一种水体原位修复设备及其修复方法与流程

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及水体原位修复设备及其修复方法。

背景技术：

河道是城市生态系统中的重要组成部分，是城市重要生物廊道，具有航道、文化、娱乐、休闲、景观、生态等多种功能，对减弱城市热岛效应、降低城市洪涝灾害、丰富城市景观多样性和生物多样性、提高城市品味具有十分重要的意义。

随着社会和经济的发展，大量生活污水和工业废水排入城市河道，使城市河道受到了极大的污染，水体黑臭和富营养化是我国城市河道普遍现象，经水利部门对700余条河流近10万公里河长进行检测，有近46.5％的河段、90％以上的城市水域遭到污染，其中10％的河段已基恩丧失使用价值，所以对受污染的河道进行修复已成为社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。

现有技术的水体原位修复设备存在以下问题：城市河道槽蓄容量小，污染负荷大，无缓冲空间，生态技术作用有限；目前能采用的技术有：1.原位生态修复，浮床、种植槽，还需要强化防冲刷的措施，可能影响行洪；2.旁路人工修复，湿地，占地面积大，水处理站，投资高，运行费用高，占地面积大。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种水体原位修复设备及其修复方法，具有治理费用低、环境无影响以及最大程度降解污染的特点。

本发明另一目的在于提供水体原位修复设备的修复方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：水体原位修复设备，包括铺装种植系统、底质改良系统、管路系统、布水系统、太阳能供电系统和控制系统，所述河道的中间位置设置有取水泵，所述取水泵的上方设置有底质改良系统，所述底质改良系统的上方铺设有管路系统，且底质改良系统的左右两侧分别对称设置有驳岸，所述驳岸的表面铺设有铺装种植系统，相邻的所述铺装种植系统之间铺设有布水系统，所述驳岸远离布水系统的一侧设置有控制室，所述控制室的上方设置有太阳能供电系统，且控制室的内部设置有控制系统，所述取水泵与太阳能供电系统以及太阳能供电系统与控制系统之间均通过电性连接。

在本发明中进一步的，所述管路系统包括电磁阀、总管路和支管路；其中，所述所述总管路的中间位置设置有电磁阀，所述总管路远离电磁阀的一侧设置有支管路，所述取水泵与电磁阀之间通过水泵连接头固定连接，所述总管路与支管路之间通过连接头固定连接。

在本发明中进一步的，所述布水系统包括蓄水槽、溢水堰和布水支管路，其中，所述蓄水槽的一侧设置有溢水堰，所述溢水堰远离蓄水槽的一侧设置有布水支管路，所述支管路与布水支管路之间通过布水系统连接头固定连接。

在本发明中进一步的，所述铺装种植系统包括多孔砖、植物和硅藻富生区，其中，所述多孔砖的内部设置有植物，所述植物远离多孔砖的一侧设置有硅藻富生区。

在本发明中进一步的，所述底质改良系统包括疏松表层和卵石形砖，其中，所述卵石形砖的上方设置有疏松表层。

在本发明中进一步的，所述太阳能供电系统包括固定座、太阳能电池板和支撑轴，其中，所述太阳能电池板共设置有两个，两个所述太阳能电池板通过支撑轴固定连接，所述所述控制室与太阳能电池板之间通过固定座固定连接，所述支撑轴的左右两侧分别对称设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的内部设置有圆形凸槽。

在本发明中进一步的，所述控制系统包括计算机和安装座，所述安装座的上方设置有计算机，所述电磁阀与计算机之间通过电性连接。

在本发明中进一步的，所述铺装种植系统与驳岸以及河道与底质改良系统之间均通过高效无机粘结剂固定连接，所述高效无机粘结剂的内部设置有水泥砂浆。

在本发明中进一步的，所述的水体原位修复设备的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)驳岸生态化改造铺装材料制作：疏浚的底泥与园林废弃物、黏土等按适当比例进行混合后，制成多孔砖的外形，尺寸可以是**的标准砖尺寸，然后进行烧结，烧制后的成品由于有机质被烧尽，形成孔隙率很高的多孔砖；

