一种多级生态护岸净化系统的制作方法

本发明涉及河岸净化技术领域，特别是涉及一种多级生态护岸净化系统。

背景技术：

目前，我国湖泊、河道等水体均受到了不同程度的污染，主要以面源污染为主。由于农业生产过程中各种氮鳞肥的施用，很大一部分通过地面径流进入河道，造成河道水体富营养化；家禽、畜牧业的废污无组织排放，这些污染物进入水体后，造成水体水质恶化。

为保护和管理自然河岸带，恢复和重建被人类活动严重破坏的河岸带，建造生态护岸是现代河道治理发展趋势。目前，我国的护岸工程也已开始向生态型发展，植被护岸多和其他类型的护岸结合使用，在美化环境、改善水质等方面考虑，形成了各种不同的生态型护岸。目前常见的生态型护岸模式主要有石笼护岸、三维土工网垫护岸、土工格栅石垫、介质筛护岸、生态混凝土护岸、链锁式生态砖块护岸、种植槽护岸等。

虽然我国采用该类护岸方法对河湖边坡进行整治，取得了一定的成果，同时也发现一些问题。例如：现有河道由于空间限制，部分护岸为垂直硬化，进行生态化改造具有一定难度，对于进入河道径流雨污水没有净化功能；部分生态护岸结构主要适用于河道建设场地宽阔的斜坡式护岸结构，占地较大，增加施工难度和成本；截流降解污染物和水力负荷能力普遍较低，对城市降雨径流面源污染收集净化能力也较弱。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种多级生态护岸净化系统，能够实现对雨水的脱氮除磷效果，提高对径流雨污水的净化功能。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多级生态护岸净化系统，从远离河道到靠近河道的方向包括紧密相连且高度依次降低的第一级生态护岸、第二级生态护岸......第n级生态护岸到第n+1级生态护岸，其中，n为不小于2的正整数；

每级生态护岸上均设置有种植层和基质层，所述种植层设置在所述基质层的上方，所述种植层上均种植有植物；所述基质层的材质为沙土和碎石；所述第一级生态护岸、第二级生态护岸......第n级生态护岸中种植层的材质为种植土，第n+1级生态护岸中种植层的材质为混合基质；

相邻的每级生态护岸之间通过出水管连通，所述出水管水平插设在所述基质层，第n-1级生态护岸中出水管的出水端与第n级生态护岸的种植层之间在垂直方向上设置有距离。

优选的，每一级生态护岸的侧壁均设置有过水洞，所述过水洞设置在所述种植层的上方。

优选的，第一级生态护岸中的种植层上种植乔木，第n级生态护岸中的种植层上种植灌木，第n+1级生态护岸中的种植层上种植草本植物。

优选的，所述基质层包括沙土层和碎石层，所述沙土层的材质为沙土，所述碎石层的材质为碎石，所述碎石层的厚度大于所述沙土层的厚度。

优选的，第n+1级生态护岸中的种植层中设置有连通管，所述连通管内设置有长条状的吸水条，所述吸水条一端埋设于第n+1级生态护岸中的种植层内，所述吸水条另一端伸入河道水面内，所述吸水条的材质为棉或麻。

优选的，所述混合基质包括秸秆、经发酵的污泥、木屑、蛭石和经发酵的粪便，其重量比为1:1:1.5:0.2:0.2。

优选的，所述蛭石的粒径为1cm～2cm。

优选的，所述经发酵的污泥的含水率为40％～60％。

优选的，所述混合基质还包括蚯蚓，所述蚯蚓在混合基质中的密度为40条/立方米～50条/立方米。

优选的，所述出水管的侧壁及顶部均匀开设有小孔。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

提供了一种多级生态护岸净化系统，可以有效保证雨水进入河道前的净化效果，集植物系统、动物系统与微生物系统于一体，可实现生态系统稳定性、雨水净化、景观绿化、动物栖息空间等多重作用。出水管与下一级生态护岸的基质层有垂直距离，实现雨水的逐级跌落自然充氧，与此同时保证雨水进入基质层完成相应的好氧、兼氧及厌氧过程，可实现对雨水的脱氮除磷效果，提高对径流雨污水的净化功能。

