串联式河道水质改善和水资源调蓄方法技术

本发明专利技术提供一种串联式河道水质改善和水资源调蓄方法，具体过程包括：(1)建立水量调蓄系统，该系统包括在河道中构建的橡胶坝或浆砌低坝以及在河道两侧构建的库塘，在建造橡胶坝的河道的外侧开挖库塘，在库塘外围建立水质保障系统；(2)在河道内建立串联的人工湿地；(3)在河道两侧建立水质改善系统；(4)建立在线监测和自动控制系统。本发明专利技术采用综合治理的技术手段，在河道内构建了串联水质净化系统，在改善河道水质基础上，在河道两侧构建绿色长廊，经过在线监测和自动控制系统，水资源可以在河道内人工湿地、河道两侧水质改善系统和库塘之间的实现水利循环，降低流域突发环境污染事故的影响程度和处理突发环境污染的费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于改善河道水质以及水资源调蓄的方法，属于水质净化和水资源再生利用

技术介绍
目前，我国污水处理普遍执行国家制定的行业污染物排放标准或各省市制定的流域污染物排放标准和行业污染物排放标准。对地表水水质的评价，通常执行《地表水环境质量标准》GB3838-2002的标准。在降雨量较少的区域，在枯水季节，由于缺乏有效的降水量，通常河流在冬季基本成了纳污河道，在此季节，即使流域内的污水执行最严格的污染物排放标准，其仍然是劣V类水质，达不到地表水环境功能区划要求。在冬季，河道水量较少， 达不到生态需水量要求，大面积河床裸露，河道的水体自净能力得不到有效发挥，河流水质较差。另外，在枯水季节，由于降雨量较少，流域地下水位下降，进一步加剧了水资源紧缺的现状，而此时恰逢小麦等作物灌溉季节，容易造成粮食减产。我国2010年11月至2011年 4月之间，大面积的干旱对粮食作物产生严重的不利影响，如何对处理达标后排放进入受纳河道的城市污水和工业废水进一步处理，使其受纳河道的水质达到地表水功能区划要求， 有效提高水资源利用效率，已成为一个重要的社会、经济和环境问题。中国专利文献101575145B公布了一种用于河道水质净化及生态修复的可调节湿地的建立方法，该方法可改善河道水质，有效降低河水C0D，但其解决河水氨氮较高的问题， 尤其是冬季，这时候污水厂由于水温降低其处理后的排放水中氨氮增高，而河道内也存在温度低氨氮去除能力差的缺点，且河道容积有限，这是该专利难以有效解决的一个难题。该专利尽管也一定程度提高了河道的水资源调蓄能力，但其仅依靠河道调蓄，其蓄水能力有限，在干旱季节，其对周边生产生活、农业及生态用水的补给能力有限。另外，该技术在河道内仅选用眼子菜属植物，植物种群单一，一旦受到突发水体污染事故，整个河道生态容易遭受毁灭性冲击，抗水质波动冲击能力较弱。CN101898825A公布了修复微污染水体的模拟河道生物反应装置；CN101544446公布了一种河道生态修复系统；这两者实质上是一种河道水质原位修复技术。由于该技术在河道内增设建造水处理构筑物，影响了河道的泄洪防洪能力，在实际工程推广应用中，难以得到水利部门的认可，因此，该技术难以纳入当地的经济和环保发展规划中得以有效实施。CN101607762公布了一种河流水体修复方法，其实质是依靠向河道内投加微生物、水生生物来提高河道的自净能力，改善河流水质。由于河道的水体处于流动状态，上游或沿岸的工业废水不断汇入，因此，只要沿岸有排水汇入，就需要重新补充药剂。该方法需要常年四季不间断的投加药剂，维护和运行费用高昂，影响了该技术的推广应用。在水利工程中，通常在河道比较开阔的地方，通过兴建闸坝，在河道内形成调蓄水库，这种方法尽管可以增加河道的蓄水库容，但在实际过程中，由于水流减缓，易导致藻类爆发生长而恶化水质，且水利工程中通常不注重河道自然生态修复能力，其结果是河道内具有一定的调蓄水量，但由于水质较差难以满足人们生产和生活的需要。
技术实现思路
