一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，包括进口布水区(1)，出口布水区(2)，还包括位于进口布水区(1)和出口布水区(2)之间的生态填料床主体部分(3)，所述生态填料床主体部分(3)从下往上依次设有防渗层(3?1)，空气管承托层(3?2)，页岩填料层(3?4)，混合填料层(3?5)，不饱和炭填料层(3?6)，细砂保护层(3?7)，改良营养土层(3?8)以及挺水植物层(3?9)，所述空气管承托层(3?2)内设有空气管(3?3)。该生态填料不堵塞，且去除TP(总磷)、TN(总氮)效果好。
【专利说明】
一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床
技术领域
[0001]本实用新型属于河道治理领域，进一步是指一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床。
【背景技术】
[0002]随着城镇社会经济的发展，人口剧增、资源速度消耗、生态环境恶化等情况日益突出，城镇河流的污染已经严重威胁到人民的生命安全与国家的可持续发展。目前，国内城镇河流水环境问题严重，“有河皆干，有水皆污”的状况普遍存在。城镇河流水环境主要存在水质受到严重的有机物污染、底泥对水质的严重污染、支流对干流的污染、不利的水动力条件加剧水质污染、航运影响水质和景观等问题。
[0003]由于以上原因，被污染的河流亟待治理，在河道治理中，为了减轻下游河流的污染和改善水质，采用原水水体交换净化工程是一种可靠的方案，在此方案实施过程中，当前一般采用传统级配砾石的人工湿地。
[0004]传统级配砾石的人工湿地存在以下缺点:
[0005](I)湿地容易堵塞
[0006]从目前查阅到的各种论文和资料表明，各类人工湿地处理系统的实验室研究均取得不错的效果，但是要在工程中应用仍缺乏足够的可靠参数和依据，因此工程中应用的人工湿地依旧以旧的传统类型的湿地为主，湿地结构、布置、填料类型和方式，植物种类和种植分布均依靠现有工程经验进行设计，湿地堵塞依然是人工湿地系统目前潜在的最主要问题。从目前已建成人工湿地工程的运行情况看，随着运行时间的延长，湿地均存在不同程度的堵塞、湿地水位上升，通量下降，处理能力降低的问题。
[0007](2)脱氮能力不足
[0008]随着对河水处理要求的提高，人工湿地也从最初主要用于处理河水中悬浮物和有机物逐渐脱氮除磷方向发展。与磷在人工湿地中主要借助基质吸附与沉淀作用去除不同，氮在人工湿地中主要依靠微生物的硝化/反硝化作用去除。
[0009]人工湿地有着公认的脱氮潜能，但实际运行的人工湿地脱氮效率一般不超过50%。虽然近年来，国内外学者从不同领域对人工湿地中生物脱氮机理做了大量的研究工作，从不同角度如湿地微生物、湿地植物、湿地基质、湿地工艺参数优化和运行方式改变等方面对人工湿地的运行特性及处理效果进行了广泛研究，但湿地对氮的去除效果仍未有明显改善。目前，从微生物学角度研究氮转化功能微生物及酶在湿地中的时空分布与氮去除率的关系;从植物生理学角度、土壤化学角度研究湿地生境特性对氮去除的影响;从工程设计及工艺参数角度研究生物脱氮作用等，已为进一步深入探索人工湿地氮去除机理奠定了重要的基础。但人工湿地脱氮因涉及微生物、基质、植物等因素，其复杂性决定了人工湿地中氮的转换和去除机理还远不清晰，这就制约了湿地实际脱氮性能的改进。
【实用新型内容】
[0010]针对现有技术的不足，本实用新型提供与传统人工湿地有区别的一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，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。
[0011]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0012]一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，包括进口布水区，出口布水区，还包括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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]所述改良营养土是选用粉煤灰占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。
[0017]所述挺水植物种植包括香蒲、石菖蒲、水葱、千屈菜等。
[0018]本实用新型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。
[0019]和传统的人工湿地相比，本实用新型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。
【附图说明】
[0020]图1是一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床的平面结构示意图；
[0021]图2是图1的A-A剖面图；
[0022]在图中
[0023]1-进口布水区；1_1_进水管；1_2-进口布水区石笼；1_3-进口布水区穿孔板。
[0024]2-出口布水区；2-1-出水管;2-2-出口布水区石笼;2_3_出口布水区穿孔管。
[0025]3-生态填料床主体部分；3-1-防渗体;3-2-空气管承托层；3_3_空气管；3_4_页岩填料层;3-5-混合填料层;3-6-不饱和炭填料层;3-7-细砂保护层;3-8-改良营养土层;3-9- 挺水植物层。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本实用新型做进一步的说明
