一种多功能河道生态拦截带及其净化水质的方法与流程

1.本发明涉及河道治理领域，具体涉及一种多功能河道生态拦截带及水质其净化方法。


背景技术：

2.水资源与城镇现代化建设息息相关，城镇中的水资源多分布在河道湖泊中，但是随着现代化建设的迅速发展以及居民聚集所产生的污染物爆发性排放，河道湖泊污染现象严重，加之早期的城镇建设中并未充分考虑到河道湖泊水资源的利用，有些城镇河道湖泊水循环能力弱，水体流动性差，河道湖泊环境得不到改善，很大程度上影响到了城镇水资源的利用。
3.拦截带是一种布置在河道水面，漂浮于水面上，随水位升降而升降，用于拦截大于一定尺寸规格漂浮物的装置。该装置因地制宜，采用化学与物理相结合的防止进行生态系统治理，让河道治理长期可靠，处理效率高，处理效果好。目前工程上使用的拦截带主要由若干个同规格的浮箱及牵引绳组成，所有浮箱均与牵引钢丝绳连接成一排。浮箱漂浮于水面上，其结构为箱形或圆筒形，主要用于拦截漂浮物；牵引绳为连接、固定浮箱而设置。但是目前的工程上使用的拦截带只是简单的利用浮箱拦截漂浮物，占用河道空间的同时，无法提供足够的净化作用。此外，浮箱随着漂浮物一起漂浮在水面上影响河道美观。
4.申请号为202010406494.9的中国申请专利中，设置有控制组件和截污过滤组件，该方案中的生态拦截带功能局限，只能进行污染物的拦截，并且实际操作由于水的浮力，装置对挡板质量要求大，而且挡板不利于生态环境中动物的迁徙，因此难以适应所有河道生态系统；申请号为201920871352.2的中国申请专利中，设置有生态浮床、浮桶和过滤箱体，组成多级悬浮河流净化系统，并未充分考虑到河道动物生存情况，也没有预料河道垃圾对该多级悬浮河流净化系统的缠绕破坏；申请号为202122147422.x的中国申请专利中，通过铺设生态填料层于河湖岸坡表面实现生态拦截，但是该方案需要对河湖岸坡表面进行改造，工程量巨大，且不适用于大多数河道环境；申请号为201911025666.1的中国申请专利中，设置有梯形生态拦截带结构，用于隔离干净河道与污染河道，坡层与填料层底部分别延伸至河底，该方案成本造价成本不高，但是对河道要求高，需要有能够提供该拦截带固定的基底平面以及足够大的河道基底空间，难以适用于所有河道；申请号为202121662147.9的中国申请专利中，设置有生态拦截带结构领域，在拦截底两侧建造拦截坡，在拦截底和拦截坡铺设鹅卵石层，该方案工程量巨大，需要对河道流经的河底全部进行改造，耗费时间多，花费成本高。
5.即，现有技术中对于河道生态拦截带的设置，多采用沿河道坡道建立拦截坡或者仅设置有功能单一的悬浮装置，具有河道水上和水下空间利用不合理、对不同尺寸的河道适应能力差、治理速度满、治理效果差、美观程度低的问题。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种多功能河道生态拦截带及水质其净化方法，用于改变传统河道生态拦截装置功能单一的问题，用于解决生态拦截带对河道水上和水下空间利用不合理、对不同尺寸的河道适应能力差、治理速度慢、治理效果差、美观程度低的问题。
7.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
8.一种多功能河道生态拦截带，包括：浮床载体、根系腔、弹性伸缩装置、净化腔以及拦截板；
9.所述多功能生态拦截带整体呈上下结构式安装，以所述浮床载体为基顶，所述根系腔安装在所述浮床载体底部，所述净化腔通过所述弹性伸缩装置伸缩连接于所述根系腔底部；所述拦截板呈空心半球体并安装在所述多功能河道生态拦截带迎水面，所述拦截板球心正对水流方向；
10.所述浮床载体用于设置绿化盆栽，使得当所述多功能河道生态拦截带漂浮在水面上时所述绿化盆栽的枝叶暴露在空气中，且所述述绿化盆栽的植物根系存储于所述根系腔中；
11.所述净化腔包括两侧的常规净化腔和中间的曝气强化净化腔，所述常规净化腔和所述曝气强化净化腔均由上位腔和位于所述上位腔下方的下位腔两部分组成；所述常规净化腔的上位腔为空心腔体，所述常规净化腔的迎面和背水面开合可控且前后贯通，所述常规净化腔的下位腔填充固定化兼性厌氧菌菌藻填料；所述曝气强化净化腔的上位腔与下位腔连通处为具有一大口和一小口的喇叭状，所述大口位于所述曝气强化净化腔的上位腔与所述曝气强化净化腔的下位腔交界处，所述小口伸入所述曝气强化净化腔的上位腔内部，所述曝气强化净化腔的上位腔填充立体空心填料，所述曝气强化净化腔的下位腔底部设置有1-2排微孔曝气装置。
