一种应用于黑臭水体治理的水质改善与生态修复方法
【技术领域】
[0001]本发明属于河道治理领域，进一步是指一种应用于黑臭水体治理的水质改善与生态修复方法。
【背景技术】
[0002]在过去的河道治理中，比较早的是采用工程治河，主要以提高防洪排涝、蓄水航运能力为主，利用防洪工程、排污工程等措施控制污染并改善水质。这个初级阶段使用的河道整治技术主要有河道截弯取直、底泥疏浚、河岸带重建等，其中护岸结构以直立式挡墙为主。在这种理念的驱使下，城镇河道沟渠化、硬质化现象相当严重，对提高河流水体的自净能力和城镇生态环境产生了较为负面的影响。
[0003]随后，城镇河道治理进入了环境保护与综合治理阶段。这个阶段以城市水环境综合整治方针为标志，开展了混合污水截流管道的修建和优化，兴建集中污水处理设施、氧化塘、土地处理系统等为城市河流污染截污控源，开展底泥疏浚、引清调水、河岸带衬砌等河道整治，在实现城市河流的景观效应、旅游和休闲功能取得了一些进展，但问题仍然不少。
[0004]上述两个阶段的城镇河道治理虽然在当时的环境下起到积极的作用，但从去除有机物与生态的角度来看，仍存在明显不足。现阶段的城镇河道治理应在截污控源，底泥生物修复的基础上，以强化水质修复、生态护岸、河道生态景观重建为目的，达到“岸青、水美”的水明如镜的目的。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于黑臭水体治理的水质改善与生态修复方法，以达到消除黑臭现象；提高透明度，改善水质；生态堤岸建设；改善生态景观的目的。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
[0007]—种应用于黑臭水体治理的水质改善与生态修复方法，在待处理的河道中设置水位自动控制过滤坝，将河道分成上游河道和下游河道，在上游河道和下游河道附近构建生态填料床和景观水道;所述上游河道中的部分水通过水位自动控制过滤坝处理后进入下流河道，另一部分水被栗出后依次通过生态填料床和景观水道处理后汇入下流河道中；
[0008]所述水位自动控制过滤坝包括由前端坝壁，后端坝壁以及底部坝基础所组成的坝腔，所述坝腔内水平方向设有滤板，所述滤板将坝腔分为上下两部分，坝腔下部分为集水室，坝腔上部分竖直方向设有至少一块隔板，使得坝腔上部分分隔为多个过滤室;所述任意一个过滤室内从下往上均依次设置有承托层、页岩滤料层、粗石英砂滤料层、上层双向滤头盖板、顶层细格栅和顶层粗格栅；
[0009]所述生态填料床包括进口布水区、出口布水区以及位于进口布水区和出口布水区之间的生态填料床主体部分，所述生态填料床主体部分从下往上依次设有防渗层，空气管承托层，页岩填料层，混合填料层，不饱和炭填料层，细砂保护层，改良营养土层以及挺水植物层，所述空气管承托层内设有空气管;所述混合填料层选用粒径为?mm的粗砾石和铁矿石作为混合填料；
[0010]所述景观水道包括河底垫层、位于景观水道两侧的护岸生态石笼、位于护岸生态石笼上方的人行道，所述河底垫层的上方设有吸附反应层，所述护岸生态石笼内分为四个填装区，以与水接触的一侧为外侧，由外至内依次为速分生化球填装区、肥料球填装区、石块填装区、土壤球填装区。
[0011 ]本发明的工作流程是:由图8可知①将待处理河道用水位自动控制过滤坝分隔成上游河道与下游河道;②待处理河道的水体流经水位自动控制过滤坝，通过坝体内的多种滤料的生物净化、吸附、过滤后，处理后水体流入下游河道;③用潜水栗将上游河道待处理的水体栗入生态填料床，通过接触沉淀、吸附、氧化分解等作用，原水水体交换净化后流入景观水道;④经生态填料床处理后的水在景观水道内进一步接触沉淀、吸附和氧化分解作用后补充到下游河道。
[0012]本发明中水位自动控制过滤坝、生态填料床和景观水道分别起重要的作用，具体如下:
[0013]所述水位自动控制过滤坝，不仅起到自动过滤和净化水质的作用，而且可以自动控制治理水系与其它水系的水体交换，同时可以提高治理水系水体的流动性。
[0014]所述水位自动控制过滤坝的具体优选方案如下:
[00?5] 优选方案，所述滤板的厚度为8mm-l 2mm，所述滤板上钻有20mm-25mm的孔，孔间距为50mm-60mmo
[0016]优选方案，所述集水室的出水口设置有出水口细格栅和出水口粗格栅。
[0017]优选方案，所述出水口细格栅的间隙为，所述出水口粗格栅的间隙为8mm-12mm。
