专利名称：南水北调防止面源污染的方法及其结构系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及南水北调防止面源污染的方法及其结构系统，属环境保护技术领域。
背景技术：
城市污水处理离不开污水处理厂。然而，目前上海的污水处理厂的处理能力已达到污水排放量的95％，但实际上有将近一半的污水处理厂由于收不到污水而闲置。相对于南水北调东、中、西三线调水工程需穿越数百公里乃至一千多公里的广大农田、农村和中小城镇等大面积水土流失所带来的农药、化肥和人畜粪便等面源污染，更不是一般城市污水处理厂所容易收集和处理的。在这方面，中国专利申请号为99101663.7，名称为“防止臭气散发和兼顾排洪的污水输送暗沟的建造方法”是较有利于收集这种浓度不很大、但量大面广的污水。但是，它还没有提到如何处理这种面源污染水，并防止其对南水北调的水源污染。另外，“回归自然生态的家畜养殖方法及其结构”(中国专利申请号为01117278.9)也提到利用活性污泥折流厌氧处理污水和静置农田蓄水灌排沟中利用水生植物对污水进行好氧处理；“一种圆形房屋屏障防洪、抗旱结构”(中国专利号96122331.6)和“一种用于防洪抗旱种养的沟渠铺筑方法”(中国专利号96122332.4)虽然未提到利用静置农田蓄水灌排沟中的水生植物对污水进行好氧处理，还是同样能起到这种作用。但如何综合起来并运用于南水北调工程中防止这种大面积的面源污染水对北调水源的污染则尚无先例。
发明内容本发明的目的是要提供一种南水北调防止面源污染的方法及其结构系统，它可以有效地防止广大农田、农村和中小城镇由于水土流失、种养、施肥、喷药不当以及自然和生活过程中造成的大面积的面源污染水对南水北调的水源污染。
本发明的目的是这样实现的南水北调防止面源污染的方法及其结构系统，包括防止臭气散发和兼顾排洪的污水输送暗渠的建造方法、一种用于防洪抗旱种养的沟渠铺筑方法、一种圆形房屋屏障防洪抗旱结构和回归自然生态的家畜养殖方法及其结构，以及常用的带污泥回流泵的折流式活性污泥处理污水的方法，其特征是在南水北调工程沿线两旁及各连接湖库周围建造防止臭气散发的污水输送暗渠截取沿途自然流入北调水源的广大村镇农田的大面积污染水，并利用暗渠中每隔一定距离设有带各段污泥回流泵的折流式活性污泥处理污水的隔板进行厌氧处理，然后排入暗渠一旁带水闸门和水生植物的分段蓄水人工河，直到该段人工河蓄不完再通过水闸门抬高水位流入到利用防洪抗旱种养的沟渠铺筑方法铺筑的蓄水灌排网储存，并利用蓄水灌排网的水生植物进行进一步的好氧处理，达标后再用于就地灌溉；靠近村镇污染较严重的污水，可在排入暗渠中经一段路程与活性污泥混合折流厌氧处理和排出旁边的人工河利用水生植物进行好氧处理后，再通过水闸门抬高水位排入管道送往位于村镇下游且每隔20至50公里设有的、利用回归自然生态的健康家畜养殖方法建成并带圆形房屋屏障结构的防洪抗旱生态城进行进一步的厌氧和好氧再处理，直到达标后用于就地喷灌；洪水来时，可打开两边暗渠旁的各段蓄水人工河的水闸门往下游排洪，防止洪水连带面源污水污泥漫过暗渠污染北调的水源。
为防止暴雨洪水连带污水污泥沿两边暗渠在与需要穿越北调水源上空的铁路桥或公路桥交汇处直接涌入北调的水源中，交汇处的铁路或公路地基应加高到使桥面与两边暗渠顶部基本齐平。
为使常用的在相邻不同高度隔板间不断下流和上溢折流的活性污泥厌氧处理污水的方法也能运用在北调水源的护水暗渠中，其隔板每5至20米设一块并插在暗渠内的两边竖壁插槽上。
