[发明专利]拟自然河道水质净化系统

说明书

技术领域

本发明属于河流水体水质净化与生态修复技术领域，具体地涉及一种用于污染河流水质改善和河流生态修复的拟自然河道水质净化系统。

背景技术

我国现阶段面对水资源短缺与水环境污染的双重问题，部分河流承担了工业废水、生活污水和面源污染的排污功能，使得河流污染的问题极为突出，对城市用水保障和居民的健康造成了威胁，所以河流水质改善的技术需求极为迫切。现阶段河流的主要超标污染物为COD和氨氮。

河流净化技术主要分为物理、化学、生态、生物和组合技术。其中物理、化学的方式主要有调水、投加药剂等方式，但这些处理方式存在成本高或者对环境有负面影响等方面的不足。而采用生物、生态及其组合技术措施因其具有环境友好、便于维护等特点，成为河流水质改善和生态恢复的首选技术。

生物、生态技术及其组合技术措施主要包括：

(1)水生植物净化法，包括构建水生生物群落(挺水、沉水植物)，构建生态浮床等；

(2)河道接触氧化法，直接在河道内布设砾石或者其生物载体填料或者滤料，辅以曝气充氧技术强化净化作用。

其中人工湿地作为一种历史悠久的生态污水处理系统，能通过滤料、微生物、植物的物理、化学、生物等作用，吸收、转化污水中的有机污染物及营养盐、细菌和重金属，在净化河水方面已得到较多的应用。

日本在江户川的支流-板川上设置了古崎水净化场，利用地埋式卵石接触氧化法对河流进行处理。韩国在汉江支流良才川也开展基于卵石生物膜的接触氧化工艺处理河水的工程。但人工湿地，尤其是具有较高去除效率的潜流式人工湿地，其建设需要满足一定要求，通常建设于在河道岸边带，属于离线处理方式，即引水至独立修建的潜流湿地中。

河流的水质净化模式主要分离线处理和在线处理，离线处理主要是通过河岸修建处理设施(如人工湿地、废水处理工程)，将河水引入处理设施内部，经过净化后排回河道中，使河水通过稀释作用得到净化。但是离线处理的方式具有占地大，引水消耗动力等方面的不足。工程实践证明，离线引水采用环境工程手段处理污染河流是净化河流水质的有效手段。但是该工艺因需要足够的水力停留时间，往往需要大规模的处理厂区，在城市河流中难以获得土地，这对离线处理技术的推广造成了很大的障碍。因此河流的原位在线处理得到更多的关注。

在利用河床构建人工湿地的方法，已有一些实践，例如砾间接触氧化技术，但是普遍问题是河流流态未能处于最佳状态，加之填料粒径选择较小，藻类生长易造成堵塞，河水无法顺利流经填料净化区床体，河水与填料中的基质材料主要通过对流和传导作用进行污染物和代谢产物的传质交换，湿地处理效率较低。因此，开发满足投资低、占地少、处理量大、处理效果好等多方面需求的河道人工湿地净化技术具有重要的应用价值与现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拟自然河道水质净化系统。

为实现上述目的，本发明提供的拟自然河道水质净化系统，河道断面以梯形复式断面为基础，在主槽内两侧交错地设置有若干段填料净化区，形成平面上呈现蜿蜒曲折形态的子槽，子槽的蜿蜒度为1.3-1.5。填料净化区的高度高于河流的枯水位；河水旱季时均从子槽中流过，并可保留一定水深。主槽过水量大，可满足汛期行洪要求。

填料净化区由底至上逐层填充有抛石、机碎石和表层填料；

每两段填料净化区之间设有抛石护脚。

所述的拟自然河道水质净化系统，其中，每段填料净化区的长度为10-50m。

所述的拟自然河道水质净化系统，其中，子槽侧面的填料净化区采用生态袋防护。

所述的拟自然河道水质净化系统，其中，填料净化区中的抛石为直径200-500mm的圆形砾石，机碎石的直径为50-80mm，表层填料为直径10-20mm的细卵石。

所述的拟自然河道水质净化系统，其中，填料净化区的表层填料上种植有湿地植物，通过表层填料上生长的生物强化河流的自净能力，改善河流水环境质量。植物选取原则主要考虑易于管理、美学价值高、生长周期长、生命力强的本土植物，主要是芦苇、菖蒲、慈姑等湿地植物。本发明的水质净化效果不依赖于植物的作用，所以植物衰败期间也可保持运行稳定。

所述的拟自然河道水质净化系统，其中，每段填料净化区的两端分别填充有无烟煤和沸石，以强化对磷、氨氮的去除效率。

所述的拟自然河道水质净化系统，其中，每段填料净化区的首部，采用生态袋堆放形成横跨子槽的导流堰，防止填料净化区被短流而影响污染物去除效率。