(2)河道底质改良材料制作：疏浚的底泥与园林废弃物、黏土等按适当比例进行混合后，制成不同粒径规格的级配卵石外形，并进行烧制；

(3)铺装种植系统铺装施工：采用高效无机粘结剂拌合水泥砂浆进行砌筑，在现有的硬质驳岸的表面铺装一层厚度约cm的高孔隙率且具有较高强度的铺装种植层，在面层的孔洞内根据光照条件种植诸如铜钱草、蕨类植物等湿生性植物进行绿化；

(4)底质改良系统铺装施工：根据疏浚后水利部门确定的河道断面，适当超挖，将底质改良材料铺设在河床上，该材料需考虑水力冲刷的问题，在河道允许流速的情况下基本不发生漂移和流失；

(5)管路系统铺装施工：底质改良系统顶层设置管路系统，管路系统沿河长方向均匀布设；

(6)布水系统铺装施工：铺装种植系统的顶层设置布水系统，可采用溢水堰的形式，既便于配水，也便于清洗，布水系统沿河长方向均匀布设，基本考虑m为一布水单元，保证布水的均匀性；

(7)控制系统铺装施工：控制室内部设置控制系统；

(8)太阳能供电系统铺装施工：控制室上方设置太阳能供电系统。

在本发明中进一步的，所述管路系统包括电磁阀、总管路和支管路；其中，所述总管路的中间位置设置有电磁阀，所述总管路远离电磁阀的一侧设置有支管路，所述取水泵与电磁阀之间通过水泵连接头固定连接，所述总管路与支管路之间通过连接头固定连接；所述布水系统包括蓄水槽、溢水堰和布水支管路，其中，所述蓄水槽的一侧设置有溢水堰，所述溢水堰远离蓄水槽的一侧设置有布水支管路，所述支管路与布水支管路之间通过布水系统连接头固定连接；所述铺装种植系统包括多孔砖、植物和硅藻富生区，其中，所述多孔砖的内部设置有植物，所述植物远离多孔砖的一侧设置有硅藻富生区；所述底质改良系统包括疏松表层和卵石形砖，其中，所述卵石形砖的上方设置有疏松表层；所述太阳能供电系统包括固定座、太阳能电池板和支撑轴，其中，所述太阳能电池板共设置有两个，两个所述太阳能电池板通过支撑轴固定连接，所述所述控制室与太阳能电池板之间通过固定座固定连接，所述支撑轴的左右两侧分别对称设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的内部设置有圆形凸槽；所述控制系统包括计算机和安装座，所述安装座的上方设置有计算机，所述电磁阀与计算机之间通过电性连接；所述铺装种植系统与驳岸以及河道与底质改良系统之间均通过高效无机粘结剂固定连接，所述高效无机粘结剂的内部设置有水泥砂浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明充分利用了河道疏浚底泥、城市园林废弃物等城市大量产生却难以消纳的废弃物，实现以废制废的目的；

2、本发明的使用可大幅提升河道的景观效果，一改硬质驳岸给人呆板僵硬的印象，对于城市建成区没有改造空间的河道尤其使用；

3、本发明可在河道对水体进行原位修复，同时采用了生化处理、植物净化、藻类净化、食物链作用等技术，可大幅提升水体的原位净化能力，可适应水体由于行洪、排涝、雨污混接等无法避免的外源污染进入而造成的传统生态工艺无法解决的问题，也可避免传统人工强化技术采用旁路处理投资、占地和运行成本高的问题；

4、本发明动力消耗主要为水泵，采用太阳能发电技术，可就近利用周边建筑的屋顶，布设太阳能发电系统，和适当的储能系统，可保证系统在天气状况良好时的稳定运行；

5、本发明仅在驳岸的两侧各装设约10cm的铺装表层，对于河道断面的影响甚微，且可通过适当加深河槽即可解决，河底的改良材料，按照一定的规格加工，可保证在设计水流时仍保持稳定，作为稳定的河床质存在，不会对行洪排涝带来不利影响；

6、本发明可充分利用现有驳岸进行改造，不破坏原有驳岸形式，即可实现改造工作，难度低、工作量小、投资低、运行成本低，养护简单；

7、本发明对于通过面源进入水体的污染具有截留作用，当污水通过驳岸铺装层时污水中的污染物可被填料和植被吸附并讲解，从而减少了面源污染物对水体的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明俯视的结构示意图；