[0018]优选方案，所述承托层选用粒径为32-64mm的卵石，厚度为200-300mm;所述页岩滤料层选用粒径为16?25mm页岩颗粒，厚度为300-400mm;所述粗石英砂滤料层选用粒径为4?8mm的粗石英砂，厚度为300-400mm ；所述上层双向滤头盖板材质为钢板，厚度为10_20mm，钢板上钻有孔，孔间距为150-200mm，孔内紧固双滤头;所述顶层细格栅的间隙为所述顶层粗格栅的间隙为I Omm-12mm。
[0019]优选方案，所述顶层粗格栅与前端坝壁的水平夹角为45°，形成迎水坡面，以适应不同水位的变化。
[0020]所述一种应用于河道治理的水位自动在过滤坝，在运行时，当上游河道最高水位
H.W.L高于下游河道最低水位[L.W.Lr进行过滤；当下游河道最高水位[H.W.Lr河道最低水位L.W.L时进行反冲洗。
[0021]与传统的坝体相比较的优势为:具有水坝和生物反应器的双重功能。①在过滤和反冲洗过程中，不需要任何设备，全靠上、下游水位差自控控制。②通过水坝体内滤料的生物净化、过滤、吸附等功能来达到净化水质的效果。
[0022]所述生态填料床，可以有效解决传统人工湿地容易堵塞的缺点，其脱氮除磷效果好。
[0023]所述生态填料床的具体优选方案如下:
[0024]优选方案，所述进口布水区进水端顶部设有进水管，所述进口布水区内部设有进口布水区石笼，所述进口布水区与生态填料床主体部分交界处设有进口布水区穿孔板。
[0025]优选方案，所述出口布水区出水端底部设有出水管，所述出口布水区内部设有出口布水区石笼，所述出口布水区与生态填料床主体部分交界处设有出口布水区穿孔板。
[0026]优选方案，所述防渗层厚度为200-300mm，防渗层上铺有聚丙烯防渗土工膜;所述空气管承托层选用粒径为16?32mm的粗砾石，厚度为300-400mm;所述页岩填料层选用粒径为16?32mm的页岩颗粒，厚度为200-300mm;所述混合填料层选用粒径为16?32mm的粗烁石和铁矿石，厚度为200-300mm;所述不饱和炭填料层选用粒径为8?16mm的不饱和炭，厚度为300-400mm ；所述细砂保护层选用粒径为4?8mm的石英砂，厚度为100-200mm;所述改良营养土层厚度为300-400mm。
[0027]所述改良营养土优选是选用粉煤灰占20%，微量元素铜、铁、锌、硼、钼各占2%，当地一般粘土占7%复合而成的营养土。
[0028]所述挺水植物种植包括香蒲、石菖蒲、水葱、千屈菜等。
[0029]本发明生态填料床的原理为①接触沉淀作用，即污染河水通过生态填料床时，水中的悬浮污染物颗粒、与填料上附着的生物膜产生沉淀，从而与水体分离;②吸附作用，即河水中污染物与多种填料表面的电荷发生作用，产生物化吸附现象，污染物附着于多种填料表面上;③氧化分解，即由生态填料床中的大量微生物、微小生物、螺蛳等软体动物、挺水植物组成生态系统，将有机物作为营养物质进行生物强化分解，转变为简单的含C、N、P等的无机物，为生态填料床的生物膜，植物体系吸附、利用。
[0030]和传统的人工湿地相比，本发明由于在生态填料床底部设置有空气管进行曝气，解决了堵塞问题；由于多种填料去除污染物的功能明确，且在顶部种植了挺水植物，其去除TP(总磷)、TN(总氮)效果好。
[0031]所述景观水道，在水质改善与生态修复的基础上，达到与景观的完美结合，且结构更稳定，水体自净能力更强。
[0032]所述景观水道包括河底垫层、位于景观水道两侧的护岸生态石笼、位于护岸生态石笼上方的人行道、以及沉水植物、浮叶植物、护岸植物、人行道旁侧植物;所述河底垫层的上方设有吸附反应层，所述护岸生态石笼内分为四个填装区，以与水接触的一侧为外侧，由外至内依次为速分生化球填装区、肥料球填装区、石块填装区、土壤球填装区。这种结构和填装方式可以使得河岸结构更稳定，且更加适合各种植物和生物的生存，提高水体自净能力。
[0033]所述景观水道的具体优选方案如下:
[0034]优选方案，所述河底垫层为16?32mm的卵石，厚度为150-200mm。
[0035]优选方案，所述吸附反应层为I?2mm的石英砂，厚度为300-400mm。
[0036]优选方案，所述护岸生态石笼是用镀锌、喷塑铁丝网或用竹子编制的竹笼。护岸生态石笼高度为240mm，宽度为480mm，长度为1200?1600mm。皇成台阶状护岸，并结合植物、碎石以增强其稳定性和生态性。
[0037]优选方案，所述速分生化球填装区内的速分生化球填粒径为100-120mm、所述肥料球填装区内的肥料球粒径为80?100mm、所述石块填装区内石块粒径为60-80mm、所述土壤球填装区土壤球粒径为60_100mm。
[0038]优选方案，所述沉水植物为金鱼草、黄丝草间种;所述浮叶植物为睡莲、泽泻间种；所述护岸植物为茭草、芦苇间种。所述的人行道旁侧植物为美人蕉。
[0039]所述景观水道以“生态人居，环境可持续发展”为