折流式活性污泥厌氧处理污水的方法，常配有污泥回流泵，但在长达几百上千公里的暗渠应用中，必须分段应用，即两个相邻和可以分别汇集径流的自然进水口之间为一段，并在每段暗渠进水及其封底高隔板内设一污泥回流泵并通过管道泵回上部进水口与进水混合。
南水北调，每条调水线路都在数百公里到一千多公里。两侧都建造这种总高(从地基算起)5至8米(视各地地质而定)，宽度2至4米，平均壁厚20至50厘米的钢筋混凝土暗渠工程，其造价是很大的，很有必要考虑综合运用建造暗渠铁路。可在其与地面铁路或公路交汇的上方建暗渠铁路桥连接被隔开的暗渠铁路，每一座桥的桥面两端下坡铁轨与暗渠顶上的两条铁轨连接，并使这两条铁轨的底面主要压在暗渠顶面两边竖壁的支承面内，从而形成一条不受任何阻隔的南北快速铁路客运干线。这种铁路既可以脱离北调水源后与地面现有铁路接轨，也可以根据护水及治污需要，使两条铁轨不受现有的1.5米轨宽的标准铁路限制而达到3米以上，并自成系统不需与其它地面铁路接轨。这主要是因为它可省去铁路枕木而依靠暗渠顶面代替，以及可以循环运行或单线往复不受地面限制。
为更有利于防洪排洪，上述的固定隔板也可以做成活动的。即是在上述各隔板中央加设一条牢固连接的轴，并使其上下端可绕位于暗渠底部和顶部的轴孔转动，并通过抽出一边插槽的滑动档杆和另一边削去影响隔板转动的插槽档角而使隔板能转到与水流平行的位置。
为使两边暗渠能均衡处理两边来量不同的污水以及兼顾防更大的洪水漫过暗渠，可在各处暗渠与铁路或公路交汇的两边暗渠连接有带阀门的输水管道依靠横跨北调水源的桥面支承物通过，使一边污水或洪水来量过多时可以通过阀门控制流到北调水源另一边的暗渠系统处理或排洪。
(四)
图1是本发明运用在南水北调东线工程的平面布置示意图；图2是图1C的放大图；图3是图2A-A的横剖视图；图4是图2B-B的纵剖视图；图5是跨越现有地面公路或铁路的暗渠铁路示意图；图6是防洪抗旱种养兼商贸居住生态城模型照片图。
具体实施方式
实施例一如图1、图2、图3和图4所示。南水北调防止面源污染的方法及其结构系统，主要是在南水北调工程沿线两旁建造防止臭气散发的污水输送暗渠7，截取沿途通过自然进水口11流入北调水源8的广大村镇农田2的大面积污染水，并利用暗渠7中每隔5至10米设有带各段污泥回流泵19的折流式活性污泥处理污水的封底矮隔板15、通底高隔板16和段末封底高隔板17进行厌氧处理，然后通过防臭气散发的工形溢流管14排入暗渠一旁带水闸门13和水生植物处理污水的分段蓄水人工河6，直到该段人工河蓄不完再通过水闸门抬高水位并通过管道12A排入利用防洪抗旱种养的沟渠铺筑方法铺筑的带蓄水灌排网的村镇农田2中储存，并利用蓄水灌排网的水生植物进行进一步的好氧处理，达标后再用于就地灌溉；靠近农村城镇污染较严重的污水，可在排入暗渠中经一段路程与活性污泥混合折流厌氧处理和排出旁边的人工河并利用其水生植物好氧处理后，再通过水闸门13抬高水位并通过管道11C送往位于村镇农田2的下游且每隔20至50公里设有的、利用回归自然生态的家畜养殖方法建成并带圆形房屋屏障结构的防洪抗旱生态城1进行进一步的厌氧和好氧再处理，直到达标后用于就地喷灌实现污水零排放；洪水来时，可打开两边暗渠旁的各段蓄水人工河的水闸门13往下游排洪，防止洪水连带面源污水污泥漫过暗渠污染北调水源。实施例一是针对南水北调的路线提出来的。即是从长江9的杨州三江营抽水开始并建造这种护水暗渠，一直沿京杭运河护水北上，并配合13级泵站提水送至黄河3的南岸东平湖10，然后右侧暗渠继续沿黄河岸边的胶东输水线并建两边护水暗渠延伸出去；而左侧护水暗渠到东平湖中断后，可以在计划在位山附近建隧洞穿过黄河后，配合自流输水的新挖河道再建造两侧护水暗渠7、蓄水人工河6、公路5、经过改造后能亩蓄100至200立方轻度污染水或雨洪水的村镇农田2，以及能处理浓度较大的村镇污染水的、并由如图6所示的四座圆形房屋屏障及其中间横直可达6公里十字公路和周围二层商住楼组成可带各有上万亩生产基地兼集贸市场的防洪抗旱种养兼商贸居住生态城1，共同组成南水北调防止面源污染的结构系统。
