，從而增加水流中的溶解氧，通過(guò)氧化作用，減少水流中的污染物。優(yōu)選地，所述跌坎的頂部低于河床平面，即跌坎的高度小于河底高程，這樣有利于防止河水在此處淤積，影響該河流凈化系統(tǒng)在洪水期間的過(guò)水能力，防止跌坎對(duì)洪水行進(jìn)造成不利影響。本發(fā)明所述跌坎可以是由人工堆石并經(jīng)淤泥沖積而成。例如在河流地勢(shì)落差較大，例如大于3米的砂石坑處堆石，形成人工陡坎，利用洪水期的沖淤作用，該人工陡坎淤積泥沙等沉積物所形成。所述跌坎的寬度優(yōu)選為所述凹坑寬度的1/2以上，更優(yōu)選所述跌坎的寬度與凹坑的寬度相同。本發(fā)明所述河流的河道寬闊處為水塘段，而河道狹窄處為溝道段，且所述凹坑和跌坎優(yōu)選設(shè)置于所述水塘段。優(yōu)選地，在所述水塘段的河床設(shè)置有防滲層。所述防滲層由膨潤(rùn)土和河沙摻雜而成，優(yōu)選所述膨潤(rùn)土與河沙的重量比為4:1。在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，所述水塘段入水處、水塘段末端設(shè)置至少一監(jiān)測(cè)取樣
>J-U裝直。本發(fā)明還提供一種利用所述河流凈化系統(tǒng)凈化水質(zhì)的方法，其包括如下步驟:水流進(jìn)入本發(fā)明所述凈化系統(tǒng)后，由于水塘段水流流速較低，通過(guò)沉淀和氧化作用去除部分污染物，水流流經(jīng)跌坎時(shí)，利用跌坎抬升水位，減少跌坎上游的水流流速，增加污染物的沉降量，同時(shí)增加水流與空氣的接觸面積，從而增加曝氣量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的凈化。經(jīng)處理后的出水總體上達(dá)到IV級(jí)別。經(jīng)處理后的出水中NH3-N、TN、TP、B0D5和CODcr的含量分別為0.60mg/L、4.5mg/L、0.15mg/L、6.98mg/L 和 44.03mg/L,該河流凈化系統(tǒng)對(duì) TN、NH3-N、TP、CODcr 和 B0D5 的平均去除率分別為 93.67%,82.94%,90.26%,63.11% 和 20.93%。本發(fā)明所提供的河流凈化系統(tǒng)至少包括如下優(yōu)點(diǎn):(I)多水塘系統(tǒng)有著湖泊無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)條件，如多水塘系統(tǒng)面積小、有一定的水流流速、水深適中、相對(duì)透明度高，沒(méi)有富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中藻類(lèi)“水華”爆發(fā)帶來(lái)的嚴(yán)重影響，這些條件十分有利于水生植被的移栽和管理，水生植被在水體中生長(zhǎng)，繁殖，植被恢復(fù)提高了多水塘系統(tǒng)對(duì)面源污染的截留率。(2)充分利用河床地形，順應(yīng)河流的流勢(shì)、流態(tài)，構(gòu)筑跌坎，形成水面，減緩洪水期的流速，不會(huì)影響河流的縱向連通性和魚(yú)類(lèi)的洄游。(3)多塘濕地系統(tǒng)，為生物提供了多種多樣的棲息地，為恢復(fù)生態(tài)及物種的多樣性創(chuàng)造的了條件。(4)本發(fā)明河流凈化系統(tǒng)特別適應(yīng)于缺水河流中的河流水質(zhì)凈化。(5)本發(fā)明利用河流的原有地形，例如砂石坑，建立溝塘串聯(lián)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)原位凈化，且降低了成本。


圖1是河流凈化系統(tǒng)的示意圖。圖2是跌坎示意圖。
具體實(shí)施例方式以下配合附圖及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。本發(fā)明所述河床為河底與河水接觸的面，所述河底高程為河流地勢(shì)的落差，本發(fā)明所述河底高程指河流中的凹坑或砂石坑的深度，由于河床不平，河底高程可能是一定范圍內(nèi)的變量，本發(fā)明所 述凹坑深度是指平均深度，所述河底高程是指平均河底高程。本發(fā)明所述河床平面是指凹坑的頂緣所形成的平面，如圖2所示。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，如圖1、2所示，本發(fā)明的河流凈化系統(tǒng)充分利用河流自然條件，在河流較窄處，設(shè)置溝道段1，在河流較為開(kāi)闊處，設(shè)置防滲層(圖中未示出)，例如使用摻有膨潤(rùn)土的河砂制成的防滲層形成水塘段2，在一具體實(shí)施例中，膨潤(rùn)土與河沙的重量比為4:1，在該實(shí)施例中，所述防滲層設(shè)置于水塘段2的河床面7上。如圖2所示，在河床面7設(shè)有深度彡3m,例如3.5m的凹坑3，該凹坑3可以是自然形成的，也可以是人工挖掘的，且在所述凹坑3內(nèi)設(shè)置有凸出的跌坎5。所述跌坎5的高度小于河底高程(3.5m),即跌坎5的頂部低于河床平面4，所述跌坎的高度例如為2m。在本發(fā)明的另一具體實(shí)例中，如圖2所示，在河流地勢(shì)落差> 3m，例如4.0m的河段采取人工堆積石頭8，修砌成人工陡坎，利用洪水期的沖淤作用，人工修建的陡坎會(huì)淤積成跌坎5，跌坎5的頂高程不應(yīng)超過(guò)規(guī)劃的河底高程，在該實(shí)施例中，所述趺坎的高度例如為
