专利名称：新型护岸功能构件净化城市面源污染及河湖水的方法
技术领域：
本发明涉及一种城市面源污染及城市河湖水净化的方法，特别涉及一种采用生态混凝土功能构件砌筑的护坡对城市面源污染及河湖水进行净化的方法。
背景技术：
目前，利用护坡控制城市面源污染的方法已经很多，如城市原有的传统意义上的直立石砌混凝土护岸，这种直立硬质护岸方法在城市防洪与节省城市占地起到了十分重要的作用，并且对水土保持也起到了一定的效果，但是这种方法割裂了护岸与水生生态系统之间的联系，直立硬质材料严重影响了水生生物的栖息生境。
在本发明之前，有关河湖的生态护坡也有了多种方法，如全系列生态护岸，即从坡脚到坡顶依次分为若干区域，运用不同的植物进行生态护坡，包括沉水植物、挺水植物、湿生草本与灌木和绿化乔灌木等，它的优点是护坡效果好、成本低、工程技术要求不高、易于实现，景观异质度高、坡岸绿化整齐美观，保持了原坡岸的生境和生物多样性。然而，此类生态护坡方法不适宜在较陡和冲刷较大的坡岸，而对于寸土寸金的城市而言，河道坡岸不可能有如此宽阔的堤岸进行理想的生态护坡的构建，因此，对于城市而言，相对理想的的生态护岸的构建受到极大限制，可操作性差，基本难以实现。针对城市河道特别对江南古城的河道来说，河流窄、水又较深、受人为闸控以及直立硬质护岸的状况，为了抵御流速较大时河水对土质坡岸的冲击造成土壤侵蚀和流失严重，又出现了半系列生态护坡技术方法，即在河道常水位时的水面与坡岸交界处设置混凝土石砌驳岸，并在水面以上的坡岸设置乔灌木植物、草坪等，这种护坡方法可在景观上达到与全系列生态护坡技术有近似的效果，但是这种护坡方法中与水体直接接触的是垂直的石砌驳岸，正是它割裂了水陆的联系，影响水生生物的栖息生境，而且为抵御夏季洪水高峰对护坡的冲刷，石砌驳岸往往很高，更加剧了水陆生态系统的割裂状况，影响水陆生态系统的物质交流，客观上也会影响到城市景观效果。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种全新的生态护坡方法。
本发明的技术方案是新型护岸生态混凝土功能构件净化城市面源污染及河湖水的方法，其主要技术特征在于(1)新型护岸生态混凝土功能构件设置在河道水面处，其上表面与河道常水位平齐；(2)新型护岸生态混凝土功能构件设置内腔，内腔中设置功能填料；(3)功能填料上附着生物膜。
本发明的进一步技术方案是
其技术特征在于功能填料为卵石、生物陶粒、沸石、固定微生物球等混合，根据污染特征及净化要求确定合适的配比。
本发明的优点和效果在于新型护岸生态混凝土功能构件上表面与常水位平齐，因而，可巧妙地利用雨晴变化与水体水位变化营造生物膜去除污染物所需的好氧、缺氧、厌氧等各种条件，营造生物脱氮除磷的环境条件，实现污染物的超量去除。
设置在新型护岸生态混凝土功能构件内腔内的功能填料根据面源及城市河湖水体污染特征进行优化组合，所采用填料为卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球等及其各种组合，构成生物接触氧化系统，净化来自面源的径流污染及城市河湖水体水质。如对某古城区河流，有机物及氮、磷污染负荷高，采用卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球组合，其配比为93∶5∶1∶1；针对某小区内河流，主要受外来水的影响，以有机污染负荷为主，采用卵石、生物陶粒组合，其配比为97∶3。
具体应用于1.城市径流面源污染控制方面本发明在城市径流面源污染控制方面，表现在在城市径流汇集时，径流污染的SS(悬浮物)被生态混凝土构件有效阻留，含有机物、氮、磷污染的径流通过生态混凝土构件的后侧壁或顶面渗滤进入充填功能填料的内腔，利用功能填料表面的生物膜有效去除径流污染，净化后的水通过生态混凝土构件的前侧壁进入河湖水体，作为城市水体水量的有效补充。
2.河湖水体水质净化方面本发明在河湖水质净化方面，表现在当河湖水体水位上涨时，如外调水时，新型护岸生态混凝土功能构件没入水中，功能填料表面附着的生物膜处于厌氧、缺氧状态，可有效实现反硝化与厌氧释磷；当河湖水体水位上涨，如往外抽水时，新型护岸生态混凝土功能构件露出水面，生物膜系统实现充氧，维持好氧条件从而营造有机物去除以及氨氮硝化、磷的好氧摄取，有效净化河湖水质。
