申请/专利权人：天津大学

申请日：2019-05-29

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN110127951B

主分类号：C02F3/30

分类号：C02F3/30;C02F3/32;C02F3/34

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2019.09.10#实质审查的生效;2019.08.16#公开

摘要：本发明公开了一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，包括扇形阶梯状湿地，所述湿地位于两河流交汇处并与两河流连通；在两河流中设置橡胶坝，所述橡胶坝的坝顶距离水面的高度为200～400mm，所述橡胶坝位于所述湿地的阶梯转折处。本发明适用于河流交汇处的湿地治理，本发明中的橡胶坝带来的跌水效应，既增加了原河水中的溶解氧，增加了对有机污染物的去除效率；又无需泵的提升，只借助重力来完成湿地系统的运作，节能环保。本发明通过植物和填料的协同作用，可有效去除水体中的氮磷与重金属等。本发明占地面积小，水处理效率高，并使得河流交汇处具有美感。

主权项：1.一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，包括扇形阶梯状湿地，所述湿地位于两河流交汇处并与两河流连通；在两河流中设置橡胶坝，所述橡胶坝的坝顶距离水面的高度为200～400mm，所述橡胶坝位于所述湿地的阶梯转折处；所述湿地中间设有沿径向延伸的隔档；所述湿地设有填料层，所述填料层内设有铁丝笼；所述铁丝笼内填充填料；所述湿地为两级阶梯湿地，包括第一级湿地和第二级湿地，所述第一级湿地高于所述第二级湿地；所述第一级湿地的填料层包括火山岩填料层；所述第二级湿地的填料层包括绿沸石与砾石混合填料层。

