本发明专利技术公开了一种城市黑臭河道的生态修复装置及方法，该装置包括设置在黑臭河流不同水位落差的多级溢流坝，每个溢流坝内均设置有多个生物浮床，生物浮床的底部设置有纳米微孔曝气盘，生物浮床内设置有漂浮植物；末级溢流坝的下游设置有二级组合潜流湿地，二级组合潜流湿地包括曝气垂直流湿地、折流式水平流湿地和水泵，末级溢流坝内的水体经水泵提升后进入曝气垂直流湿地，曝气垂直流湿地的出水流入折流式水平流湿地，通过折流式水平流湿地后的出水回流入河道中。本发明专利技术装置结构简单、能耗低，且能同时高效脱除城市黑臭河道中的氮、磷、硫、有机物、重金属等污染物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种城市黑臭河道的生态修复装置及方法。
技术介绍
城市河道是指城区内用于防洪、排涝、引清、蓄水、排水及航运的天然或人工水道。目前多数城市河道在发挥上述功能的同时，还兼顾纳污功能。城市的各种污水，尤其是生活污水都部分地排入河道内，导致河道原有的生态功能失衡。不少城市河道相继出现黑臭问题，严重影响城市发展。消除城市河道黑臭，改善城市水环境质量，对保障城市人居健康，促进社会和谐与经济发展具有极其重要的现实意义。城市河道黑臭主要是过量纳污，致使水体供氧和耗氧失衡。在缺氧乃至厌氧条件下水体污染物发生生物化学转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。生活污水是导致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源。其他污染源还有：生活垃圾、有机工业废水、合流制管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水等。一般城市河道水体化学成分复杂，加上雨水期地表径流的影响，河道水体的水质和水量都存在较大波动。不少城市河道在高温季节容易发生黑臭问题，因此有人提出对城市河道实施生态修复。一般来说，生态修复是指利用生态学原理，采用生物-生态技术手段对河道进行整治来实现河道生态系统的良性循环。据报道，国内外现有河道修复技术主要包括截污、清淤、引换水、人工曝气、投加微生物制剂、种植水生植物、构建生态塘或湿地等。由于黑臭水体受污染情况复杂，采用单一修复方法往往不能达到理想的效果。因此在一些黑臭河道实际整治过程中还出现了物理-化学、生物-生态组合性修复技术。但是无论采取单一或组合性修复技术，现有的河道治理仍可能存在水质改善不明显(尤其是溶解性氮、磷、硫去除效率低)，底泥治理不彻底和(或)河道景观功能缺失等问题。城市河道黑臭水体的修复首先应因地制宜，根据水体受污染的实际情况，结合一定的物理、化学修复技术，才能有效的实施生物修复措施。同时应加强原位生物修复与异位生物修复相结合，探索治理城市河道黑臭的有效共性修复技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中城市黑臭河道存在的淤泥沉积过深、过快，溶解性氮、磷、硫去除效率不高的缺陷，提供一种结构简单、能耗低，且能同时高效脱除城市黑臭河道中的碳、氮、硫、磷、重金属等，彻底解决黑臭河道底泥淤塞过深、水质恶化等问题的城市黑臭河道的生态修复装置及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种城市黑臭河道的生态修复装置，包括设置在黑臭河流不同水位落差的多级溢流坝，每个溢流坝内均设置有多个生物浮床，生物浮床的底部设置有纳米微孔曝气盘，生物浮床内设置有漂浮植物；末级溢流坝的下游设置有二级组合潜流湿地，二级组合潜流湿地包括曝气垂直流湿地、折流式水平流湿地和水泵，末级溢流坝内的水体经水泵提升后进入曝气垂直流湿地，曝气垂直流湿地的出水流入折流式水平流湿地，通过折流式水平流湿地后的出水回流入河道中。