3.构建水陆生态系统联系的桥梁本发明在沟通水陆生态系统联系方面，表现在本发明采用滤过性良好的生态混凝土构件及孔隙率大的功能填料，使之成为水陆生态系统联系的桥梁，本发明的特征还在于相对粗糙的生态混凝土表面有利于丝状藻类及滤食性动物如螺类等的栖息，有利于为水体生物多样性的形成、健康生态系统的建立创造了条件。
本发明可以根据河水水位的涨落变化，使功能填料上附着的生物膜正好可以利用水位的变化完成它自身净化河湖水体所必需的两个厌氧、好氧状态。当水位涨到高于生态混凝土时，填料淹没在水体内，而生态混凝土附着的生物膜处于相对缺氧的状态；当水位降低生态混凝土部分或全部暴露于空气中时，填料上的生物膜与空气接触，处于好氧状态。这种由于水位变化引起生态混凝土填料上的生物膜“厌氧-好氧”交替运行的方式是本发明中净化污染水体中的重点之一。
本发明的优点和效果还在于用中空的生态混凝土构件以及功能填料作为石砌护岸的替代材料，解决过去水泥浆石砌护岸带来的坡岸与水体隔离的缺陷，在生态混凝土与水体直接接触的侧面设置不规则的小孔，使得污染河水得以和功能填料接触，功能填料就成了水体中底栖动物以及其他水生动物的栖息地，这就有利于构建更加健康的水生态系统。
本发明的护坡材料结构简单，施工方便，不会产生二次污染，用于面源污染控制及河湖水质净化效果好。
图1——本发明平面结构图。
图2——本发明立体结构图。
图3——本发明应用结果测试。
具体实施例方式
如图1、图2所示，新型护岸生态混凝土构件1是用生态混凝土制成的，为提高生态混凝土的强度，生态混凝土浇筑时添加钢筋或炭纤维；内腔2充填功能填料3，采用卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球等部分或全体，根据面源污染及河湖水质特征，采用不同的组成与配比。
在进行径流污染控制时，径流污染经过新型护岸生态混凝土构件1的后侧壁6或上侧壁5进入内腔2，与内腔2内的功能填料3接触，利用生物膜的作用去除有机物及氮、磷等污染物，净化后径流从生态混凝土构件1的前侧壁4进入河湖水体。
这样，在河湖水质净化时，根据河湖水位的涨落，河湖水经过新型护岸生态混凝土构件1的前侧壁4或预留的孔隙进入内腔2，与功能填料3接触，利用生物膜的作用去除有机物及氮、磷等污染物。
具体使用本发明，在处理径流面源与某河流污染不同工况条件下的运行结果如图3所示。
权利要求
1.新型护岸功能构件净化城市面源污染及河湖水的方法，其特征在于(1)新型护岸生态混凝土功能构件设置在河道水面处，其上表面与河道常水位平齐；(2)新型护岸生态混凝土功能构件设置内腔，内腔中设置功能填料；(3)功能填料上附着生物膜。
2.根据权利要求1所述的新型护岸功能构件净化城市面源污染及河湖水的方法，其特征在于功能填料为卵石、生物陶粒、沸石、固定微生物球及其混合配比。
3.根据权利要求1或2所述的新型护岸功能构件净化城市面源污染及河湖水的方法，其特征在于当河道水位涨高于新型护岸生态混凝土功能构件时，淹没在水体下的填料上附着的生物膜处于缺氧状态，当河道水位落低于新型护岸生态混凝土功能构件时，暴露于空气中的填料上附着的生物膜处于好氧状态。
全文摘要
本发明涉及一种采用新型护岸功能构件砌筑的护坡对城市面源污染及河湖水进行净化的方法。本发明将新型护岸生态混凝土功能构件设置在河道水面处，其上表面与河道常水位平齐，新型护岸生态混凝土功能构件设置内腔，内腔中设置功能填料，填料上附着生物膜。填料为卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球等及其组合，构成生物接触氧化系统，又利用水位变化形成生物膜“厌氧－好氧”交替运行，及保持水陆生态联系，取得较好净化污染效果。解决了全系列生态护岸无法操作、实现，和半生态护岸依然割裂水陆生态联系的缺陷。本发明中护岸生态混凝土构件结构简单，可操作性强，施工方便，不会产生二次污染，用于面源污染控制及河湖水质净化效果好。
文档编号E02B3/14GK1785852SQ200510095209
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者操家顺, 吉伯海, 严以新, 吴继敏, 朱伟 申请人:河海大学