富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，蓄水渠位于河岸上，河道通過便攜式水泵和輸水管與蓄水渠連通；所述的生態(tài)床為梯田式結構；所述蓄水渠與生態(tài)床之間、每階生態(tài)床之間分別采用水渠墻體和所述的休閑親水擋墻隔開，所述的水渠墻體底部開設有若干蓄水渠排水口，所述休閑親水擋墻底部可設有若干生態(tài)床排水口；與所述生態(tài)床接觸的水渠墻體一側具有由卵石或碎石堆積而成的蓄水渠布水通道，蓄水渠布水通道另一側具有強化吸附層；每個休閑親水擋墻兩側沿水流方向分別設置有均由卵石或碎石堆積而成的濾料層和生態(tài)床布水通道；所述的蓄水渠布水通道和強化吸附層高于蓄水渠排水口；所述休閑親水擋墻由秸稈和混凝土復合而成。
【專利說明】富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水環(huán)境治理和河流生態(tài)修復技術流域，尤其是一種富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的快速發(fā)展，污水排放量不斷擴大，使得河流水系富營養(yǎng)化程度不斷加重、水環(huán)境中的污染物質直接破壞水體功能，打破原有的生態(tài)平衡，污染物質通過“食物鏈"影響植物、動物和人類，抑制分解者的活性，導致污染物質在環(huán)境中的累積，水環(huán)境日漸惡化，人居環(huán)境品位逐步下降。隨著人們對生態(tài)環(huán)境的認識日益提高，河流整治工程越來越受到關注，人們開始尊重并保護河流的自然風貌和生態(tài)功能，在保證洪水安全下泄的前提下，通過采用一些新的生態(tài)修復技術和方法恢復已經人工化、城市化的河流的自然特征和生物多樣性，創(chuàng)造出大自然中富有情趣的水邊空間，實現人與河流的和諧發(fā)展。
[0003]另一方面作為農業(yè)大國，我國的秸桿產量隨著農業(yè)的連年豐收而大幅度上升，此類來源豐富的植物資源少部分作為飼料、肥料，一部分于野外就地焚燒，還有一部分丟棄在河流、水塘邊任由腐爛，這樣不僅浪費了資源，也對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染，帶來了巨大的環(huán)境壓力。因此，對農作秸桿資源的綜合利用意義重大，亟需具有綜合效益的應用模式。
[0004]中國專利《河水凈化與邊坡綠地養(yǎng)護相結合的生態(tài)河岸帶》(申請?zhí)?201010211973.1)公開了一種河水凈化生態(tài)工程，包括河岸帶生態(tài)床、水體調節(jié)槽、水泵等設施設備，通過提升河水對邊坡綠地進行澆灌實現對河水中的污染物的截留和凈化，該發(fā)明專利運行維護簡單，凈化效果明顯，但該專利存在以下缺陷:①對污染較重的富營養(yǎng)化河水凈化效果差；②輸水管道的布水不均勻，在重力的作用下上層缺水，下層水量大；③生態(tài)系統(tǒng)單調暴雨季節(jié)生態(tài)床土體層會產生滑坡生態(tài)床為斜坡，不利于翻耕、種植。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:為了解決河流污染和秸桿有效利用的問題，本發(fā)明提供一種操作簡單、投資較少的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，既能凈化河水、養(yǎng)護綠地、美化環(huán)境，也能對非點源污染進行攔截和凈化，同時實現秸桿的有效利用。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，包括蓄水渠、若干生態(tài)床、休閑親水擋墻、便攜式水泵和輸水管；
[0007]所述的蓄水渠位于具有坡度的河岸上，并與河道平行設置，河道通過便攜式水泵和輸水管與蓄水渠連通；所述的生態(tài)床為梯田式結構，位于所述蓄水渠和河道之間，且與蓄水渠走向平行，所述生態(tài)床上還種植有植物；