全文数据：一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统技术领域本发明涉及一种湿地系统，特别涉及一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统。背景技术目前，河流作为输送、储存水资源的重要载体，为众多动植物与微生物提供了生存繁衍的空间。同时，河流也是许多污染物排放的媒介。随着经济的发展，社会的进步，我国的河流污染情况日益严峻。大量含氮、磷及有机物的废水肆意排放导致了许多河流的水质污染现象。据2017年《中国环境状况公报》显示，在调查的1940个水质断面中，IV类与V类水所占比例为23.8％，劣V类水占比8.3％。全国七大水系中，黄河、松花江、淮河和辽河流域为轻度污染，海河流域为中度污染，河流污染情况虽较上年有所好转，但情况仍不容乐观。人工湿地技术作为一种低成本、能耗小、环境效益高、无二次污染的水污染治理技术，在世界各地区的污水处理方面已经有了广泛的应用。人工湿地技术是在自然湿地的基础上发展而来的，由人工建造与控制运行的污水净化生态工程技术。人工湿地对污水的净化处理主要是利用土壤、人工介质填料、植物与微生物的物理、化学、生物协同作用。根据进水水流方式的不同，人工湿地可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地与复合潜流人工湿地等。将几个或几种湿地组合起来，使之成为组合人工湿地系统可以结合每个湿地的优点，有效提升人工湿地的处理效率与抗冲击负荷能力。但目前传统人工湿地技术仍存在着一些局限：一、为保证较长的水力停留时间，人工湿地占地面积一般较大，难以满足我国人多地少的国情。二、人工湿地由于构建了良好的生态环境，因此在特定的地区与季节易受蚊蝇滋扰。三、由于生物与水力条件的复杂性，人工湿地易发生堵塞现象，因此在对湿地反冲洗时只能暂停运行，无法对污水进行持续地净化处理。发明内容本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，包括扇形阶梯状湿地，所述湿地位于两河流交汇处并与两河流连通；在两河流中设置橡胶坝，所述橡胶坝的坝顶距离水面的高度为200～400mm，所述橡胶坝位于所述湿地的阶梯转折处。进一步地，所述湿地中间设有沿径向延伸的隔档。进一步地，所述橡胶坝的坝顶距离水面的高度为300mm。进一步地，所述湿地设有填料层，所述填料层内设有铁丝笼；所述铁丝笼内填充填料。进一步地，所述填料层上面设有种植土层。进一步地，所述种植土层厚度为100～150mm。进一步地，所述湿地为两级阶梯湿地，包括第一级湿地和第二级湿地，所述第一级湿地高于所述第二级湿地。进一步地，所述第一级湿地的填料层包括火山岩填料层。进一步地，所述第二级湿地的填料层包括绿沸石与砾石混合填料层。进一步地，所述第一级湿地和所述第二级湿地的径向宽度相同。本发明具有的优点和积极效果是：1本发明通过阶梯将人工湿地分级，可以利用溶解氧浓度与填料种类的差异，分别对不同污染物进行处理，从而提高湿地对氮、磷与有机物的去除效率以及抗冲击负荷能力。2填料层中的沸石、火山岩与砾石具有很高的孔隙率，其较大的比表面积有助于微生物在填料表面挂膜，因此有很高的氮磷吸附效率。将填料装在铁丝网笼中可以使填料不因河水流动而流失，保持了湿地的形态，又有助于填料的局部更换，减小停工时间，提高净化效率。3本发明中的橡胶坝带来的水位提升不仅实现了以重力为动力的水体流动，节约了常规人工湿地中提升泵所带来的能源消耗，同时自然跌水产生的迸溅也强化了水的复氧，为好氧菌的生长繁殖提供了良好条件，对有机物与氮、磷的去除具有很大的促进作用。4本发明可成为两个并联的两级湿地，可以持续工作，避免了当湿地堵塞需要反冲洗或更换填料时带来的间断运行。5本发明可在湿地上方种植绿色植物既能富集水中的重金属与氮磷，又可通过光合作用提高水中溶解氧含量。6相比于传统人工湿地，本发明因地制宜，可根据当地河道的特点结构来建造。作为扇形区域，可以在保持水力停留时间的同时更少地占用土地。7本发明为河流周围动物、植物、微生物提供了一个良好的生境，在净化水质的同时使整个河口区域更具有观赏价值。附图说明图1是本发明的俯视结构示意图；图2是本发明的立体结构示意图；图3是本发明的沿径向剖切的剖视图。图中：1、第一级湿地；2、第二级湿地；3、橡胶坝；4、美人蕉；5、千屈菜；6、隔档；7、种植土层；8、混凝土挡水墙。具体实施方式为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参见图1至图3，一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，包括扇形阶梯状湿地，所述湿地位于两河流交汇处并与两河流连通；在两河流中设置橡胶坝3，所述橡胶坝3的坝顶距离水面的高度为200～400mm，所述橡胶坝3位于所述湿地的阶梯转折处。相比于传统人工湿地，本发明因地制宜，可根据当地河道的特点结构来建造。作为扇形区域，可以在保持河水停留时间的同时更少地占用土地。橡胶坝3带来的水位提升不仅实现了以重力为动力的水体流动，节约了常规人工湿地中提升泵所带来的能源消耗，同时自然跌水产生的迸溅也强化了水的复氧，为好氧菌的生长繁殖提供了良好条件，对有机物与氮、磷的去除具有很大的促进作用。所述橡胶坝3的坝顶距离水面的高度优选300mm。图中箭头方向为水流方向。进一步地，所述湿地中间可设有沿径向延伸的隔档6。所述隔档6沿径向延伸，将扇形阶梯状湿地一分为二。使人工湿地系统可成为两个并联的两级湿地使系统，两个并联的两级湿地使系统可交替进行工作，实现不间断的持续工作，避免了当湿地堵塞需要反冲洗或更换填料时带来的间断运行。进一步地，所述湿地可设有填料层，所述填料层内可设有铁丝笼；所述铁丝笼内可填充填料。