本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种用于直立硬质驳岸改造的生物滤解带装置。
背景技术：
河道等水体滨水带或水陆交错带是水生态系统的重要组成部分，是衔接陆地生态系统的重要场所，也是生物栖息和活性较高的区域，滨水带对净化和稳定水质、提升水体生态健康程度起着重要的作用，同时该带状区域也是水体景观集中体现的重要区域。随着我国城镇化的不断推进，人口大量集中，为保证生产生活用地及防汛等水利功能，大部分城镇河道均截弯取直，岸带采用混凝土或浆砌石进行护砌，在城市排水防涝等方面发挥了重要作用，但同时也阻断了生态系统的延续，最重要的是硬质驳岸的建设，使得滨水带原有生态功能基本丧失，其对水体的净化、稳定和调节功能大幅降低，滨水带景观功效大幅削弱。在现有条件下，大面积拆除改造直立驳岸无论从水利要求还是城市发展要求而言均不具备条件，而现有改造方法包括利用排桩围成凸起、带有泥土基底的湿地系统，或采用二级土质驳岸修建等方式进行，此类方法均占用水体较大空间，影响水体容量，且在生态方面仍无法满足滨水带活性要求。
因此，在不影响正常水利功能的前提下，依据现有条件，构建高度集约、造价低廉及实施维护方便的装置，提高水体直立硬质驳岸岸线生物活性，从而改变直立驳岸滨水区域生境条件，提升滨水带生态功能是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种生物滤解带装置，以解决上述现有技术存在的问题，使生物滤解带装置在不影响水体的正常水利功能的基础上，能够稳定增加直立硬质驳岸滨水带生物活性，净化和稳定水质，提高水体滨水带生态功能，同时设计简单，占地小，成本低廉，运行维护成本低。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种生物滤解带装置，包括多个依次串联的滤解带模块，滤解带模块包括滤解带框架系统、内部填料系统、传输管路系统和植物系统，滤解带框架系统用于支撑内部填料系统、传输管路系统和植物系统，内部填料系统填充于滤解带框架系统的内部，传输管路系统设置于内部填料系统的内部，传输管路系统连通各滤解带模块使各滤解带模块内部与水体连通并使内部填料系统与外界连通，植物系统与传输管路系统连通，且内部填料系统和植物系统均能够用于净化水体。
优选地，滤解带框架系统包括外围支撑骨架、加强筋和内围透水网，加强筋设置于外围支撑骨架上，用于增加外围支撑骨架的强度，外围支撑骨架与加强筋之间设置有内围透水网，内围透水网的网孔直径小于内部填料系统填料的粒径。
优选地，内部填料系统为组合内部填料系统，组合内部填料系统包括火山石填料、沸石填料和陶粒填料中的一种或几种。
优选地，传输管路系统包括传输横管和投加竖管，投加竖管垂直连通于传输横管，投加竖管顶部的高度高于水位高度，微生物可经投加竖管进入传输管路系统内，传输横管贯穿滤解带框架系统的两端，且传输横管的两端伸出滤解带框架系统形成伸出部，伸出部用于连通相邻两滤解带模块。
优选地，植物系统包括植物栽植管、栽植基质和挺水植物，植物栽植管垂直连通于传输横管，且植物栽植管内设置有尼龙网，尼龙网用于承载栽植基质，栽植基质用于为挺水植物提供生长所需的养料。
优选地，传输横管和内部填料系统之间设置有缓冲层，缓冲层包裹于传输横管的外部，缓冲层为椰丝材料透气层或者三维网护坡材料透气层。
优选地，传输横管的侧壁上设置有多个与内部填料系统相连通的分散孔。
优选地，植物栽植管的侧壁上开设有多个植物根系伸长孔。
优选地，挺水植物为芦苇类挺水植物、菖蒲类挺水植物或香蒲类挺水植物。
优选地，投加竖管和植物栽植管均通过一三通连接件与传输横管连通。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明提供的一种生物滤解带装置，包括多个依次串联的滤解带模块，滤解带模块包括滤解带框架系统、内部填料系统、传输管路系统和植物系统，内部填料系统和植物系统均能够用于净化水体，生物滤解带装置在不影响水体的正常水利功能的基础上，能够稳定增加直立硬质驳岸滨水带生物活性，净化和稳定水质，提高水体滨水带生态功能，同时设计简单，占地小，成本低廉，运行维护成本低。