[0008]所述蓄水渠與生態(tài)床之間、每階生態(tài)床之間分別采用水渠墻體和所述的休閑親水擋墻隔開，所述的水渠墻體和休閑親水擋墻高于生態(tài)床，所述的水渠墻體底部開設有若干蓄水渠排水口，所述休閑親水擋墻底部開設有若干生態(tài)床排水口 ；[0009]與所述生態(tài)床接觸的水渠墻體一側具有由卵石或碎石堆積而成的蓄水渠布水通道，蓄水渠布水通道另一側具有強化吸附層；每個休閑親水擋墻兩側沿水流方向分別設置有均由卵石或碎石堆積而成的濾料層和生態(tài)床布水通道；所述的蓄水渠布水通道和強化吸附層高于蓄水渠排水口 ；所述的濾料層和生態(tài)床布水通道高于生態(tài)床排水口 ；所述休閑親水擋墻由秸桿和混凝土復合而成。
[0010]為減少泥土淤積和確保水流通暢，作為優(yōu)選，所述的蓄水渠底部設置有向河道傾斜的斜坡。
[0011 ] 進一步地，所述的蓄水渠上設置有蓋板，蓋板上設置有若干輸水入口，所述蓄水渠與地面接觸部位還具有若干進水口，輸水管接入輸水入口，從河道中導入污水源，進水口用于接納地面的初期雨水和其他非點源排水。
[0012]作為優(yōu)選，根據河岸地形坡度進行設計，所述的生態(tài)床為3?6階。
[0013]具體地，所述的強化吸附層為改性生物質秸桿炭，制備方法為:
[0014](I)作物秸桿挑選、破碎、過篩；
[0015](2)篩分后的秸桿在200?350°C下炭化5?10分鐘；
[0016](3)把炭化物浸入0.2?0.5mol/L的高錳酸鉀溶液中氧化0.2?0.5小時；
[0017](4)把氧化物過濾、洗滌后浸入0.8?1.0mol/L的硫酸亞鐵溶液中改性；
[0018](5)改性產物過濾、洗滌、烘干后得到改性生物質秸桿炭。
[0019]進一步地，所述的休閑親水擋墻制備方法為:
[0020]㈠、作物秸桿的挑選、晾曬、破碎、過篩；
[0021]㈡、篩分后的秸桿浸入質量濃度2?4%的氫氧化鈉溶液中6?12小時，然后對浸泡后的秸桿沖洗；
[0022]㈢、把沖洗后的秸桿浸入質量濃度I?2%的硅酸鈉或硫酸銅溶液中5?10分鐘，再放置6?12小時；
[0023]㈣、把步驟㈢的產物與水泥、偏高嶺土按質量比5%:65%:30%攙和，攪拌I?2分鐘，再加水攪拌3?10分鐘成秸桿復合漿料；
[0024]?、根據休閑親水擋墻的設計尺寸，澆筑成型、脫模、養(yǎng)護。
[0025]作為優(yōu)選，所述的相鄰的兩個休閑親水擋墻之間還設置有若干人行臺階，方便系統(tǒng)的管理和行人參觀行走。
[0026]所述生態(tài)床的建造按如下步驟實施:
[0027](I)測量、計算河岸斜坡的長度、坡度，確定生態(tài)床的階數、寬度；
[0028](2))剝離施工區(qū)的表層土，剝離深度為0.8?I米；對剝離后的河岸斜坡素土進行夯實防滲；
[0029](3)施工建造休閑親水擋墻，所述休閑親水擋墻的墻體由秸桿復合材料制成，休閑親水擋墻的高度和寬度根據當地地形設計，休閑親水擋墻的底部每隔I?2米設有生態(tài)床排水口 ；優(yōu)選地，休閑親水擋墻的設計與地理地形充分結合，美化環(huán)境，可設計成人們休閑散步的親水廊道；
[0030](4)與所述生態(tài)床接觸的水渠墻體一側填充卵石或碎石形成蓄水渠布水通道，每個休閑親水擋墻兩側沿水流方向分別設置有均由卵石或碎石堆積而成的濾料層和生態(tài)床布水通道，其中濾料層是用于過濾來自生態(tài)床體土壤的滲濾水，防止生態(tài)床排水口的堵塞；
[0031](5)蓄水渠布水通道另一側填充改性生物質秸桿炭，形成污染物強化吸附層；
[0032](6)在卵石碎石、生物質秸桿炭上面回填剝離土，形成梯田式生態(tài)床，回填的土壤層的高度稍低于休閑親水擋墻；