本专利技术针对现有的河道净化技术存在的冬季效果差、总氮总磷去除能力低、水资源调蓄能力弱的问题，提供一种能够有效改善河道水质、提高水资源再生利用能力的。本专利技术的，具体过程如下所述(1)建立水量调蓄系统，该系统包括在河道中构建的橡胶坝或浆砌低坝以及在河道两侧构建的库塘，若河道宽度大于100米则每隔5千米一10千米建造一级橡胶坝；若河道宽度小于100米，则每隔1千米一5千米建造一个浆砌低坝；在建造橡胶坝的河道的外侧开挖库塘，河道与库塘之间设置提升泵，一方面在汛季将橡胶坝前蓄积的水引入库塘进行滞洪调蓄，另一方面，在平水季节将河道内净化后的水质引入库塘进行水资源调蓄；在枯水季节通过河道引入库塘内的水给河道补给生态需水量；在库塘内沿大坝一侧构建一道宽100米、蓄水深度小于1米的植被覆盖区，在这一区域种植挺水植物和浮叶植物，为鱼类提供栖息和产卵繁殖场所，一方面，鱼类捕食能够控制库区内藻类过渡生长而导致富营养化，另一方面，植物新称代谢释放的代谢物抑制藻类的爆发生长，降低库塘富营养化的风险；为避免库塘在蓄水后由于水压力作用产生的垂向渗漏而导致的库塘坍塌，库塘内植被覆盖区以外的其它区域均布设防渗膜；在库塘外围500米内构建人工湿地，用于削减降雨地表径流携带的污染物进入调蓄库塘；(2)在河道内建立串联的人工湿地，在每一个由河床和河道内的橡胶坝体或浆砌坝体围成的围堰内都建立人工湿地，在河道中心两侧50米内和靠近橡胶坝的区域种植软体沉水植物；靠近河岸处分别种植挺水植物和湿生植物；介于前两者之间的河道区域种植适宜鱼类产卵繁殖活动的沉水植物(如菹草等)，靠近河道中心区域的软体沉水植物在夏季泄洪期间对水流的阻力较小，对泄洪量不产生影响；挺水植物和湿生植物沿河两侧形成绿色长廊，在净化改善水质、稳固河提的同时，改善河道自然景观；(3)在河道两侧沿河长全程建立水质改善系统，水质改善系统包括在河道两侧建立的导流渠和表流人工湿地，河道与水质改善系统之间以及库塘与水质改善系统之间均设有提升泵，当河道内的水质达不到地表水功能区划要求时，特别是冬季氨氮含量较高时，通过提升泵将橡胶坝或浆砌坝前调蓄的水提升进入导流渠，经导流渠分配进入河道两侧表流人工湿地(表流人工湿地是一种常用的地表水改善水质处理方法，表流人工湿地的面积根据当地的自然气候条件和进水水质确定)； (4)建立在线监测和自动控制系统 在每一道橡胶坝或浆砌低坝前(100米处)以及库塘内设有水位仪、在线流速仪、 在线水质监测仪(检测C0D、N、P、pH常规水质指标)以及在线重金属检测仪(检测As、Pb、 CrXd等)，这些仪器均与自动控制系统连接，自动控制系统采用可编程控制器(PLC)，同时所有用到的电动部件均与自动控制系统连接；如果河道的水质达标，自动控制系统根据河道与库塘水位判断是否启动河道与库塘之间的提升泵，使河道内的水进入库塘；如果河道水质不达标，则自动启动河道与水质改善系统之间的提升泵，使河道内的水进入河道两侧的水质改善系统净化后，再提升至库塘；如果库塘的水出现富营养化，启动库塘与水质改善系统之间的提升泵，将库塘内的水进入河道两侧的水质改善系统降低其COD、N、P含量，净化后，可以返回库塘；库塘的水也可以进入河道补充下游用水；当检测到河道内发现PH值或重金属指标异常，初步判定河水收到突发污染事故的影响，一方面，自动控制系统迅速发出报警信息，另一方面，自动控制系统控制橡胶坝充气，抬升事发地点道橡胶坝的高度，将受污染的河水控制在橡胶坝内，便于后续进行应急处理处置；在汛季，自动控制系统根据水位仪检测的水位调节橡胶坝至适当的高度，在保障泄洪通畅的前提下，充分发挥河道的滞洪能力。本专利技术通过建立一系列串联的调蓄系统，降低水流速度，有利于水中悬浮物的物理沉降；每一级串联的人工净化湿地内存在微生物、植物、原生动物、后生动物等的生物化学净化作用，可以有效减少河水中的溶解性污染物含量。