2、本发明提供的一种生物滤解带装置，传输横管与水体连通，且传输横管的侧壁上设置有多个与内部填料系统相连通的分散孔，形成水体、填料、微生物相互作用的整体，生物滤解带装置改善和稳定水质、提高生物活性的效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的生物滤解带装置的结构示意图；
图2为本发明中的生物滤解带装置的纵向剖面示意图；
图3为本发明中的生物滤解带装置的横向剖面示意图；
图中：1-外围支撑骨架、2-内部填料系统、3-分散孔、4-缓冲层、5-投加竖管、6-植物栽植管、7-栽植基质、8-挺水植物、9-传输横管、10-三通连接件、11-伸出部、12-植物根系伸长孔。
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。
本发明的目的是提供一种生物滤解带装置，以解决现有技术存在的问题，使生物滤解带装置在不影响水体的正常水利功能的基础上，能够稳定增加直立硬质驳岸滨水带生物活性，净化和稳定水质，提高水体滨水带生态功能，同时设计简单，占地小，成本低廉，运行维护成本低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种生物滤解带装置，如图1-3所示，包括多个依次串联的滤解带模块，滤解带模块包括滤解带框架系统、内部填料系统2、传输管路系统和植物系统，滤解带框架系统用于支撑内部填料系统2、传输管路系统和植物系统，内部填料系统2填充于滤解带框架系统的内部，传输管路系统连通各滤解带模块使各滤解带模块内部与水体连通并使内部填料系统与外界连通，植物系统与传输管路系统连通，且内部填料系统2和植物系统均能够用于净化水体。
具体的，滤解带框架系统包括外围支撑骨架1、加强筋和内围透水网，外围支撑骨架1为长方体结构，长度为1.2-1.5m，优选为1.2m，外围支撑骨架1的纵截面为正方形结构，正方形结构的边长为0.4-0.5m，优选为0.4m，且外围支撑骨架1采用不锈钢管、镀锌管或螺纹钢筋固定而成，也可采用厚度为1cm、宽度为5.0-8.0cm的pvc板材裁剪而成，外围支撑骨架1优选采用φ10mm的螺纹钢筋焊接而成，外围支撑骨架1的长度方向每隔0.4-0.5m设置有与外围支撑骨架1材质相同的加强筋，用于增加外围支撑骨架1的强度，外围支撑骨架1的长度方向优选每隔0.4m设置有与外围支撑骨架1材质相同的加强筋，外围支撑骨架1与加强筋之间采用镀锌或涂塑网连接形成内围透水网，本实施例中内围透水网采用镀锌钢丝网制成，并进行再穿丝，网孔为方形，且内围透水网网孔直径小于填料粒径，设置于外围支撑骨架1上表面和两端的透水网预留有开孔，用于安装植物系统和传输管路系统，本实施例中外围支撑骨架1上表面和两端的透水网上预留的开孔直径为160mm。
内部填料系统2为组合内部填料系统，组合内部填料系统包括火山石填料、沸石填料或陶粒填料，根据不同场所应用粒径2-8cm的天然沸石填料、火山岩填料和人工陶粒填料中的一种或按照一定的体积比应用粒径2-8cm的天然沸石填料、火山岩填料和人工陶粒填料中的几种，本实施例中组合内部填料系统包括按照体积比2:1混合的火山石填料和沸石填料，火山石填料和沸石填料的粒径均为4-6cm。
传输管路系统包括传输横管9和投加竖管5，投加竖管5通过一三通连接件10垂直连通于传输横管9，投加竖管5的高度高于水位高度0.1m，在本实施例中投加竖管5的高度为0.8m，微生物可经投加竖管5进入传输管路系统内，传输横管9贯穿滤解带框架系统的两端，投加竖管5与植物栽植管6将传输横管9分为长度均为0.4m的三段，两端段传输横管9和中间段传输横管9的侧壁均设置有穿孔区，穿孔区包括多个分散孔3，且穿孔区宽度为0.15m，孔径也为3mm。另外，传输横管9的两端段伸出滤解带框架系统形成伸出部11，伸出部11长度为0.2m，伸出部11用于连通相邻两滤解带模块，相邻两滤解带模块的伸出部11通过等径直通接头胶接连接为一体。