[0033](7)選種植物；陸上生態(tài)床選種的植物應滿足以下幾點要求:①耐污能力強；②采用鄉(xiāng)土物種，因土種植，因地制宜；③抗病能力強；④易于收獲、便于處置；⑤根系發(fā)達，莖葉茂密在城市里以觀賞為主，在郊區(qū)和農村植物的經濟利用價值要高；進一步地，在水中，從淺水區(qū)向河流中心方向依次種植挺水植物、浮葉植物和沉水植物。
[0034]本發(fā)明的有益效果是，通過水泵提升富營養(yǎng)化河水對生態(tài)床植被進行灌溉，利用生態(tài)床中的土壤、微生物、植物等對河水中的污染物進行截留、過濾、吸附、轉移、吸收轉化，經過凈化后的水再滲入河流中；為了強化對污染物的吸附，在生態(tài)床的土壤中添加改性生物質秸桿炭作為強化吸附層，利用改性生物質秸桿炭的強大吸附作用加強對氮、磷等營養(yǎng)物質的吸附；利用農作物秸桿復合材料制成休閑親水擋墻，實現農作物秸桿的綜合利用，同時對氮、磷等營養(yǎng)物質也具有一定吸附作用，另外改性生物質秸桿碳化強化吸附層和農作物秸桿復合材料制成的休閑親水擋墻也可作為微生物的載體，能夠利用微生物對污染物進行分解；利用蓄水渠接納地面的初期雨水和其他非點源污水，經過生態(tài)床的凈化達到對非點源污染的攔截和凈化的目的；在水資源日趨緊張的情況下節(jié)約了水源，降低了綠地的養(yǎng)護成本；同時美化了環(huán)境，取得了顯著的經濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0036]圖1是本發(fā)明的實施例1橫斷面示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明實施例1俯視圖；
[0038]圖3是本發(fā)明的實施例2橫斷面示意圖；
[0039]圖中:1.蓄水渠，2.生態(tài)床，3.休閑親水擋墻，4.河道，5.水渠墻體，6.蓄水渠排水口，7.生態(tài)床排水口，8.蓄水渠布水通道，9.強化吸附層，10.濾料層，11.生態(tài)床布水通道，12.蓋板，13.輸水入口，14.進水口，15.人行臺階。
【具體實施方式】
[0040]現在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0041]實施例1
[0042]如圖1和2所示，一種富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，包括蓄水渠1、若干生態(tài)床2、休閑親水擋墻3、便攜式水泵和輸水管；
[0043]所述的蓄水渠I位于具有坡度的河岸上，并與河道4平行設置，河道4通過便攜式水泵和輸水管與蓄水渠I連通，蓄水渠I根據當地地形分段施工，每段暗渠的底部高程相同，不同區(qū)段的蓄水渠I用擋板隔離；所述的生態(tài)床2根據地形涉及為3階梯田式結構，位于所述蓄水渠I和河道4之間，且與蓄水渠I走向平行，所述生態(tài)床2上還種植有植物；
[0044]所述蓄水渠I與生態(tài)床2之間、每階生態(tài)床2之間分別采用水渠墻體5和所述的休閑親水擋墻3隔開，所述的水渠墻體5和休閑親水擋墻3高于與其相鄰的生態(tài)床2，所述的水渠墻體5底部每隔2米開設有一蓄水渠排水口 6，所述休閑親水擋墻3底部開每隔2米開設有一生態(tài)床排水口 7 ;休閑親水擋墻3的設計與地理地形充分結合，美化環(huán)境，設計成人們休閑散步的親水廊道；。
[0045]與所述生態(tài)床2接觸的水渠墻體5 —側具有由卵石或碎石堆積而成的蓄水渠布水通道8，蓄水渠布水通道8另一側具有強化吸附層9 ;每個休閑親水擋墻3兩側沿水流方向分別設置有均由卵石或碎石堆積而成的濾料層10和生態(tài)床布水通道11 ;所述的蓄水渠布水通道8和強化吸附層9高于蓄水渠排水口 6 ;所述的濾料層10和生態(tài)床布水通道11高于生態(tài)床排水口 7 ;所述休閑親水擋墻3由秸桿和混凝土復合而成。為減少泥土淤積，所述的蓄水渠I底部設置有向河道4傾斜的斜坡。所述的相鄰的兩個休閑親水擋墻3之間還設置有若干人行臺階15，方便生態(tài)床2的管理和行人參觀行走。
[0046]實施例2