2.5m，寬度與水塘段的寬度基本相同，這樣可以更好地防止河水在此處淤積，影響該凈化系統(tǒng)在洪水期間的過(guò)水能力。在一個(gè)具體實(shí)施例中，對(duì)該河流凈化系統(tǒng)作用進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖1所示，取樣裝置6分別設(shè)置在河流各段的進(jìn)水口和出水口，從上游至下游在水塘入水端、水塘末端各設(shè)置I個(gè)取樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括NH3-N、TN、TP、B0D5和CODcr等，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置如圖1所示。經(jīng)處理后的出水中 NH3-N、TN、TP、B0D5 和 CODcr 的含量分別為 0.60mg/L、4.5mg/L、0.15mg/L、
6.98mg/L和44.03mg/L,該凈化系統(tǒng)對(duì)TN、NH3-N、TP、CODcr, B0D5的平均去除率分別為93.67%、82.94%,90.26%、63.11%和20.93%，經(jīng)處理后的出水總體上達(dá)到IV級(jí)別。利用本發(fā)明溝塘串聯(lián)的河流凈化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)原位凈化；并且通過(guò)跌坎設(shè)計(jì)，利用跌坎抬升水位，減少跌坎上游的水流流速，增加污染物的沉降量，同時(shí)水流流經(jīng)跌坎時(shí)，增加水流與空氣的接觸面積，從而增加曝氣量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的凈化。通過(guò)本發(fā)明提供的河流凈化系統(tǒng)處理后的水質(zhì)可提高至IV級(jí)別。本發(fā)明的河流凈化系統(tǒng)建設(shè)成本低、運(yùn)行及管理成本也低。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種河流凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述河流的河床含有深度> 3m的凹坑，且在所述凹坑內(nèi)設(shè)置有凸出的跌坎。
2.如權(quán)利要求1所述凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述跌坎的頂部低于河床平面。
3.如權(quán)利要求1所述的河流凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述跌坎由人工堆石并經(jīng)淤泥沖積而成。
4.如權(quán)利要求1所述凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述跌坎與凹坑的寬度相同。
5.如權(quán)利要求1所述凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述河流的河道寬闊處為水塘段，而河道狹窄處為溝道段，且所述凹坑和跌坎設(shè)置于所述水塘段。
6.如權(quán)利要求5所述凈化系統(tǒng)，其特征在于，在所述水塘段的河床設(shè)置有防滲層。
7.如權(quán)利要求6所述凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述防滲層由膨潤(rùn)土和河沙摻雜而成，優(yōu)選所述膨潤(rùn)土與河沙的重量比為4:1。
8.如權(quán)利要求1所述凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述水塘段入水處和水塘段末端處設(shè)置至少一監(jiān)測(cè)取樣裝置。
9.一種利用權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述凈化系統(tǒng)凈化水質(zhì)的方法，其特征在于，經(jīng)處理后的出水達(dá)到IV級(jí)別。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，經(jīng)處理后的出水中NH3-N、TN、TP、BOD5和CODcr 的含量分別為 0.60mg/L、4.5mg/L、0.15mg/L、6.98mg/L 和 44.03mg/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種河流凈化系統(tǒng)，所述河流的河床含有深度≥3m的凹坑，且在所述凹坑內(nèi)設(shè)置有凸出的跌坎。通過(guò)跌坎設(shè)計(jì)，利用跌坎抬升水位，減少跌坎上游的水流流速，增加污染物的沉降量，同時(shí)水流流經(jīng)跌坎時(shí)，增加水流與空氣的接觸面積，從而增加曝氣量，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的凈化。此外，由于獨(dú)特的濕地結(jié)構(gòu)還可以有效地截留面源污染。通過(guò)本發(fā)明提供的河流凈化系統(tǒng)處理后的水質(zhì)可提高至Ⅳ級(jí)別。
文檔編號(hào)E02B3/02GK103195019SQ20131015332
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者方紅衛(wèi), 白靜, 何國(guó)建, 陳明洪 申請(qǐng)人:清華大學(xué)