12.进一步的，所述常规净化腔和所述曝气强化净化腔的上位腔和下位腔均是规格为直径30-50cm、高度80-100cm的空心圆柱体，所述上位腔和所述下位腔分别通过连通管串联，所述连通管中间设置有截止阀，所述连通管的开合可控。
13.进一步的，2个所述常规净化腔和1个所述曝气强化净化腔为一个组合，多个所述组合通过尼龙绳依次串联紧固，沿岸边往河道中心的方向依次铺设。
14.进一步的，所述根系腔和所述上位腔之间、所述上位腔和所述下位腔之间均通过若干个所述弹性伸缩装置连通，所述弹性伸缩装置的长度根据所述河道生态拦截带在河道中的深度可调。
15.进一步的，所述弹性伸缩装置的长度为10-50cm。
16.进一步的，所述浮床载体、所述根系腔、所述净化腔和所述弹性伸缩装置为环保材质。
17.进一步的，所述浮床载体与所述净化腔的底部与周边设置有配重连接装置。
18.进一步的，所述根系腔和所述净化腔壳体表面密布微孔。
19.进一步的，所述根系腔顶部两侧和下位腔中部两侧均设有固定栓，所述固定栓通过一根5-10cm宽的固定带绷紧连接。
20.进一步的，所述的河道生态拦截带进行净化水质的方法，包括：
21.当河道水体呈轻度污染时，所述常规净化腔和所述曝气强化净化腔上位腔之间、
下位腔之间的连通管保持关闭；
22.当河道水体呈中度污染时，所述常规净化腔和所述曝气强化净化腔上位腔之间、下位腔之间的连通管均打开；
23.当河道水体呈重度污染或需要应急处理时，所述常规净化腔和所述曝气强化净化腔上位腔之间、下位腔之间的连通管均打开，同时所述常规净化腔的上位腔填充微生物菌剂，并关闭迎水面和背水面面板；
24.当河道氨氮浓度较高时，只将所述常规净化腔和所述曝气强化净化腔下位腔之间的连通管打开。
25.有益效果：
26.由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种多功能河道生态拦截带及水质其净化方法，使用所述浮床载体、所述根系腔、所述弹性伸缩装置、所述净化腔以及所述拦截板作为核心部件。所述河道生态拦截带垂直于水平面放置并漂浮在水面，同时在所述浮床载体上设置绿化盆栽，其植物根系腔存储在所述根系腔中，实现美观的作用。所述净化腔包括常规净化腔和曝气强化净化腔，根据河道和水体污染程度的不同改变所述常规净化腔和曝气强化净化腔连接方式并在所述常规净化腔和曝气强化净化腔填充不同填充物，以此达到净化水体、河道的目的。所述拦截板呈空心半球体并安装在所述河道生态拦截带迎水面，所述拦截板球心正对水流方向，能够对漂浮物进行遮盖，减少漂浮物的堆积造成对景观的不良影响。本发明改变了传统拦截带只拦污的功能，集拦污、净水和营造景观于一体，同时根据河道水体的污染程度，调整局部构造，便可达到快速便捷、高效低碳的治理效果。本发明的折叠式伸缩装置可使生态拦截带适应不同的水深，适用范围广。本发明的空心半球拦截装置，在拦污的同时遮盖漂浮物，减少对景观的影响，加上在浮床载体上种植水生植物，加强景观效果。
27.本发明的河道生态拦截装置功能丰富，实现了合理利用河道水上和水下空间，对不同尺寸的河道适应能力强、治理速度快、治理效果好、美观程度高。
28.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
29.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
30.附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
31.图1为本技术实施例中一种多功能河道生态拦截带正视结构示意图；
32.图2为本技术实施例中一种多功能河道生态拦截带侧面连接方式结构示意图；
33.图中，各附图标记的含义如下：
34.浮床载体1；根系腔2；弹性伸缩装置3；净化腔4；常规净化腔41；曝气强化净化腔42；固定栓5；固定带6；拦截板7；截止阀8。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
36.本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