笼承载并固定着两级湿地的填料，使填料不会因为水的流动而被冲散。所述填料层上面可设有种植土层7。所述种植土层7厚度可为100～150mm。湿地上方种植土层7可种植绿色植物，既能富集水中的重金属与氮磷，又可通过光合作用提高水中溶解氧含量。上述的湿地可为两级阶梯湿地，包括第一级湿地1和第二级湿地2，所述第一级湿地1可高于所述第二级湿地2，在所述第二级湿地2外侧沿周向可设置混凝土挡水墙8，用于防止水流向湿地外。所述第一级湿地1和所述第二级湿地2的径向宽度可相同。两级人工湿地的宽度比为1:1；所述第一级湿地1的填料层可包括火山岩填料层。所述第二级湿地2的填料层可包括绿沸石与砾石混合填料层。将人工湿地分级可以利用溶解氧浓度与填料种类的差异，分别对不同污染物进行处理，从而提高湿地对氮、磷与有机物的去除效率以及抗冲击负荷能力。沸石、火山岩与砾石具有很高的孔隙率，其较大的比表面积有助于微生物在填料表面挂膜，因此有很高的氮磷吸附效率。将填料装在铁丝网笼中可以使填料不因河水流动而流失，保持了湿地的形态，又有助于填料的局部更换，减小停工时间，提高净化效率。以下结合本发明的一个优选实施例说明本发明的工作原理：利用橡胶坝3对两条即将汇流的河水进行水位提升，提升高度约为30cm，同时部分截流，使水位被提升的河水部分流入两条汇流河之间的滨水湿地中。湿地设计为扇形并分为两级。两级人工湿地的沿扇形直径方向的宽度比为1:1，第一级湿地1采用火山岩作为填料，由于河水停留时间较长，微生物附着程度高，导致溶解氧较少，因此主要发生反硝化细菌的反硝化作用，次要发生释磷菌的放磷作用与氨化细菌的氨化作用；第二级湿地2采用绿沸石与砾石作为混合填料，橡胶坝3带来的水的重力流补充了水中的溶解氧，因此在第二级湿地2主要发生硝化细菌的硝化作用、聚磷菌的除磷作用与好氧菌的有机物降解作用。经过二级人工湿地处理后的河水从湿地边缘流出，汇入原河道的橡胶坝3下游。两级人工湿地的填料分别装在铁丝笼中固定，既保证了湿地的形态，又便于湿地中填料的局部更换。多个契合湿地形状的铁丝笼承载并固定着两级湿地的填料，使填料不会因为水的流动而被冲散。填料不仅作为微生物的载体，同时本身也具有优良的吸附氮、磷的性能。将扇形的人工湿地中间隔开，使其成为两个并联的二级湿地，在其中一块湿地停工反冲洗时可以照常运行另一块，使得一侧河水仍然可以得到净化。在每级人工湿地填料上方铺设一层10cm厚的种植土，上方种植美人蕉4与千屈菜5。这两种植物可扎根深入到填料中，可将根系扎进土中并向填料的缝隙中生长，对重金属元素的富集以及氮、磷的吸收有一定作用。随着填料中微生物的生长繁殖，一部分微生物迁移附着在美人蕉4与千屈菜5的根系上，增强了植物对于河水中氮磷与重金属离子的去除效果。两种植物分级种植，在发挥其生态功能的同时也使湿地变得美观有层次感。本发明适用于河流交汇处的湿地治理，本发明中的橡胶坝带来的跌水效应，既增加了原河水中的溶解氧，增加了对有机污染物的去除效率；又可以无需泵的提升，只借助重力来完成湿地系统的运作，节能环保。本发明通过植物和填料的协同作用，可有效去除水体中的氮磷与重金属等。本发明具有独特形状的两级湿地可以在减小占地的条件下保证较长的水力停留时间，保证每级湿地中进行充分的生物反应，并使得河流交汇处具有美感。以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

权利要求：1.一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，包括扇形阶梯状湿地，所述湿地位于两河流交汇处并与两河流连通；在两河流中设置橡胶坝，所述橡胶坝的坝顶距离水面的高度为200～400mm，所述橡胶坝位于所述湿地的阶梯转折处。2.根据权利要求1所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述湿地中间设有沿径向延伸的隔档。3.根据权利要求1所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述橡胶坝的坝顶距离水面的高度为300mm。4.根据权利要求1所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述湿地设有填料层，所述填料层内设有铁丝笼；所述铁丝笼内填充填料。5.根据权利要求1所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述填料层上面设有种植土层。6.根据权利要求1所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述种植土层厚度为100～150mm。7.根据权利要求1至6任一所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述湿地为两级阶梯湿地，包括第一级湿地和第二级湿地，所述第一级湿地高于所述第二级湿地。8.根据权利要求7所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述第一级湿地的填料层包括火山岩填料层。9.根据权利要求7所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述第二级湿地的填料层包括绿沸石与砾石混合填料层。10.根据权利要求7所述的河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统，其特征在于，所述第一级湿地和所述第二级湿地的径向宽度相同。

百度查询： 天津大学 一种河流交汇处的重力式滨水组合湿地系统

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