一种无动力净化河水的生态处理工艺制造技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，特别涉及一种无动力净化河水的生态处理工艺。本生态处理工艺通过建设溢流坝拦截蓄水，由进水闸引水至生态滞留塘和景观表面流人工湿地，经初步过滤和沉砂后，进入在河道沿岸一侧建设的人工湿地系统，最终净化河水通过出水拍门流入河道。本发明专利技术结合河流水工建设，无需附加动力系统，依靠河水的自然流态，使河水流经一套人工湿地系统，该湿地系统水力负荷为0.3-0.4m3/m2·d，进水水质为地表水Ⅳ-Ⅴ类，经过该工艺的出水水质可达到地表水Ⅲ类标准，特别是对河水中的砷和重金属镉去除效果良好，具有净化效果明显，运行成本低，维护和操作简便，景观绿化效果好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无动力净化河水的生态处理工艺
本专利技术属于水处理
，特别涉及一种无动力净化河水的生态处理工艺。
技术介绍
近年来，随着点源污染控制力度的加强，以农村生活污水、农田径流和畜禽养殖污水为主的面源污染成为了河流污染控制的重点。目前被广泛采用的生态工程处理技术净化河水，包括：人工湿地处理技术、氧化塘技术、生物滤池技术以及土壤渗滤技术等，以上技术的基本思想是构建植物、微生物和基质等微生态系统，通过植物吸收、微生物分解、基质吸附以及化学沉淀等联合作用对污染物进行降解，很多专利的创作就是包含了多种生态处理技术的灵活应用来完成的。目前研究人员对净化河道水已经做出了一些研究，但现有技术在应用过程中仍存在较多问题。《一种河道污水净化方法》（200310117541.4）叙述了利用网状固定架将水葫芦等在水中生长的具有净化水质的植物固定在河道中，利用水葫芦等植物的生长净化河道水，但是考虑到河水的水力负荷和水力停留时间等因素，植物的生长和净化效果都会受到限制；《处理面源低污染水的河道生态系统》（201210008590.3）叙述了在河道两侧建设生态截污沟，使得来自农田径流和农村污水的面源高浓度污水不直接进入河道，同时在生态截污沟出口处建设河口人工湿地系统，强化处理通过生态截污沟导流进入的污水，并在河道两岸内侧建设以挺水植物-湿生植物-灌木和乔木组成的三级生态护岸，然而这种方法并不能保证所有的污染物都能被截留，河道沿线全面建设拦截工程，所需工程量巨大，占地面积甚广，出现旱涝情况时，也不能灵活应对。防洪防旱、后期管理和维护、水力负荷大以及水力停留时间短等问题，始终制约着生态处理技术无法高效净化河水，我国净化河水的技术仍需不断完善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无动力净化河水的生态处理工艺，能灵活运用湿地处理方法，因地制宜地采用河流水工建设和灵活运用的生态处理技术相结合来处理河水，具有良好的河水净化效果。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种无动力净化河水的生态处理工艺，通过建设溢流坝拦截蓄水，由进水闸引水至生态滞留塘和景观表面流人工湿地，经初步过滤和沉砂后，进入在河道沿岸一侧建设的人工湿地系统，最终净化河水通过出水拍门流入河道。优选的，所述人工湿地系统是由2-3套并联的湿地处理子系统组成，每套子系统由四个处理单元串联而成，依次包括：复合垂直流人工湿地单元、第一生态基人工湿地单元、垂直流人工湿地单元以及第二生态基人工湿地单元；四个处理单元以高差10-30cm由高至低排列，相邻处理单元以水渠隔开并通过水渠上设置的进水、出水管道连通，其中复合垂直流人工湿地和垂直流人工湿地进水前的水渠上设有格栅，用以去除污水中的大块漂浮物和杂物。