实施例二如图1和图5所示。为降低工程造价，暗渠顶上还应综合利用搞客运铁路。但这样会遇到许多需跨越北调水源上空的公路或铁路桥20，可在两边暗渠7与之交汇的上方各建一座暗渠铁路桥25连接被隔开的暗渠铁路，并使暗渠铁路桥的桥面两端下坡铁轨与暗渠顶面的两条铁轨22连接。而暗渠顶面这两条铁轨的底面主要压在暗渠顶面下的两边竖壁支承面内。这样，与暗渠尽头或分支的地面铁路接轨的暗渠铁路，其内空的两竖壁间的距离只有1.4米，平均总高6米。要想在这狡长且容量有限的暗渠内有效处理污水并防止洪水漫过暗渠直接污染北调水泵，需在暗渠与每座地面公路或铁路桥20交汇处架设一至二条各带阀门23的输水管道24，并依靠桥面的支承物21通过。这样即可以通过阀门23调剂两边来量不同的污水均衡处理和使用，又可以在一边洪水量过大，人工河全部开闸还排不及时，可先堵住这边受洪水影响较大的与自然进水口11连接的进水管12，同时趁人工河水位沿暗渠竖壁内的防臭气散发的工形溢水管14上升而尚未涌入暗渠内时，通过污泥回流泵19和管道18把活性污泥抽上槽式人行检修道26的槽内，然后把插在各隔板插槽的滑动档杆往上拉出，使带隔板轴27的隔板15、16、17都能转到与水流平行的位置兼顾临时排洪。即使这样还是排不及一边来势汹涌的洪水时，可打开各座桥梁在连接两边暗渠的输水管24的阀门23，直接通过管道把洪水送过北调水泵的另一边。
根据以上设计，本实施例二用在南水北调东线工程时，其护送的北调水源的暗渠就不是到了黄河南岸的东平湖就中断了，而是沿湖弯曲而上直到黄河岸边，并配合两边过黄河的铁路和公路联合大桥4及两大桥中间再增加一、二级泵站把北调水源从东平湖10抽上渡槽，然后再沿新挖河道及其两边再建的暗渠及其连接黄河大桥4的两边暗渠铁路、公路，直到天津。这样，既避免隧洞穿过黄河要定期清淤的弊病又畅通南北交通。
实施例三上述实施例二的暗渠铁路为了与其它地面铁路接轨，而不得不取暗渠内两竖壁内空距离1.4米。很显然，对治污防洪来说是窄了一些了。由于暗渠铁路列车一边上行，另一边下行，并通过抽水始发站到输水终点站各搞一座环形编组站循环返复，并不一定需要和其它地面铁路接轨。因此，本实施例的暗渠可以取2.8米到3米的内空距离。这样，暗渠总高不变，暗渠顶面和底面的平均厚度20至30厘米，以及两边竖壁的厚度40至50厘米，也基本不用增加，而只增加上下宽度方面不多的钢筋混凝土材料，却得到处理污水量和兼顾排洪量的成倍增加。在铁路客运方面，虽然火车轮轴距和车箱比现在常用的火车轮轴距及车箱都加大了一倍左右，但从材料要求的结构强度与货运火车相比，每车箱增加一倍的旅客载重量实在算不了什么。因此，相对增加一倍旅客载重量得到的收益与增加一点火车轮轴距和车箱宽度所用的材料花费相比，也同样是节省投资。
权利要求