进一步地，本专利技术的溢流坝为混凝土结构，溢流坝的顶部设置有多个圆墩，圆墩之间设置有过水道，溢流坝靠近下游的一侧设置有多级跌水平台；溢流坝附近还配套设置有污泥干化塘。进一步地，本专利技术的生物浮床为竹筏框架结构，四周采用立柱固定，生物浮床底部的纳米微孔曝气盘通过软管与高压鼓风机相连。进一步地，本专利技术的二级组合潜流湿地的池壁为砖混结构，池底设置有夯实的土壤，土壤上设置有一层砂灰土，砂灰土上覆盖土工膜，土工膜上设置有排水管和填充基质。进一步地，本专利技术的曝气垂直流湿地底部铺设有纳米微孔曝气管，纳米微孔曝气管嵌套在排水管内；纳米微孔曝气管通过软管与高压鼓风机相连。进一步地，本专利技术的折流式水平流湿地包括多个首尾相串联的格室，各个格室之间设有隔离墙，串接的各级格室呈水平折流式排布，且底面保持有纵坡。本专利技术提供一种城市黑臭河道的生态修复方法，包括以下步骤：S1、在城市黑臭河道内，根据水位落差设置多级溢流坝，溢流坝内设置生物浮床，生物浮床底部增设纳米微孔曝气盘，溢流坝内定期进行生态清淤，生物浮床栽种生长迅速、生物量大的漂浮植物，生物浮床占所在河道水域截面面积的比例为60％-80％，生物浮床内漂浮植物进行定期打捞；S2、在末级溢流坝下游设置二级组合潜流湿地，包括曝气垂直流湿地和折流式水平流湿地，二级组合潜流湿地的池壁采用砖混结构，池底的土壤先经夯实，然后在上面垫上一层砂灰土，砂灰土上覆盖土工膜，最后在土工膜上安装排水管并填充基质；S3、将末级溢流坝内水体经水泵提升后入曝气垂直流湿地，曝气垂直流湿地出水流入折流式水平流湿地，折流式水平流湿地出水回流入河道中。进一步地，本专利技术的步骤S1中纳米微孔曝气盘的铺设密度为300-500个/ha，每个纳米微孔曝气盘缠绕的纳米微孔曝气管长度为5m，纳米微孔曝气管通过聚乙烯软管与高压鼓风机相连，高压鼓风机的能耗选择为10-20kW/ha。进一步地，本专利技术的步骤S2中基质填充深度为0.8-1.0m，基质表面铺设布水管并搭配混栽多种湿生植物；排水管和布水管表面钻有2-3排间距10-20cm、直径5-6mm的小孔；曝气垂直流湿地和折流式水平流湿地的面积比为1：2-1：4；折流式水平流湿地的水力负荷控制在3.0m3/(m2·d)以内。进一步地，本专利技术的步骤S3中曝气垂直流湿地底部铺设纳米微孔曝气管，纳米微孔曝气管嵌套在排水管内；纳米微孔曝气管通过聚乙烯软管与高压鼓风机相连，高压鼓风机的能耗选择为10-30kW/ha，高压鼓风机随曝气垂直流湿地同步运行，并于白昼每天运行8-10小时。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的城市黑臭河道的生态修复装置及方法，通过在黑臭河道中设置多级溢流坝，便于河道中的泥沙、有机颗粒物、金属硫化物沉淀，同时定期进行生态清淤，防止河道淤塞；另外在溢流坝前构建生物浮床，在生物浮床底部辅以微孔曝气，实现对河道水体进行原位预处理，同时改善河道底部氧化环境，促进有机物氧化分解，降低河道底部淤泥沉积速率；通过溢流坝的贮水促沉淀、生物浮床的吸附/吸收以及微孔曝气的促氧化分解共同实现河道污水的预处理，降低后续组合湿地的污染负荷，延缓湿地堵塞；通过在末级溢流坝处设置二级组合潜流湿地，能够进一步去除河道中的碳、氮、硫、磷、重金属等；生物浮床及微孔曝气对黑臭河道中的氨氮、难降解有机物去除能力有限，本专利技术通过增设曝气垂直流湿地实现对氨氮、难降解有机物的氧化，随后通过折流式水平流湿地进行还原，彻底达到对氨氮、硝氮、亚硝氮的最终去除；与此同时，二级组合潜流湿地还能通过吸附/吸收作用对磷、硫、重金属等进行进一步脱除；且能够抓住黑臭河道水体的主要理化特征，将机械物理方法与化学生物方法进行有机结合，能同时高效去除黑臭河道中的碳、氮、硫、磷、重金属等，消除城市河道黑臭，保护了水环境；治理过程既不损坏城市河道基本行洪能力又能促进河道水系自然净化与人工改造有机结合，达到水体自净和环境修复的双重目的。