[0047]如圖3所示，作為實施例1的進一步改進，所述的蓄水渠I上設置有蓋板12，蓋板12上設置有若干輸水入口 13，所述蓄水渠I與地面接觸部位還具有若干進水口 14。輸水管接入輸水入口 13，從河道4中導入污水源，進水口 14用于接納地面的初期雨水和其他非點源排水。
[0048]上述兩個生態(tài)床2的建造是按如下步驟實施的:
[0049](I)測量、計算河岸斜坡的長度、坡度，確定生態(tài)床2的階數、寬度；
[0050](2))剝離施工區(qū)的表層土，剝離深度為0.8?I米；對剝離后的河岸斜坡素土進行夯實防滲；
[0051](3)施工建造休閑親水擋墻3，所述休閑親水擋墻3的墻體由秸桿復合材料制成，休閑親水擋墻3的高度和寬度根據當地地形設計，休閑親水擋墻3的下端每隔2米設有生態(tài)床排水口 7 ;休閑親水擋墻3的設計與地理地形充分結合，美化環(huán)境，可設計成人們休閑散步的親水廊道；
[0052](4)與所述生態(tài)床2接觸的水渠墻體5 —側填充卵石或碎石堆行成蓄水渠布水通道8，每個休閑親水擋墻3兩側沿水流方向分別設置有均由卵石或碎石堆積而成的濾料層10和生態(tài)床布水通道11，濾料層10是用于過濾來自生態(tài)床2體土壤的滲濾水，防止生態(tài)床排水口 7的堵塞；
[0053](5)蓄水渠布水通道8另一側填充改性生物質秸桿炭，形成污染物強化吸附層9 ；
[0054](6)在卵石碎石、生物質秸桿炭上面回填剝離土，形成梯田式生態(tài)床2，回填的土壤層的高度稍低于休閑親水擋墻3 ；
[0055](7)選種植物；陸上生態(tài)床2選種的植物應滿足以下幾點要求:①耐污能力強
采用鄉(xiāng)土物種，因土種植，因地制宜；③抗病能力強；④易于收獲、便于處置；⑤根系發(fā)達，莖葉茂密在城市里以觀賞為主，在郊區(qū)和農村植物的經濟利用價值要高；進一步地，在水中，從淺水區(qū)向河流中心方向依次種植挺水植物、浮葉植物和沉水植物。
[0056]具體地，所述利用秸桿復合材料建造休閑親水擋墻3的過程為:
[0057]㈠、作物秸桿挑選、晾曬、破碎、過篩；
[0058](二)、篩分后的秸桿浸入質量濃度2%的氫氧化鈉溶液中12小時，然后對浸泡后的秸桿沖洗；[0059]㈢、把沖洗后的秸桿浸入質量濃度2%的硅酸鈉溶液中5分鐘，放置風干12小時；
[0060]㈣、把步驟㈢的產物與水泥、偏高嶺土按質量比5%:65%:30%攙和，攪拌2分鐘，再加水攪拌10分鐘成秸桿復合漿料；
[0061]㈤、根據休閑親水擋墻3的設計尺寸，澆筑成型、脫模、養(yǎng)護。
[0062]具體地，所述改性生物質秸桿炭的制造過程為:
[0063](I)作物秸桿挑選、破碎、過篩；
[0064](2)篩分后的秸桿在350°C下炭化5分鐘；
[0065](3)把炭化物浸入0.5mol/L的高錳酸鉀溶液中氧化0.5小時；
[0066](4)把氧化物過濾、洗滌后浸入1.0mol/L的硫酸亞鐵溶液中改性；
[0067](5)改性產物過濾、洗滌、烘干后得到改性生物質秸桿炭。
[0068]沿著人行臺階15擺放輸水管，通過水泵提升富營養(yǎng)化河水對生態(tài)床2的植被進行灌溉，利用生態(tài)床2中的土壤、微生物、植物等對河水中的污染物進行截留、過濾、吸附、轉移、吸收轉化，經過凈化后的水再滲入河流中；為了強化對污染物的吸附，在生態(tài)床2的土壤中添加改性生物質秸桿炭，利用改性生物質秸桿炭的強大吸附作用加強對氮、磷等營養(yǎng)物質的吸附；利用蓄水渠I接納地面的初期雨水和其他非點源污水，經過生態(tài)床2的凈化達到對非點源污染的攔截和凈化的目的；利用農作物秸桿復合材料制成休閑親水擋墻3，實現農作物秸桿的綜合利用，同時對氮、磷等營養(yǎng)物質也具有一定吸附作用，另外改性生物質秸桿碳化強化吸附層9和農作物秸桿復合材料制成的休閑親水擋墻3也可作為微生物的載體，能夠利用微生物對污染物進行分解；在水資源日趨緊張的情況下節(jié)約水源，降低了綠地的養(yǎng)護成本；同時美化了環(huán)境。