一方面，调蓄系统可以显著增加河道的生态需水量，为河水净化提供足够的空间；另一方面，构建河道两侧的人工湿地既可改善河流水质，它也在河道两侧形成绿色长廊，美化了河道景观，改善了人们生活环境。经过在线监测和自动控制系统，水资源可以在河道内人工湿地本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种串联式河道水质改善和水资源调蓄方法，其特征是：（１）建立水量调蓄系统，该系统包括在河道中构建的橡胶坝或浆砌低坝以及在河道两侧构建的库塘，若河道宽度大于１００米则每隔５千米－－１０千米建造一级橡胶坝；若河道宽度小于１００米，则每隔１千米－－５千米建造一个浆砌低坝；在建造橡胶坝的河道的外侧开挖库塘，河道与库塘之间设置提升泵，一方面在汛季将橡胶坝前蓄积的水引入库塘进行滞洪调蓄，另一方面，在平水季节将河道内净化后的水质引入库塘进行水资源调蓄；在枯水季节通过河道引入库塘内的水给下游补给水量；在库塘内沿大坝一侧构建一道宽１００米、蓄水深度小于１米的植被覆盖区，在这一区域种植挺水植物和浮叶植物，为鱼类提供栖息和产卵繁殖场所，一方面，鱼类捕食能够控制库区内藻类过渡生长而导致富营养化，另一方面，植物新称代谢释放的代谢物抑制藻类的爆发生长，降低库塘富营养化的风险；为避免库塘在蓄水后由于水压力作用产生的垂向渗漏而导致的库塘坍塌，库塘内植被覆盖区以外的其它区域均布设防渗膜；在库塘外围５００米内构建人工湿地，用于削减降雨地表径流携带的污染物进入调蓄库塘；（２）在河道内建立串联的人工湿地，在每一个由河床和河道内的橡胶坝体或浆砌坝体围成的围堰内都建立人工湿地，在河道中心两侧５０米内和靠近橡胶坝的区域种植软体沉水植物；靠近河岸处分别种植挺水植物和湿生植物；介于前两者之间的河道区域种植适宜鱼类产卵繁殖活动的沉水植物（如菹草等），靠近河道中心区域的软体沉水植物在夏季泄洪期间对水流的阻力较小，对泄洪量不产生影响；挺水植物和湿生植物沿河两侧形成绿色长廊，在净化改善水质、稳固河堤的同时，改善河道自然景观；（３）在河道两侧沿河长全程建立水质改善系统，水质改善系统包括在河道两侧建立的导流渠和表流人工湿地，河道与水质改善系统之间以及库塘与水质改善系统之间均设有提升泵，当河道内的水质达不到地表水功能区划要求时，特别是冬季氨氮含量较高时，通过提升泵将橡胶坝或浆砌坝前调蓄的水提升进入导流渠，经导流渠分配进入河道两侧表流人工湿地；（４）建立在线监测和自动控制系统在每一道橡胶坝或浆砌低坝前以及库塘内设有水位仪、在线流速仪、在线水质监测仪以及在线重金属检测仪，这些仪器均与自动控制系统连接，自动控制系统采用可编程控制器，同时所有用到的电动部件均与自动控制系统连接；如果河道的水质达标，自动控制系统根据河道与库塘水位判断是否启动河道与库塘之间的提升泵，使河道内的水进入库塘；如果河道水质不达标，则自动启动河道与水质改善系统之间的提升泵，使河道内的水进入河道两侧的水质改善系统净化后，再提升至库塘；如果库塘的水出现富营养化，启动库塘与水质改善系统之间的提升泵，将库塘内的水进入河道两侧的水质改善系统降低其ＣＯＤ、Ｎ、Ｐ含量，净化后，可以返回库塘；库塘的水也可以进入河道补充下游用水；当检测到河道内发现ｐＨ值或重金属指标异常，初步判定河水收到突发污染事故的影响，一方面，自动控制系统迅速发出报警信息，另一方面，自动控制系统控制橡胶坝充气，抬升事发地点道橡胶坝的高度，将受污染的河水控制在橡胶坝内，便于后续进行应急处理处置；在汛季，自动控制系统根据水位仪检测的水位调节橡胶坝至适当的高度，在保障泄洪通畅的前提下，充分发挥河道的滞洪能力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张志斌，康兴生，张波，张彦浩，张晓蕊，武道吉，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：88