[0027]如图1、图2所示，一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，包括进口布水区I，出口布水区2，还包括位于进口布水区I和出口布水区2之间的生态填料床主体部分3，所述生态填料床主体部分3从下往上依次设有防渗层3-1，空气管承托层3-2，页岩填料层3-4，混合填料层3-5，不饱和炭填料层3-6，细砂保护层3-7，改良营养土层3_8以及挺水植物层3-9，所述空气管承托层3-2内设有空气管3-3。
[0028]所述进口布水区I进水端顶部设有进水管1-1，所述进口布水区I内部设有进口布水区石笼1-2，所述进口布水区与生态填料床主体部分3交界处设有进口布水区穿孔板1-3。[0029 ] 所述出口布水区2出水端底部设有出水管2-1，所述出口布水区2内部设有出口布水区石笼2-2，所述出口布水区2与生态填料床主体部分3交界处设有出口布水区穿孔板2-3。
[0030]下面做更进一步的说明。
[0031]所述的进口布水区I的首端池壁和进口布水区穿孔板1-3组成池腔，池腔内满填进口布水区石笼1-2(金属网内置80?10mm的石块)，顶部进口布水区石笼1-2内设置进水管1-1。进口布水区穿孔板1-3材质为钢板，厚度为10mm，采用环氧富锌防腐。钢板穿孔孔径为50mm，孔间距为100_。
[0032]所述出口布水区2的末端池壁和出口布水区穿孔板2-3组成池腔，池腔内满填出口布水区石笼2-2(金属网内置60?80mm的石块)，底部出口布水区石笼2_2内设置出水管2_1。出口布水区穿孔板2-3材质为钢板，厚度为10mm，采用环氧富锌防腐。钢板穿孔孔径为50mm，孔间距为100mm。
[0033]进口布水区I和出口布水区2之间设置的生态填料床主体部分3，从下往上依次设置有:
[0034]所述防渗层3-1由粘土和膨润土按体积比6: 4混合而成，厚度为200mm，上面紧铺250g/m2的聚丙稀防渗土工膜。
[0035]所述空气管承托层3-2选用粒径为16?32mm的粗烁石，厚度为400mm。
[0036]所述空气管3-3设置在空气管承托层3-2之中，空气管3-3主管管径为DN150mm，各支管管径为DN50mm，管间距为200mm，支管下部沿中心线两边45°角开有小孔，孔径为5mm，孔间距为200mm。
[0037]所述页岩填料层3-4选用粒径为16?32mm的页岩颗粒，厚度为200mm，页岩填料的主要功能是去除TP(总磷)。
[0038]所述混合填料层3-5选用粒径为16?32mm的粗烁石和铁矿石，厚度为200mm。粗石乐石占80%，铁矿石占20%。混合填料的主要功能是去除TN(总氮)。
[0039]所述不饱和炭填料层3-6选用粒径为8?16mm的不饱和木炭，厚度为300mm。不饱和炭填料的主要功能是去除CODcr、B0D5(有机物)。
[0040]所述细砂保护层3-7选用粒径为4?8mm的石英砂，厚度为100mm。
[0041 ]所述改良营养土层3-8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，规格为100目，厚度为300mm。
[0042]所述挺水植物层3-9种植香蒲、石菖蒲、水葱、千屈菜4种。
[0043]本实用新型的工作流程:首先将污染河流用水位自动控制砂滤坝分隔成上、下游两段;然后在上游段适当位置建筑生态填料床，用水栗将上游段河水抽升至生态填料床处理;最后经过生态填料床处理后的河水排放至下游段。
【主权项】
1.一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，包括进口布水区(I)，出口布水区(2)，其特征是，还包括位于进口布水区(I)和出口布水区(2)之间的生态填料床主体部分(3)，所述生态填料床主体部分(3)从下往上依次设有防渗层(3-1)，空气管承托层(3-2)，页岩填料层(3-4)，混合填料层(3-5)，不饱和炭填料层(3-6)，细砂保护层(3-7)，改良营养土层(3-8)以及挺水植物层(3-9)，所述空气管承托层(3-2)内设有空气管(3-3)。2.根据权利要求1所述一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，其特征是，所述进口布水区(I)进水端顶部设有进水管(1-1)，所述进口布水区(I)内部设有进口布水区石笼(1-2)，所述进口布水区与生态填料床主体部分(3)交界处设有进口布水区穿孔板(1-3)ο3.根据权利要求1所述一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，其特征是，所述出口布水区(2)出水端底部设有出水管(2-1)，所述出口布水区(2)内部设有出口布水区石笼(2-2)，所述出口布水区(2)与生态填料床主体部分(3)交界处设有出口布水区穿孔板(2-3) ο4.根据权利要求1-3之一所述一种应用于黑臭水体治理原水水质净化的生态填料床，其特征是，所述防渗层(3-1)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(3-2)选用粒径为16?32mm的粗烁石，厚度为300-400mm;所述页岩填料层(3-4)选用粒径为16?32mm的页岩颗粒，厚度为200-300mm;所述混合填料层(3-5)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(3-6)选用粒径为8?16mm的不饱和炭，厚度为300-400mm;所述细砂保护层(3-7)选用粒径为4?8mm的石英砂，厚度为100-200mm ；所述改良营养土层(3-8)厚度为300_400mm。
【文档编号】C02F3/34GK205472968SQ201620274693
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】游建军, 钟儒波, 胡志鑫, 唐传详
【申请人】湖南艾布鲁环保科技有限公司