37.本发明的实施例中设计了一种多功能河道生态拦截带，根据河岸到河中心的深浅变化相应调整拦截带水下部分的入水深度，合理利用河道水上和水下空间，同时根据河道水体的污染程度，调整局部构造，便可达到快速便捷、高效低碳的治理效果，具有集拦污、净水和营造景观于一体的特点。本发明改变传统拦截带只拦污的功能，集拦污、净水和营造景观于一体，适用范围广。同时采用空心半球拦截装置，拦污的同时遮盖漂浮物，减少对景观的影响，加上在浮床载体上种植水生植物，加强景观效果。
38.在本实施例中，一种多功能河道生态拦截带，包括：浮床载体1、根系腔2、弹性伸缩装置3、净化腔4以及拦截板7。
39.所述多功能生态拦截带整体呈上下结构式安装，以所述浮床载体1为基顶，所述根系腔2安装在所述浮床载体1底部，所述净化腔4通过所述弹性伸缩装置3伸缩连接于所述根系腔2底部；所述拦截板7呈空心半球体并安装在所述多功能河道生态拦截带迎水面，所述拦截板7球心正对水流方向；
40.所述浮床载体1用于设置绿化盆栽，使得当所述多功能河道生态拦截带漂浮在水面上时所述绿化盆栽的枝叶暴露在空气中，且所述绿化盆栽的植物根系存储于所述根系腔2中；
41.所述净化腔4包括两侧的常规净化腔41和中间的曝气强化净化腔42，所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42均由上位腔和位于所述上位腔下方的下位腔两部分组成；所述常规净化腔41的上位腔为空心腔体，所述常规净化腔41的迎面和背水面开合可控且前后贯通，所述常规净化腔41的下位腔填充固定化兼性厌氧菌菌藻填料；所述曝气强化净化腔42的上位腔与下位腔连通处为具有一大口和一小口的喇叭状，所述大口位于所述曝气强化净化腔42的上位腔与所述曝气强化净化腔42的下位腔交界处，所述小口伸入所述曝气强化净化腔42的上位腔内部，所述曝气强化净化腔42的上位腔填充立体空心填料，所述曝气强化净化腔42的下位腔底部设置有1-2排微孔曝气装置。
42.在本实施例中，所述大口位与小口位均设计为喇叭状，该构造可使下位腔的曝气
装置产生更强的上升气流，当采用中空结构的立体空心填料作为好氧生物的载体时，所述上升气流使得所述立体空心填料悬浮在水中，提高上位腔的流化效率。此时所述立体空心填料内部生长厌氧菌，所述厌氧菌产生反硝化作用可以脱氮；所述立体空心填料外部生长好氧菌，去除有机物；整个处理过程中同时存在硝化与反硝化过程，提高处理效果。此外，在距离微孔曝气装置上方5-10cm处水平设置有仿生水草，所述仿生水草漂浮长度达10-15cm，所述仿生水草强化硝化反应的同时，起到高效除磷的效果。
43.所述上位腔和所述下位腔之间的连接方式与所述根系腔2与所述净化腔4连接方式相同，都是如图2所示方式进行连接，通过1-3个所述弹性伸缩装置3进行连通，通过调节所述弹性伸缩装置3的长度控制所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42在河道中的深度，对不同污染程度的水体进行设置不同空间位置的所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42并调整所述净化腔4的填充物，实现净化的目的。
44.所述弹性伸缩装置3的长度为10-50cm；所述上位腔和所述下位腔的规格一致，均是规格为直径30-50cm、高度80-100cm空心圆柱体，在实际应用中，具体规格须根据河道实际环境选用，可在工厂预制装配，现场安装。在某些实施例中，所述根系腔2和所述上位腔之间、所述上位腔和所述下位腔之间的连接方式为热熔连接，热熔连接具有连接简便、使用年限久、不易腐蚀等优点，能更好地适应在不同河道水体环境下对连接处稳定性的需求。
45.在本实施例中，所述拦截板7球心与所述所述浮床载体1的重心共线，如图1所示，所述拦截板7上半部分与所述所述浮床载体1的上半部暴露在水面之上，所述拦截板7下半部分与所述所述浮床载体1的下半部隐藏在水面之下。所述拦截板7一方面能够实现对漂浮物的拦截，将漂浮在河面上的杂物全部拦截在拦截板内部；另一方面所述拦截板7可以遮盖拦截的漂浮物，每隔一段时间，通过人工打捞清除堆积的杂物，加之在浮床载体1上种植具有美观作用的水生植物，进一步加强景观效果。
46.以所述浮床载体1为基顶，所述根系腔2安装在所述浮床1底部，所述根系腔2顶部两侧和下位腔中部两侧均设有固定栓5，所述固定栓5通过一根5-10cm宽的固定带6绷紧连接，以保持整个所述净化腔4的稳定和固定。