本专利技术中的并联2-3套湿地处理子系统，便于湿地运营期维护，即当某一湿地处理子系统失去净化功能时，可以人为关闭并及时进行维修，而此时其他湿地处理子系统仍然可以保障运行，确保整个人工湿地系统的继续运行。溢流坝的建设是为了给人工湿地系统蓄水，有效地保证湿地水量，所述生态滞留塘的建设是为了对引流而来的河水进行初步处理，包括沉砂、格栅过滤等。本专利技术通过依靠溢流坝的蓄水，进水闸的定时定量控制，以及每套湿地处理子系统单元内部的高程落差，实现无动力净化河水。生态滞留塘出水至景观表面流人工湿地，以物理作用为主进一步处理，同时利用景观生态修饰，以达到生态景观效果。复合垂直流人工湿地单元的作用：降低污水中悬浮物，防止淤积；降低污水CODcr，减轻后续处理单元污染负荷。第一生态基人工湿地单元作用：大量的微生物可以附着在人工生态基表面和植物根系，对有机营养物进一步吸附、生物氧化，分解有机物；人工生态基表面和植物根系的A/O（缺氧/好氧）环境及微孔结构，提供了良好的脱氮除磷条件，从而进一步降解水中污染物，同时美化环境。垂直流人工湿地单元作用：降解水中CODcr、脱氮除磷，并去除重金属、外源生物活性物质、藻毒素等特殊污染物，进一步降解水中污染物。第二生态基人工湿地单元作用：对有机营养物进一步吸附、生物氧化，分解有机物，从而进一步降解水中污染物，同时美化环境。优选的，所述复合垂直流人工湿地单元的基质填料由上而下划分为赤玉土土壤层、陶粒层、复合流基质净化层、细沙层与防渗层五个部分；所述垂直流人工湿地单元基质填料由上而下划分为赤玉土土壤层、无烟煤层、垂直流基质净化层、细沙层与防渗层五个部分。所述赤玉土土壤层厚度为5-20cm，由质量比为3-7：7-13赤玉土和当地土壤混合组成，系统完成面比周边地表高5-20cm；所述陶粒层厚度为4-6cm，由粒径为5-10mm的陶粒组成；所述复合流基质净化层厚度为70-90cm，由体积比为1:1:1的鹅卵石、砾石和电气石混合组成，鹅卵石、砾石和电气石粒径均为10-50mm；所述无烟煤层厚度为4-6cm，由粒径为5-10cm的无烟煤组成；所述垂直流基质净化层厚度为70-90cm，由体积比为2:3:2.5:15:5的壤土、陶粒、沸石、蛭石、玉米芯混合制成，其中陶粒粒径为10-15mm，沸石和蛭石粒径为5-10mm；所述细沙层厚度为15-30mm，细沙粒径小于2mm；防渗层为在表面敷设有防渗膜的压实土层；上述陶粒由质量比为1-2:1麦饭石粉和远红外颗粒烧制而成。其中，考虑到植物的生长、工程量、系统的维护去堵和保温措施，所述土壤层厚度为5-20cm，系统完成面比周边地表高5-20cm，防止周边雨水漫入系统。所述陶粒层和无烟煤层厚度为4-6cm，主要功能是防止土壤层下沉堵塞基质净化层，从而影响布水。赤玉土由火山灰堆积而成，是运用最广泛的一种土壤介质。它是高通透性的火山泥，暗红色圆状颗粒；没有有害细菌，pH值呈微酸。其形状有利于蓄水和排水。一般与其他物质混合的百分比是30-35%，高于泥炭、效果可与泥炭媲美。适用于各种植物栽培，可谓“万能用土”，能有效去除水中氟离子和砷。所述复合垂直流人工湿地单元和垂直流人工湿地单元采用HDPE防渗膜与压实土层结合进行防渗处理。敷设HDPE防渗膜前，先将场址基地整平压实，对于地表高低起伏过大及土质松软之区域应加以改善，不能有尖锐突出物在地面上。敷设HDPE防渗膜后，在HDPE防渗膜上铺设细沙，以防止HDPE防渗膜被上层砾石刺破。