一种砷污染河流的梯级坝净化系统的制作方法

1.本实用新型涉及堤坝净化系统，特别是一种砷污染河流的梯级坝净化系统。


背景技术：

2.砷在自然界普遍存在，多以硫化物形态与多种金属矿石共生。当矿物被开采后暴露在空气中﹐经过氧化风化等一系列作用,矿区就成了砷污染源。在早期开采但已废弃的含砷矿山，废弃的尾砂和开挖暴露的矿区，由于氧化和雨水淋溶左右，导致砷进入环境中,对下游河流及其沿岸造成污染，对周边居民生命财产安全造成了严重威胁。
3.目前对砷污染河流的处理净化技术主要为针对突发性河流水体砷污染事故的应急处理措施，主要采用吸附技术，具体形式有铁丝网吸附笼，吸附坝，悬挂式吸附船等。吸附技术存在吸附剂饱和后吸附剂更换的问题，尤其是处理高浓度砷污染水体时，吸附剂的更换将更为频繁。废弃的含砷矿山对下游河道的污染是一个长期的过程，因此吸附技术不宜单独用于处理砷污染河流，因此，亟需开发处理效果好、运行成本低的砷污染河流技术。
4.公开号为cn108623010b的专利公开了一种净化垂直流人工湿地含砷微污染水源的方法，所述方法包括如下步骤：s1：在湿地基质开设过水通道以形成吸水部，并在过水通道的底部放置过滤层；s2：在过滤层上放置第一滤池，第一滤池内放置有至少包含水铁矿的第一填料；所述第一滤池与过滤层的高度之和低于所述过水通道的高度；s3：在第一滤池上叠放第二滤池，并在第二滤池内放置第二填料，所述第二填料的上部突出于所述过水通道；所述第二填料为用于固定和培育蜈蚣草的固体颗粒和水铁矿的混合物；
5.s4：在所述第二填料上移植蜈蚣草，利用水铁矿和蜈蚣草对水源中的砷进行吸附、富集和转化。本发明提供的方法可充分利用水铁矿和蜈蚣草的富集作用，大大降低砷的含量。该专利仅设置了一道过水通道，从下至上在过水通道中填充过滤层、过水通道、第一填料、第二填料，在第二填料中种植蜈蚣草，当填料饱和后，更换填料较复杂，且净化效果还有待进一步提升。该专利中第一填料和第二填料均为砷吸附材料，包括水铁矿、石英砂中的一种或两种，第二填料即可以吸附砷，又可以种植蜈蚣草。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种砷污染河流的梯级坝净化系统，提高砷污染河流水体的处理效果。
7.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种砷污染河流的梯级坝净化系统，包括沿砷污染河流从上游至下游依次设置的跌水堰、第一级拦截坝和透水坝，所述透水坝中为填充有砷吸附材料，所述跌水堰与所述第一级拦截坝之间的河道底部和岸坡铺设有石灰石层。
8.砷污染河流经过跌水堰使河水复氧，促进亚砷酸离子氧化成砷酸根离子。石灰石层不仅能调节废水的ph值，而且使河水中的砷化物与石灰形成溶解度较小的亚砷酸钙和砷酸钙，亚砷酸钙和砷酸钙逐渐沉淀在河道底部，清水从拦截沉淀坝坝顶流入下游河道，砷吸
附材料再进一步地对废水中的砷进行吸附。
9.进一步地，所述透水坝包括第二级透水坝和第三级透水坝，所述第二级透水坝中填充有第一砷吸附材料，所述第三级透水坝中水平设置有筛板，所述第三级透水坝从下至上分别填充有第二砷吸附材料和种植基质，所述种植基质中种植有蜈蚣草。通过多级砷吸附材料和蜈蚣草，对废水中的砷进行多次吸附或吸收处理。第一砷吸附材料、第二砷吸附材料可采用公开号为cn108623010b的专利的水铁矿、石英砂中的一种或两种。
10.进一步地，所述筛板设于蓄水深度上方20-40cm，既保证了种植层能通过毛细管作用保持一定的水分，也避免了蜈蚣草的根长期浸泡在水环境中而生长不良。
11.进一步地，第二砷吸附材料的粒径为6mm～10mm，种植基质的粒径为5mm～8cm。
12.进一步地，所述第二级透水坝设置有加料门，便于对饱和吸附的第一砷吸附材料进行更换。
13.进一步地，所述跌水堰设置多道，提升砷污染河水的复氧氧化效果。
14.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