植物系统包括植物栽植管6、栽植基质7和挺水植物8，植物栽植管6通过一三通连接件10垂直连通于传输横管9，植物栽植管6的高度为0.6m，且植物栽植管6内设置有尼龙网，尼龙网用于承载栽植基质7，栽植基质7用于为挺水植物8提供生长所需的养料，本实施例中栽植基质7为沸石，粒径为2mm，装填高度为距离植物栽植管0.45m处向植物栽植管6顶端装填。
传输横管9和内部填料系统之间设置有缓冲层4，缓冲层4通过固定钉固定于传输横管9的外部，缓冲层4为椰丝材料透气层或者三维网护坡材料透气层，本实施例中透气层为聚酰胺三维网垫。
植物栽植管6的侧壁上开设有多个植物根系伸长孔12，植物根系伸长孔12距离植物栽植管6顶端的距离为0.35-0.50m，穿孔宽度为0.15m，孔径为3-5mm。
挺水植物8为芦苇类挺水植物8、菖蒲类挺水植物8或香蒲类挺水植物8，挺水植物8优选为菖蒲类挺水植物8，且菖蒲类挺水植物8的根部距离植物栽植管6顶端的距离为0.35m，且每个植物栽植管6内栽植2-3株菖蒲类挺水植物8。
在具体的工作过程中按照实际情况串联拼接多个滤解带模块，单个滤解带模块可在岸上组装后吊装于直立硬质驳岸水下基础平台上，如水位降低使得硬质驳岸基础平台露出水面时，可直接在平台上进行组装，便于运输和施工，安装过程首先将滤解带框架系统安放于基础平台上，一侧紧贴直立硬质驳岸，滤解带框架系统的上端不封盖，根据外围支撑骨架1的横断面尺寸、传输管路系统和植物系统的直径等，先装填部分内部填料系统，然后安装传输管路系统、植物系统以及缓冲层4，再继续装填填料，然后安装滤解带框架系统的上盖并扎紧，滤解带模块主体安装完毕后，进行栽植基质7装填和挺水植物8栽植。滤解带模块间可用同径接头进行拼接安装。一般直立硬质驳岸建设于城镇中，水流冲击较小，如遇水流冲击较大区域，则需间隔0.5-1.0m进行固定，固定方式利用直立防汛墙与基础平台间夹角，采用钢丝绳捆绑生物滤解带装置，两端用膨胀螺栓固定。
本发明提供的用于直立硬质驳岸的生物滤解带装置作用机理分为两个方面：一是在常态情况下，生物滤解带装置内部填料系统2具有富集和吸附作用，对直立硬质驳岸上排污口排污及局部水体污染物有部分去除作用，并可稳定局部水体水质，同时内部填料系统2的存在为微生物、浮游生物和底栖动物等提供了聚集、栖息和演替的场所，局部可形成微环境生态结构，在增加直立硬质驳岸滨水带生物活性的同时，改善水体局部生境条件，通过微生物降解作用，促进局部水体水质改善，延长内部填料系统2使用时间，并最终成为滨水带稳定的生境、生物、生态结构。植物系统的存在，增加了植物对污染物的吸收作用，同时利用根系的泌氧等作用，提高根际区填料的有益微生物群落总量和多样性，也可以起到处理和稳定水质、提高生态功能的目的，在常态情况下，利用生物滤解带装置的富集作用、吸附作用、植物吸收作用和微生物降解作用，提高直立硬质驳岸滨水带生物活性、改善和稳定水质，改变原有直立硬质驳岸滨水带生物活性低下的现状，提升水体滨水带的生态功能，增强直立硬质驳岸水体景观效果；二是在水体突发严重污染情况下，利用投加竖管5投加微生物，通过内部填料系统2以及植物根系的分散作用和栖息功能，改变传统直接投加于水体的方式，更有效的发挥微生物的降解作用，为应急处理污染提供条件。生物滤解带装置最终成为水体驳岸的一部分，成为生境改善、水质净化、生态提升的场所，持续发挥净化、稳定、调节的环境功能和生态功能，提升滨水带的景观功能。
生物滤解带装置的实际运行效果表明，在常态静水情况下，装置安装完成7天后，对总氮(tn)的去除率达到37％，对总磷(tp)的去除去除率达到52％，同时，装置区域水体好氧微生物菌群数量较5.0m处水体高出1个数量级，其对污染物净化效果及生物活性达到了设计要求。运行2年后，可对装置部分填料进行清洗或更换。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。