优选的，所述第一、第二生态基人工湿地单元均为由内池和外池组成的回字形池体，内池由挡土墙制成，内池内底部的基质自上而下分为3层：砾石层、土壤层与黏土层，其中砾石层厚度10-15cm，取鹅卵石粒径为10-50mm，细砾石粒径为1-10mm，二者体积比为2:3:1；土壤层渗透系数为0.025-0.35cm/h，厚度取5-15cm，优先选择当地土壤，以松软土质为佳（黏土-壤土），并具较高的肥力；黏土层为底层，夯实后厚度为5-10cm；外池内的有效水深0.3-0.6m，并种有挺水植物，内池内的有效水深为1.0-1.2m，内池内水中设有人工生态基。优选的，所述复合垂直流人工湿地单元由隔挡墙分为向下布水区和向上集水区，顶部均匀覆盖布水管，布水管包括主布水管和支布水管，主布水管之间的距离为5-8m，支布水管的距离为3-5m，每个支布水管上设3-5个直径1-1.5cm的布水孔，布水孔在支布水管两侧交错排列，相邻布水孔的轴向间距为30-40cm，夹角为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无动力净化河水的生态处理工艺，其特征在于，通过建设溢流坝拦截蓄水，由进水闸引水至生态滞留塘和景观表面流人工湿地，经初步过滤和沉砂后，进入在河道沿岸一侧建设的人工湿地系统，最终净化河水通过出水拍门流入河道。

【技术特征摘要】
1.一种无动力净化河水的生态处理工艺，其特征在于，通过建设溢流坝拦截蓄水，由进水闸引水至生态滞留塘和景观表面流人工湿地，经初步过滤和沉砂后，进入在河道沿岸一侧建设的人工湿地系统，最终净化河水通过出水拍门流入河道，所述人工湿地系统是由2-3套并联的湿地处理子系统组成，每套子系统由四个处理单元串联而成，依次包括：复合垂直流人工湿地单元、第一生态基人工湿地单元、垂直流人工湿地单元以及第二生态基人工湿地单元；四个处理单元以高差10-30cm由高至低排列，相邻处理单元以水渠隔开并通过水渠上设置的进水、出水管道连通，其中复合垂直流人工湿地和垂直流人工湿地进水前的水渠上设有格栅；所述复合垂直流人工湿地单元的基质填料由上而下划分为赤玉土土壤层、陶粒层、复合流基质净化层、细沙层与防渗层五个部分；所述垂直流人工湿地单元基质填料由上而下划分为赤玉土土壤层、无烟煤层、垂直流基质净化层、细沙层与防渗层五个部分。2.如权利要求1所述的无动力净化河水的生态处理工艺，其特征在于，所述赤玉土土壤层厚度为5-20cm，由质量比为3-7：7-13赤玉土和当地土壤混合组成，系统完成面比周边地表高5-20cm；所述陶粒层厚度为4-6cm，由粒径为5-10mm的陶粒组成；所述复合流基质净化层厚度为70-90cm，由体积比为1:1:1的鹅卵石、砾石和电气石混合组成，鹅卵石、砾石和电气石粒径均为10-50mm；所述无烟煤层厚度为4-6cm，由粒径为5-10cm的无烟煤组成；所述垂直流基质净化层厚度为70-90cm，由体积比为2:3:2.5:15:5的壤土、陶粒、沸石、蛭石、玉米芯混合制成，其中陶粒粒径为10-15mm，沸石和蛭石粒径为5-10mm；所述细沙层厚度为15-30mm，细沙粒径小于2mm；防渗层为在表面敷设有防渗膜的压实土层；上述陶粒由质量比为1-2:1麦饭石粉和远红外颗粒烧制而成。3.如权利要求1所述的无动力净化河水的生态处理工艺，其特征在于，所述第一、第二生态基人工湿地单元均为由内池和外池组成的回字形池体，内池池体由挡土墙制成，内池内底部基质自上而下分为3层：砾石层、土壤层与黏土层，其中砾石层厚度10-15cm，由体积比为2-3:1的鹅卵石与细砾石混合制成，鹅卵石粒径为10-50mm，细砾石粒径为1-10mm；土壤层厚5-15cm，渗透系数为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：高镜清，张敬申，卢志远，王文垅，陈少华，张瑞芹，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41