[0069]以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:包括蓄水渠(I)、若干生態(tài)床(2)、休閑親水擋墻(3)、便攜式水泵和輸水管； 所述的蓄水渠(I)位于具有坡度的河岸上，并與河道(4)平行設置，河道(4)通過便攜式水泵和輸水管與蓄水渠(I)連通；所述的生態(tài)床(2)為梯田式結構，位于所述蓄水渠(I)和河道(4)之間，且與蓄水渠(I)走向平行，所述生態(tài)床(2)上還種植有植物； 所述蓄水渠(I)與生態(tài)床(2)之間、每階生態(tài)床(2)之間分別采用水渠墻體(5)和所述的休閑親水擋墻(3)隔開，所述的水渠墻體(5)和休閑親水擋墻(3)高于與其相鄰的生態(tài)床(2)，所述的水渠墻體(5)底部開設有若干蓄水渠排水口 (6)，所述休閑親水擋墻(3)底部開設有若干生態(tài)床排水口(7)； 與所述生態(tài)床(2)接觸的水渠墻體(5) —側具有由卵石或碎石堆積而成的蓄水渠布水通道(8)，蓄水渠布水通道(8)另一側具有強化吸附層(9);每個休閑親水擋墻(3)兩側沿水流方向分別設置有均由卵石或碎石堆積而成的濾料層(10)和生態(tài)床布水通道(11);所述的蓄水渠布水通道(8)和強化吸附層(9)高于蓄水渠排水口(6);所述的濾料層(10)和生態(tài)床布水通道(11)高于生態(tài)床排水口(7);所述休閑親水擋墻(3)由秸桿和混凝土復合--? 。
2.根據權利要求1所述的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:所述的蓄水渠(I)底部設置有向河道(4)傾斜的斜坡。
3.根據權利要求1或2所述的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:所述的蓄水渠(I)上設置有蓋板(12)，蓋板(12)上設置有若干輸水入口(13)，所述蓄水渠(I)與地面接觸部位還 具有若干進水口(14)。
4.根據權利要求1所述的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:所述的生態(tài)床(2)為3~6階。
5.根據權利要求1所述的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:所述的強化吸附層(9)為改性生物質秸桿炭，制備方法為: (1)作物秸桿挑選、破碎、過篩； (2)篩分后的秸桿在200~350°C下炭化5~10分鐘； (3)把炭化物浸入0.2~0.5mol/L的高錳酸鉀溶液中氧化0.2~0.5小時； (4)把氧化物過濾、洗滌后浸入0.8~1.0mol/L的硫酸亞鐵溶液中改性； (5)改性產物過濾、洗滌、烘干后得到改性生物質秸桿炭。
6.根據權利要求1所述的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:所述的休閑親水擋墻(3)制備方法為: (-)、作物秸桿的挑選、晾曬、破碎、過篩； (二)、篩分后的秸桿浸入質量濃度2~4%的氫氧化鈉溶液中6~12小時,然后對浸泡后的秸桿沖洗； ㈢、把沖洗后的秸桿浸入質量濃度I~2%的硅酸鈉或硫酸銅溶液中5~10分鐘，再放置6~12小時； ㈣、把步驟㈢的產物與水泥、偏高嶺土按質量比5%:65%:30%攙和，攪拌I~2分鐘，再加水攪拌3~10分鐘成秸桿復合漿料； ㈤、根據休閑親水擋墻(3)的設計尺寸，澆筑成型、脫模、養(yǎng)護。
7.根據權利要求1所述的富營養(yǎng)化河水凈化和非點源污染攔截系統(tǒng)，其特征在于:所述的相鄰的兩個休閑親水擋墻(3)之間還設 置有若干人行臺階(15)。
【文檔編號】E02B5/00GK103993576SQ201410218889
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權日:2014年5月22日
【發(fā)明者】萬玉山, 王莉 申請人:常州大學