河道水资源生态治理再利用的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种河道水资源生态治理再利用的系统及方法，该系统包括串联的垂直潜流湿地和水平潜流湿地；垂直潜流湿地包括自上而下依次设置的第一植生层、微生层、上隔离层、滤料层、下隔离层和第一透水层，中部设置防水隔板，将垂直潜流湿地分隔为底部第一透水层相连通的左潜流湿地和右潜流湿地；左潜流湿地和右潜流湿地均设有进水口和出水口，其出水口分别通过管道与水平潜流湿地的进水口相连通，管道上均设有阀门；水平潜流湿地包括自上而下依次设置的第二植生层、水平填料层、隔离层和第二透水层。该系统填料不易堵塞，填料层结构稳定；该方法运行平稳，出水水质好，对河道水体污染物的去除率高，处理效果好，出水可直接排入河道循环利用。

The system and method of ecological management and reuse of river water resources

【技术实现步骤摘要】
河道水资源生态治理再利用的系统及方法
本专利技术属于水文水资源
，具体涉及一种河道水资源生态治理再利用的系统及方法。
技术介绍
河流是地表水资源的重要组成部分，也是自然资源和环境的重要载体，为城市的发展提供有利的水源和环境条件。同时，为了过流、排洪泄洪需要，城市及周边修建了大量河道，通过水流的多样性和蜿蜒性，实现河道断面的变换、水流的调节、深潭与浅滩交错，提供水生动植物、微生物多样化的生存环境，以改善气候、美化环境、调节生态。但是，随着城镇化的快速推进、工农业发展及法制建设不健全等因素，河道水资源污染严重，生态功能损失，水体自净能力下降，甚至出现河道水体发黑发臭的现象，不但不能美化环境，还给附近居民的生产生活和身体健康造成危害。河道水资源污染的来源主要有：1)外源污染：未经处理或处理效果未达标的生活污水、工业废水以及雨水等地表径流携带污染物流入；2)内源污染：水中动植物本身衍生死亡沉淀导致底泥污染，水体富营养化、藻类快速繁殖消耗溶解氧；3)水动力不足：水量不足或其它原因导致水流缓慢，无法进行正常的水循环导致水质恶化。污染物进入水中消耗水中溶解氧，使水体局部或大部长期处于缺氧和厌氧状态，有机物在厌氧微生物的作用下分解产生大量致黑、致臭物质，从而导致水体黑臭现象。针对上述问题，河道水资源污染的治理技术主要有截污纳管、水体疏浚、人工增氧、原位混凝处理、原位生态净化、岸带修复和人工湿地等。截污纳管需要建立完整的污水截留、收集系统，投资巨大；水体疏浚用于消减内源污染物，施工难度大；人工增氧单独使用效果不佳、能耗大；原位混凝处理需要向水体中投加化学絮凝剂，可能导致二次污染；原位生态净化如生态浮床、人工浮岛等处理能力有限，强污染水体不易直接使用；岸带修复主要为生态护岸美化河道，工程量大。人工湿地是基于对自然湿地系统的模仿，主要由植物、填料、藻类、微生物等构成的复合生态系统，通过吸附、过滤、离子交换、沉淀、微生物分解、植物吸收等途径吸收、固定、分解污染物，以实现河道水资源的净化和再利用；从总体上来说，人工湿地具有无需使用化学药剂、运行与维护简单、成本及能耗低、负荷变化适应能力强、具有景观价值等优点，对于难降解的有机物也具有一定的去除效果。但是，传统的人工湿地结构及填料较为单一，启动时间长，易于堵塞，对严重污染的黑臭河道水体处理效果不佳，出水难以达到再利用的标准。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种河道水资源生态治理再利用的系统，启动时间短，不易堵塞，对河道水体处理效果好。本专利技术的第二个目的是提供一种河道水资源生态治理再利用的方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：河道水资源生态治理再利用的系统，包括串联的垂直潜流湿地和水平潜流湿地；所述垂直潜流湿地包括自上而下依次设置的第一植生层、微生层、上隔离层、滤料层、下隔离层和第一透水层，中部竖直方向设置防水隔板，将垂直潜流湿地(1)分隔为底部第一透水层相连通的左潜流湿地和右潜流湿地；所述第一植生层由土壤与复合基质按照质量比为1:0.9-1.1的比例混合制成；所述微生层由沸石与复合填料按照质量比为1:0.28-0.32的比例混合制成；所述左潜流湿地和右潜流湿地均设有进水口和出水口，其出水口分别通过管道与所述水平潜流湿地的进水口相连通，所述管道上均设有阀门；所述水平潜流湿地包括自上而下依次设置的第二植生层、水平填料层、隔离层和第二透水层；所述第二植生层由土壤与复合基质按照质量比为1:0.45-0.55的比例混合制成；所述水平填料层沿水流方向依次分为第一填料层、第二层填料、第三填料层，所述第一填料层由沸石与复合填料按照质量比为1:0.18-0.22的比例混合制成，第二填料层由沸石与复合填料按照质量比为1:0.08-0.12的比例混合制成，第三填料层由沸石制成；其中，所述复合基质主要由以下重量份数的原料制成：粉煤灰9-11份、菌糠9-11份、河道底泥5-6份；所述复合填料主要由以下重量份数的原料制成：粉煤灰9-11份、河道底泥4.5-5.5份、水泥1.1-1.5份、CaO0.8-1.0份。