图3为本发明管路系统的结构示意图；

图4为本发明布水系统的结构示意图；

图5为本发明控制系统的结构示意图；

图6为本发明太阳能供电系统的结构示意图；

图7为本发明底质改良系统局部的结构示意图；

图8为本发明铺装种植系统局部的结构示意图；

图中：1、控制室；2、多孔砖；3、植物；4、铺装种植系统；5、疏松表层；6、河道；7、底质改良系统；8、取水泵；9、管路系统；10、硅藻富生区；11、驳岸；12、布水系统；13、水泵连接头；14、电磁阀；15、总管路；16、支管路；17、布水系统连接头；18、蓄水槽；19、溢水堰；20、布水支管路；21、计算机；22、安装座；23、固定座；24、太阳能电池板；25、支撑轴；26、弧形凹槽；27、圆形凸槽；28、高效无机粘结剂；29、水泥砂浆；30、卵石形砖；31、太阳能供电系统；32、控制系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：水体原位修复设备，包括铺装种植系统4、底质改良系统7、管路系统9、布水系统12、太阳能供电系统31和控制系统32，河道6的中间位置设置有取水泵8，取水泵8的上方设置有底质改良系统7，底质改良系统7的上方铺设有管路系统9，且底质改良系统7的左右两侧分别对称设置有驳岸11，驳岸11的表面铺设有铺装种植系统4，相邻的铺装种植系统4之间铺设有布水系统12，驳岸11远离布水系统12的一侧设置有控制室1，控制室1的上方设置有太阳能供电系统31，且控制室1的内部设置有控制系统32，取水泵8与太阳能供电系统31以及太阳能供电系统31与控制系统32之间均通过电性连接。

本实施例中，管路系统9包括电磁阀14、总管路15和支管路16，其中，总管路15的中间位置设置有电磁阀14，总管路15远离电磁阀14的一侧设置有支管路16，取水泵8与电磁阀14之间通过水泵连接头13固定连接，总管路15与支管路16之间通过连接头固定连接。

本实施例中，布水系统12包括蓄水槽18、溢水堰19和布水支管路20，其中，蓄水槽18的一侧设置有溢水堰19，溢水堰19远离蓄水槽18的一侧设置有布水支管路20，支管路16与布水支管路20之间通过布水系统连接头17固定连接。

本实施例中，铺装种植系统4包括多孔砖2、植物3和硅藻富生区10，其中，多孔砖2的内部设置有植物3，植物3远离多孔砖2的一侧设置有硅藻富生区10。

本实施例中，底质改良系统7包括疏松表层5和卵石形砖30，其中，卵石形砖30的上方设置有疏松表层5。

本实施例中，太阳能供电系统31包括固定座23、太阳能电池板24和支撑轴25；其中，太阳能电池板24共设置有两个，两个太阳能电池板24通过支撑轴25固定连接，控制室1与太阳能电池板24之间通过固定座23固定连接，支撑轴25的左右两侧分别对称设置有弧形凹槽26，弧形凹槽26的内部设置有圆形凸槽27。

本实施例中，控制系统32包括计算机21和安装座22，安装座22的上方设置有计算机21，电磁阀14与计算机21之间通过电性连接。

本实施例中，铺装种植系统4与驳岸11以及河道6与底质改良系统7之间均通过高效无机粘结剂28固定连接，高效无机粘结剂28的内部设置有水泥砂浆29。

本实施例中，所述的水体原位修复设备的修复方法，包括以下步骤：

(1)驳岸生态化改造铺装材料制作：疏浚的底泥与园林废弃物、黏土等按适当比例进行混合后，制成多孔砖2的外形，尺寸可以是240*115*90的标准砖尺寸，然后进行烧结，烧制后的成品由于有机质被烧尽，形成孔隙率很高的多孔砖2；

(2)河道底质改良材料制作：疏浚的底泥与园林废弃物、黏土等按适当比例进行混合后，制成不同粒径规格的级配卵石外形，并进行烧制；

(3)铺装种植系统铺装施工：采用高效无机粘结剂28拌合水泥砂浆29进行砌筑，在现有的硬质驳岸11的表面铺装一层厚度约10cm的高孔隙率且具有较高强度的铺装种植层，在面层的孔洞内根据光照条件种植诸如铜钱草、蕨类植物等湿生性植物进行绿化；