1.南水北调防止面源污染的方法及其结构系统，包括防止臭气散发和兼顾排洪的污水输送暗渠的建造方法、一种用于防洪抗旱种养的沟渠铺筑方法、一种圆形房屋屏障的防洪抗旱结构和回归自然生态的家畜养殖方法及其结构，以及常用的带污泥回流泵的折流式活性污泥处理污水的方法，其特征是在南水北调工程沿线两旁及各连接湖库周围建造防止臭气散发的污水输送暗渠截取沿途自然流入北调水源的广大农田、农村和中小城镇的大面积污染水，并利用暗渠中每隔一定距离没有带各段污泥回流泵的折流式活性污泥处理污水的隔板进行厌氧处理，然后通过防臭气散发的 形溢流管排入暗渠一旁带水闸门和水生植物处理污水的分段蓄水人工河，直至该段人工河蓄不完再通过水闸门抬高水位流入利用防洪抗旱种养的沟渠铺筑方法铺筑的带蓄水灌排网的村镇农田储存，并利用蓄水灌排网的水生植物进行进一步的好氧处理，达标后再用于灌溉；靠近农村城镇污染较严重的污水，可在排入暗渠中经一段路程与活性污泥混合折流厌氧处理和排出旁边的人工河利用水生植物好氧处理后，再通过水闸门提高水位排入送往位于农村或城镇下游且每隔20至50公里设有的、利用回归自然生态的家畜养殖方法建成并带圆形房屋屏障结构的防洪抗旱生态城进行进一步的厌氧和好氧再处理，直到达标后用于喷灌；洪水来时，可打开两边暗渠旁的各段蓄水人工河的水闸门往下游排洪，防止洪水连带面源污水污泥漫过暗渠污染北调的水泵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于南水北调沿线两边暗渠在与需要穿越北调水源上空的铁路或公路桥交汇时，交汇处的铁路或公路地基应加高到使桥面与两边暗渠基本齐平。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的隔板每隔5至20米设一块并插在暗渠内两边竖壁的插槽上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的各段暗渠污泥回流泵，是指两个相邻和可以分别汇集径流的自然进水口之间为一段，并在每段进水暗渠及其封底高隔板内设一污泥回泵通过管道泵回上部进水口与进水混合。
5.根据权利要求1和2所述的结构系统，其特征在于两边暗渠在与地面铁璐或公路交汇的上方建有连接暗渠铁路的铁路桥，每一座桥的桥面两端下坡铁轨与暗渠顶面的两条铁轨连接，并使这两条铁轨的底面主要压在暗渠顶面两边竖壁支承面内。
6.根据权利要求5所述的结构系统，其特征在于与铁路或公路交汇的两边暗渠连接有带阀门的输水管道并依靠横跨北调水源的桥面支承物通过。
7.根据权利要求3所述的结构系统，其特征在于每块隔板的中央有可绕上下端分别位于暗渠底部和顶部的轴孔转动的隔板轴，并通过抽出一边插槽的滑动档杆和另一边削去影响隔板转动的插槽档角而使隔板能转到兼顾排洪时与水流平行的位置。
8.根据权利要求5所述的结构系统，其特征在于所说的暗渠铁路各在自己的外侧连接建有兼顾排洪时可存放活性污泥的槽式人行检修道。
全文摘要
南水北调防止面源污染的方法及其结构系统,其主要特点是沿南水北调工程两旁建造能不断吸纳自然流入的污水边流动边厌氧处理一段路程后再不断排出进行好氧处理或综合处理,并兼顾护岸、排洪、灌溉和人居、商贸等的暗渠综合系统工程。它能使数百上千公里的暗渠两旁广大农田,村镇因农药化肥和人畜粪便所带来的大面积污染水不能直接流入北调的水源中造成污染,同时又得到有效处理并用于节水喷灌种养。它还可以大规模安置沿途城乡失业人员就业。如再在暗渠顶上配套高速客运火车,它将是中国最不容易受洪水危害的农业现代化生产和运输系统。
文档编号C02F1/00GK1380256SQ0210762
公开日2002年11月20日 申请日期2002年3月17日 优先权日2002年3月17日
发明者李吴中威 申请人:李吴中威