15.(1)利用自然落差在河道上依次建立多道跌水堰、第一级拦截坝、第二级透水坝和第三级透水坝，同时利用跌水堰和梯级坝的跌水复氧氧化、中和沉淀、吸附处理和植物净化等综合作用和深度处理方法，能提高砷污染河流水体的处理效果，简化运行处理难度，降低成本，简单实用，高效环保，减少含砷矿山下游的砷污染河流对生态环境的破坏，具有良好的经济和社会效益。
16.(2)通过袋装生石灰构建跌水堰，利用镀锌铁丝网和金属填料框分别构建第二级透水坝和第三级透水坝，施工简单，可节约成本，快速高效，适应性广；第三级透水坝放置金属填料框，侧面可打开，当长期运行时，方便更换金属填料框内砷吸附材料，保障处理效果。
17.(3)利用蜈蚣草的砷富集能力处理第三级透水坝来水中的较低浓度的砷。蜈蚣草种植层，位于第三级透水坝蓄水深度上方约30cm，既保证了种植层能通过毛细管作用保持一定的水分，也避免了蜈蚣草的根长期浸泡在水环境中而生长不良，同时在生长层中添加营养型基质颗粒，可使蜈蚣草长势和砷富集处理效果良好。
附图说明
18.图1为无动力净化系统的处理砷污染河流的流程框图；
19.图2为一种砷污染河流的无动力净化系统的示意图。
20.图中：1、跌水堰；2、第一级拦截坝；3、第二级透水坝；3-1、填料框；3-2、第一砷吸附材料；4、第三级透水坝；4-1、镀锌铁丝网；4-2、筛板；4-3、第二砷吸附材料；4-4、种植基质；4-5、蜈蚣草。
具体实施方式
21.如图1-图2所示，本实用新型一实施例中一种砷污染河流的梯级坝净化系统，包括沿砷污染河流从上游至下游依次设置的跌水堰1、第一级拦截坝2和透水坝，由呈自然落差的梯形状分布。第一级拦截坝2上游堆砌多道由装袋生石灰构成的跌水堰1。所述透水坝包括第二级透水坝3和第三级透水坝4，所述第二级透水坝3中填充有第一砷吸附材料3-2，所述第三级透水坝4中水平设置有筛板4-2，所述第三级透水坝4从下至上分别填充有第二砷
吸附材料4-3和种植基质4-4，所述种植基质4-4中种植有蜈蚣草4-5。第二砷吸附材料4-3的粒径为6mm～10mm，种植基质4-4的粒径为5mm～8cm。所述第二级透水坝3设置有加料门。所述筛板4-2设于蓄水深度上方20-40cm。所述跌水堰1与所述第一级拦截坝2之间的河道底部和岸坡铺设有粗石灰石层5。
22.第二级透水坝3由地基上设置的填料框堆叠而成，填料框材料为耐酸耐氧化的金属，如镀锌铁，不锈钢，本实施例选用镀锌铁填料框3-1堆叠而成，镀锌铁填料框3-1内放置砷吸附材料。砷吸附材料可选用铁矿石、活性氧化铝、负载型铁基材料。具体的，填料框3-1外侧面可向外打开，以便置换填料。所述砷吸附材料为粒径8mm～15mm的活性氧化铝。第三级透水坝4由地基上设置的两道竖直镀锌铁丝网4-1构成填料空间，填料空间由一筛板4-2分成第二砷吸附材料4-3和种植基质4-4，第二砷吸附材料4-3位于底部，填筑6mm～10mm的钢渣，填筑高度对应蓄水深度；种植基质4-4位于顶部，填筑营养型基质颗粒和5mm～8cm钢渣，填筑高度30cm。种植基质4-4顶部种植砷超富集植物蜈蚣草4-5，具体为3～4片新叶的蜈蚣草幼苗。
23.一种利用三级梯级坝净化砷污染河流的工艺，它包含以下步骤：
24.(1)氧化处理：跌水堰使河水复氧，促进亚砷酸离子氧化成砷酸根离子。
25.(2)中和沉淀处理：跌水堰的生石灰和第一级拦截坝坝前河道底部和岸坡粗石灰石层，调节废水的ph值。河水中的砷化物与石灰形成溶解度较小的亚砷酸钙和砷酸钙，第一级拦截坝坝前水流变缓，亚砷酸钙和砷酸钙逐渐沉淀在河道底部，清水从拦截沉淀坝坝顶流入下游河道。
26.(3)吸附处理：第二级透水坝和第三级透水坝中填筑的吸附材料吸附去除水体中的砷。
27.(4)植物净化：在第三级透水坝坝顶种植砷超富集植物蜈蚣草，利用蜈蚣草茂盛的根系富集和转化水体中的砷，而进一步降低喝水中砷的浓度。蜈蚣草种植层，即种植基质，位于蓄水深度上方约30cm，既保证了种植层能通过毛细管作用保持一定的水分，也避免了蜈蚣草的根长期浸泡在水环境中而生长不良。
28.本实用新型利用自然落差在河道上依次建立多道跌水堰、第一级拦截坝、第二级透水坝和第三级透水坝，同时利用跌水堰和梯级坝的跌水复氧氧化、中和沉淀、吸附处理和植物净化等综合作用和深度处理方法，提高砷污染河流水体的处理效果，简化运行处理难度，降低成本，减少含砷矿山下游的砷污染河流对生态环境的破坏。