进一步的，所述河道底泥为取自待处理河道的新鲜底泥，含水量不低于95％。所述垂直潜流湿地中，第一植生层的厚度为5-20cm；微生层的厚度为20-100cm，所用沸石的粒度为2-5mm。所述垂直潜流湿地中，所述上隔离层和下隔离层均为土工布；所述水平潜流湿地中，隔离层为土工布。进一步的，上隔离层的等效孔径(O90)小于下隔离层的等效孔径(O90)；隔离层的等效孔径(O90)不小于下隔离层的等效孔径(O90)。所述垂直潜流湿地中，所述滤料层由粒度为5-20mm的沸石与砾石按照质量比为1:0.9-1.1的比例混合构成，厚度为10-40cm；所述第一透水层由粒径为20-50mm的砾石构成，厚度为10-40cm。所述水平潜流湿地中，第二植生层的厚度为5-20cm；所述第二透水层由粒径为30-50mm的砾石构成，厚度为10-40cm。所述水平潜流湿地中，水平填料层沿竖直方向上的厚度为50-150cm；其中，第一填料层、第二填料层、第三填料层沿水平方向的厚度比为1:1.8-2.2:1.8-2.2，第一填料层、第二填料层、第三填料层的沸石粒度分比为5-10mm、10-20mm、20-30mm。采用上述系统的河道水资源生态治理再利用的方法，包括以下步骤：1)取配方量的粉煤灰和菌糠、河道底泥制备复合基质；取配方量的粉煤灰、河道底泥、水泥和CaO，制备复合填料，备用；2)取砾石、隔离层材料、沸石、土壤与步骤1)所得复合基质、复合填料，按设计要求填充铺设湿地并栽种湿地植物，将垂直潜流湿地中右潜流湿地的出水口与水平潜流湿地的进水口连通，构建左运行系统；3)将待处理河道表层水从左潜流湿地的进水口注入左运行系统，注满后停止注水，静置进行驯化；每天注入新的待处理河道表层水进行静置驯化，持续驯化4-6天；4)将待处理河道水持续注入左运行系统，定时检测出水水质，待出水水质稳定即完成启动调试，后正常运行；5)运行1-2个月后，将垂直潜流湿地中左潜流湿地的出水口与水平潜流湿地的进水口连通，关闭右潜流湿地的出水口，构建右运行系统，将待处理河道水从右潜流湿地的进水口注入右运行系统并持续运行；每隔1-2个月，交替切换运行。其中，步骤3)所述待处理河道表层水是指待处理河道自水面往下0-50cm的水体。复合基质的制备方法为：将菌糠打散粉碎至长度不超过10mm，与河道底泥混合均匀后进行堆肥发酵，过程中及时翻堆，控制堆体内部温度不超过60℃，堆肥发酵20-22天后与粉煤灰混合即得复合基质。复合填料的制备方法为：将粉煤灰、水泥混合均匀后，加入河道底泥和CaO，采用成球盘造粒成球，自然保湿养护40-48h，筛分分别得到粒度为2-5mm、5-10mm、10-20mm的复合填料。本专利技术的河道水资源生态治理再利用的系统，由垂直潜流湿地与水平潜流湿地串联而成，在垂直潜流湿地和水平潜流湿地的植生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.河道水资源生态治理再利用的系统，其特征在于：包括串联的垂直潜流湿地(1)和水平潜流湿地(2)；/n所述垂直潜流湿地(1)包括自上而下依次设置的第一植生层(11)、微生层(12)、上隔离层(13)、滤料层(14)、下隔离层(15)和第一透水层(16)，中部竖直方向设置防水隔板(17)，将垂直潜流湿地(1)分隔为底部第一透水层(16)相连通的左潜流湿地(3)和右潜流湿地(4)；所述第一植生层(11)由土壤与复合基质按照质量比为1:0.9-1.1的比例混合制成；所述微生层(12)由沸石与复合填料按照质量比为1:0.28-0.32的比例混合制成；所述左潜流湿地(3)和右潜流湿地(4)均设有进水口和出水口，其出水口分别通过管道与所述水平潜流湿地(2)的进水口相连通，所述管道上均设有阀门；/n所述水平潜流湿地(2)包括自上而下依次设置的第二植生层(21)、水平填料层(22)、隔离层(23)和第二透水层(24)；所述第二植生层(21)由土壤与复合基质按照质量比为1:0.45-0.55的比例混合制成；所述水平填料层(22)沿水流方向依次分为第一填料层(222)、第二层填料(223)、第三填料层(224)，所述第一填料层(222)由沸石与复合填料按照质量比为1:0.18-0.22的比例混合制成，第二填料层(223)由沸石与复合填料按照质量比为1:0.08-0.12的比例混合制成，第三填料层(224)由沸石制成；/n其中，所述复合基质主要由以下重量份数的原料制成：粉煤灰9-11份、菌糠9-11份、河道底泥5-6份；所述复合填料主要由以下重量份数的原料制成：粉煤灰9-11份、河道底泥4.5-5.5份、水泥1.1-1.5份、CaO 0.8-1.0份。/n...