(4)底质改良系统铺装施工：根据疏浚后水利部门确定的河道断面，适当超挖，将底质改良材料铺设在河床上，该材料需考虑水力冲刷的问题，在河道6允许流速的情况下基本不发生漂移和流失；

(5)管路系统铺装施工：底质改良系统7顶层设置管路系统9，管路系统9沿河长方向均匀布设；

(6)布水系统铺装施工：铺装种植系统4的顶层设置布水系统12，可采用溢水堰的形式，既便于配水，也便于清洗，布水系统12沿河长方向均匀布设，基本考虑10m为一布水单元，保证布水的均匀性；

(7)控制系统铺装施工：控制室1内部设置控制系统32；

(8)太阳能供电系统铺装施工：控制室1上方设置太阳能供电系统31。

本实施例中，管路系统9包括电磁阀14、总管路15和支管路16；其中，总管路15的中间位置设置有电磁阀14，总管路15远离电磁阀14的一侧设置有支管路16，取水泵8与电磁阀14之间通过水泵连接头13固定连接，总管路15与支管路16之间通过连接头固定连接；布水系统12包括蓄水槽18、溢水堰19和布水支管路20，其中，蓄水槽18的一侧设置有溢水堰19，溢水堰19远离蓄水槽18的一侧设置有布水支管路20，支管路16与布水支管路20之间通过布水系统连接头17固定连接；铺装种植系统4包括多孔砖2、植物3和硅藻富生区10，其中，多孔砖2的内部设置有植物3，植物3远离多孔砖2的一侧设置有硅藻富生区10；底质改良系统7包括疏松表层5和卵石形砖30；其中，卵石形砖30的上方设置有疏松表层5；太阳能供电系统31包括固定座23、太阳能电池板24和支撑轴25，其中，太阳能电池板24共设置有两个，两个太阳能电池板24通过支撑轴25固定连接，控制室1与太阳能电池板24之间通过固定座23固定连接，支撑轴25的左右两侧分别对称设置有弧形凹槽26，弧形凹槽26的内部设置有圆形凸槽27；控制系统32包括计算机21和安装座22，安装座22的上方设置有计算机21，电磁阀14与计算机21之间通过电性连接；铺装种植系统4与驳岸11以及河道6与底质改良系统7之间均通过高效无机粘结剂28固定连接，高效无机粘结剂28的内部设置有水泥砂浆29。

本实施例的工作原理：太阳能供电系统31为系统供电；取水泵8设置在河道6的中间，启动后通过管路系统9向布水系统12供水；每套系统由电磁阀14控制按时间控制切换依次开启，每次取水泵8仅对一个布水区进行供水，确保布水的均匀性；河水从溢水堰19溢流向下逐层穿过绿化铺装种植系统4，该表面可以看做污水处理中的生物滤池，由于空隙率大，可自然复氧，且由于水的跌落亦可进行复氧，从而在滤层的表面形成生物膜，对河水进行净化，可大幅降解水中的cod，ss，对氨氮进行硝化，并通过材料的吸附和化学作用除磷，同时由于植物的作用亦可大量吸收微生物代谢后产生的营养盐，从而对河水去富营养化；经好氧净化后的河水，顺铺装种植系统4表层流回至水体，可为河道6带来充足的溶解氧，改善水体的生境，促进好氧微生物的增殖，进一步降解有机物；经铺装种植系统4净化后的河水，有机质去除较彻底，但氮磷营养盐尚无法完全去除，通过硅藻富生区10对水体进行复氧，并作为水体初级生产力，为水生动物提供饵料，实现营养盐的食物链转化；同时由于系统为依次运转，可在硅藻富生区10形成冲击水流，更适合硅藻的生长，并为区域带来充足的营养盐；通过底质改良系统7可在河底形成10-20cm的疏松表层，且由于本底质改良材料本身高孔隙率的特性，可为微生物、藻类等提供附着的空间，为水生动物提供栖息的场所，为水生植物提供固着的基质；由于布水系统12为依次运行，即使河道6正常时没有流速，但依然可以在布水区至取水区形成微循环水流，可将富氧水分散到水体各处，确保河道6的整体好氧状态。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。