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的城市黑臭河道的生态修复装置的平面布局结构示意图；图2是本专利技术实施例的城市黑臭河道的生态修复装置的溢流坝结构示意图；图3是本专利技术实施例的城市黑臭河道的生态修复装置的生物浮床和微孔曝气盘结构示意图；图4是本专利技术实施例的城市黑臭河道的生态修复装置的曝气垂直流湿地结构示意图；图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，包括设置在黑臭河流不同水位落差的多级溢流坝(1)，每个溢流坝(1)内均设置有多个生物浮床(2)，生物浮床(2)的底部设置有纳米微孔曝气盘(3)，生物浮床(2)内设置有漂浮植物(5)；末级溢流坝(1)的下游设置有二级组合潜流湿地(4)，二级组合潜流湿地包括曝气垂直流湿地(6)、折流式水平流湿地(7)和水泵(8)，末级溢流坝(1)内的水体经水泵(8)提升后进入曝气垂直流湿地(6)，曝气垂直流湿地(6)的出水流入折流式水平流湿地(7)，通过折流式水平流湿地(7)后的出水回流入河道中。
【技术特征摘要】
1.一种城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，包括设置在黑臭河流不同水位落差的多级溢流坝(1)，每个溢流坝(1)内均设置有多个生物浮床(2)，生物浮床(2)的底部设置有纳米微孔曝气盘(3)，生物浮床(2)内设置有漂浮植物(5)；末级溢流坝(1)的下游设置有二级组合潜流湿地(4)，二级组合潜流湿地包括曝气垂直流湿地(6)、折流式水平流湿地(7)和水泵(8)，末级溢流坝(1)内的水体经水泵(8)提升后进入曝气垂直流湿地(6)，曝气垂直流湿地(6)的出水流入折流式水平流湿地(7)，通过折流式水平流湿地(7)后的出水回流入河道中。2.根据权利要求1所述的城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，溢流坝(1)为混凝土结构，溢流坝(1)的顶部设置有多个圆墩(9)，圆墩(9)之间设置有过水道(10)，溢流坝(1)靠近下游的一侧设置有多级跌水平台(11)；溢流坝(1)附近还配套设置有污泥干化塘(12)。3.根据权利要求1所述的城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，生物浮床(2)为竹筏框架结构，四周采用立柱(13)固定，生物浮床(2)底部的纳米微孔曝气盘(3)通过软管(15)与高压鼓风机(16)相连。4.根据权利要求1所述的城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，二级组合潜流湿地(4)的池壁为砖混结构，池底设置有夯实的土壤，土壤上设置有一层砂灰土(17)，砂灰土(17)上覆盖土工膜(18)，土工膜(18)上设置有排水管(19)和填充基质(20)。5.根据权利要求1所述的城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，曝气垂直流湿地(6)底部铺设有纳米微孔曝气管(14)，纳米微孔曝气管(14)嵌套在排水管(19)内；纳米微孔曝气管(14)通过软管(15)与高压鼓风机(16)相连。6.根据权利要求1所述的城市黑臭河道的生态修复装置，其特征在于，折流式水平流湿地(7)包括多个首尾相串联的格室(23)，各个格室(23)之间设有隔离墙(24)，串接的各级格室(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张世羊，班宜辉，张少辉，程静，徐舟影，李翠华，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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