【技术特征摘要】
1.河道水资源生态治理再利用的系统，其特征在于：包括串联的垂直潜流湿地(1)和水平潜流湿地(2)；
所述垂直潜流湿地(1)包括自上而下依次设置的第一植生层(11)、微生层(12)、上隔离层(13)、滤料层(14)、下隔离层(15)和第一透水层(16)，中部竖直方向设置防水隔板(17)，将垂直潜流湿地(1)分隔为底部第一透水层(16)相连通的左潜流湿地(3)和右潜流湿地(4)；所述第一植生层(11)由土壤与复合基质按照质量比为1:0.9-1.1的比例混合制成；所述微生层(12)由沸石与复合填料按照质量比为1:0.28-0.32的比例混合制成；所述左潜流湿地(3)和右潜流湿地(4)均设有进水口和出水口，其出水口分别通过管道与所述水平潜流湿地(2)的进水口相连通，所述管道上均设有阀门；
所述水平潜流湿地(2)包括自上而下依次设置的第二植生层(21)、水平填料层(22)、隔离层(23)和第二透水层(24)；所述第二植生层(21)由土壤与复合基质按照质量比为1:0.45-0.55的比例混合制成；所述水平填料层(22)沿水流方向依次分为第一填料层(222)、第二层填料(223)、第三填料层(224)，所述第一填料层(222)由沸石与复合填料按照质量比为1:0.18-0.22的比例混合制成，第二填料层(223)由沸石与复合填料按照质量比为1:0.08-0.12的比例混合制成，第三填料层(224)由沸石制成；
其中，所述复合基质主要由以下重量份数的原料制成：粉煤灰9-11份、菌糠9-11份、河道底泥5-6份；所述复合填料主要由以下重量份数的原料制成：粉煤灰9-11份、河道底泥4.5-5.5份、水泥1.1-1.5份、CaO0.8-1.0份。


2.根据权利要求1所述的河道水资源生态治理再利用的系统，其特征在于：所述垂直潜流湿地(1)中，第一植生层(11)的厚度为5-20cm；微生层(12)的厚度为20-100cm，所用沸石的粒度为2-5mm。


3.根据权利要求1所述的河道水资源生态治理再利用的系统，其特征在于：所述垂直潜流湿地(1)中，上隔离层(13)和下隔离层(15)为土工布；所述水平潜流湿地(2)中，隔离层(23)为土工布...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦霞，陈文静，张海霞，何军，李金亮，赵清虎，韩瑞瑞，
申请(专利权)人：张锦霞，陈文静，张海霞，何军，李金亮，赵清虎，韩瑞瑞，
类型：发明
国别省市：河南;41