47.所述净化腔4通过所述弹性伸缩装置3伸缩连接于所述根系腔2底部，所述弹性伸缩装置3用于调节所述根系腔2与所述净化腔4之间的距离，根据水体和河道中污染程度与污染物所在的深度调节所述弹性伸缩装置3，让所述净化腔4下落到污染密集区域进行净化。
48.其中，所述常规净化腔41的上位腔为空心腔体，所述常规净化腔41的上位腔为应急净化专用，一般情况下可空置不用。所述常规净化腔41的迎面和背水面开合可控且前后贯通，方便水生生物通行。如果河道某个区域或者某段出现突发重度污染，例如周边发生泄漏或者污水处理不当排出时，在该上位腔填充有高效微生物菌剂，同时关闭迎水和背水的一面，快速、强力地处理污染水体。所述常规净化腔41的下位腔为厌氧处理专用，填充固定化兼性厌氧菌菌藻填料。
49.所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42的上位腔和下位腔分别通过连通管串联，所述连通管中间设置有截止阀8，如图2所示，所述连通管的开合可控，在实际净化过程中，根据水体、河道污染程度的不同，对所述连通管、所述截止阀8进行开合的控制。此外，2个所述常规净化腔41和1个所述曝气强化净化腔42做为一个组合，多个所述组合通过尼龙
绳依次串联紧固，沿岸边往河道中心的方向依次铺设，铺设效果视河道大小、水体污染程度而定，铺设完毕，河道更具美观性，同时实现水体污染的防治作用。
50.在某些实施例中，所述浮床载体1、所述根系腔2、所述净化腔3和所述折弹性伸缩装置4为环保pe材质，pe材质无味、无毒、无光泽，化学性质较为稳定，具有耐低温、耐腐蚀的特点，因此使用环保pe材质能够将所述多功能河道生态拦截带适用于多种环境且能够长时间使用。
51.在本实施例中，所述浮床载体1与所述净化腔4的底部与周边设置有配重连接装置，通过改变所述配重连接装置的重量，适应不同水体的浮力大小，使得所述生态拦截带应用于多个环境。
52.在本实施例中，所述根系腔2和所述净化腔3壳体表面密布微孔，该微孔用于壳体内部贯通水体并阻碍其他物质进入壳体。
53.本实施例还提出一种多功能河道生态拦截带的净化水质的方法，包括：
54.当河道水体呈轻度污染时，所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42上位腔之间、下位腔之间的连通管无需打开，此时所述根系腔2进行根际-微生物联合作用，所述常规净化腔41的下位腔进行厌氧反硝化反应，所述曝气强化净化腔42的下位腔整体进行好氧处理，上位腔悬浮填料内部进行反硝化反应，外部进行硝化反应；
55.当河道水体呈中度污染时，所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42上位腔之间、下位腔之间的连通管均打开，净化腔内部水体相互贯通，形成内部微循环，强化脱氮除磷，进行受污染水体的处理；
56.河道水体呈重度污染(或者是需要应急处理)时，所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42上位腔之间、下位腔之间的连通管均打开，同时所述常规净化腔41的上位腔填充微生物菌剂，关闭迎水面和背水面面板，进行受污染水体的处理；
57.当河道氨氮浓度较高时，只将所述常规净化腔41和所述曝气强化净化腔42下位腔之间的连通管打开，所述曝气强化曝气腔42中微孔曝气装置产生的部分含氧气泡通过连通管进入两侧的所述常规净化腔41下位腔，部分固定化菌藻填料在好氧环境进行硝化反应，将大量的氨氮转换成硝氮，从而加快水体氨氮污染的治理。
58.本发明提供的一种多功能河道生态拦截带及净化的方法，改变了传统拦截带只能拦截污染物却无法处理污染物的现状。根据河道水体的污染程度，利用伸缩装置调整局部构造，使得所述多功能生态拦截带适应不同的水体环境，合理利用河道水上和水下空间，适用范围更广。同时，拦截装置采用空心半球状，在拦污的同时起到遮盖漂浮物的作用，减少了对河道现有景观的影响；此外，增添了能够种植水生植物的装置，起到了加强景观效果的作用。所述多功能河道生态拦截带能够适应多种水体且适应能力强、治理速度快、治理效果好、美观程度高，集拦污、净水和营造景观于一体，具有创造性、新颖性与实用性。
59.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。