附图说明

图1是本发明一种多级生态护岸净化系统的结构示意图。

附图标记说明：

第一级生态护岸1、第二级生态护岸2、第三级生态护岸3、种植层4、沙土层5、碎石层6、出水管7、过水洞8、连通管9、吸水条10、河道11、路缘石12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅附图，一种多级生态护岸净化系统，从远离河道11到靠近河道11的方向包括紧密相连且高度依次降低的第一级生态护岸1、第二级生态护岸2......第n级生态护岸到第n+1级生态护岸，其中，n为不小于2的正整数。也就是该多级生态护岸净化系统至少包括三级生态护岸，实现综合生态系统，多级生态护岸系统是治河工程学科发展到相对高级阶段的产物，是现代人渴求与自然和谐相处的需要。不仅可以与周围环境形成相协调的河道11景观，增强岸边动植物栖息地的连续性，并且为人们休憩、娱乐提供了良好的场所，提升了整个城市的品味。

每级生态护岸上均设置有种植层4和基质层，种植层4设置在基质层的上方，上述的高度依次降低可以理解为第一级生态护岸1的基质层高于第二级生态护岸2的种植层4......第n级生态护岸的基质层高于第n+1级生态护岸的种植层4。

种植层4上均种植有植物，可以在第一级生态护岸1中的种植层4上种植乔木，第n级生态护岸中的种植层4上种植灌木，第n+1级生态护岸中的种植层4上种植草本植物。分别选择乔木、灌木、草木作为不同级生态护岸的植物，植物通过中空的组织输送氧气至根系，为整个系统中的种植层4提供有氧环境；参差错落的植物空间布置构建了良好的生态景观，为附近居民提供了休闲的场所和美的享受。通过乔灌草植物系统可实现生态系统稳定性、雨水净化、景观绿化、动物栖息空间等多重作用。

第一级生态护岸1、第二级生态护岸2......第n级生态护岸中种植层4的材质为种植土，第n+1级生态护岸中种植层4的材质为混合基质。基质层的材质为沙土和碎石。基质层包括沙土层5和碎石层6，沙土层5的材质为沙土，碎石层6的材质为碎石，碎石层6的厚度大于沙土层5的厚度。选择种植土、沙土、碎石等作为填料，种植土作为植物生长的基质，减缓地表径流，防止水土流失；沙土、碎石具有较好的水力传导效果、表面易形成生物膜且便于取材、经济适用。

混合基质为固体混合物，其包括秸秆、经发酵的污泥、木屑、蛭石和经发酵的粪便，其重量比为1:1:1.5:0.2:0.2。其中，可以选择蛭石的粒径为1cm～2cm，经发酵的污泥的含水率为40％～60％。通过混合基质实现动物系统+微生物系统，集植物系统、动物系统与微生物系统于一体，从而可以有效保证雨水进入河道11前的净化效果。

混合基质还包括蚯蚓，蚯蚓在混合基质中的密度为40条/立方米～50条/立方米。在混合基质层中引入蚯蚓，蚯蚓在生物处理系统中与微生物存在着协同共生的作用，蚯蚓粪对微生物的生长和繁殖也提供了良好的生存基质。在觅食过程中蚯蚓上下运动，对填料起到了疏松作用，使之保持良好的通气环境，有利于污染物的进一步降解。

第n+1级生态护岸中的种植层4中设置有连通管9，连通管9内设置有长条状的吸水条10，吸水条10的材质为棉或麻。吸水条一端埋设于第n+1级生态护岸中的种植层内，吸水条另一端伸入河道水面内。第n+1级生态护岸是与河道11直接连通的生态护岸，由于毛细作用吸水条10自动吸水传送至第n+1级生态护岸中的基质层，保持混合基质层的湿润状态，从而保证引入基质层中的蚯蚓的正常生命活动。

相邻的每级生态护岸之间通过出水管7连通，出水管7水平插设在基质层，第n-1级生态护岸中出水管7的出水端与第n级生态护岸的种植层4之间在垂直方向上设置有距离。通过该垂直距离，使得雨水从出水管7由第n-1级生态护岸流到第n级生态护岸的过程中实现雨水的逐级跌落自然充氧，与此同时保证雨水进入基质层完成相应的好氧、兼氧及厌氧过程，可实现对雨水的脱氮除磷效果。

出水管7同时起到收集雨水的作用，可以在出水管7的侧壁及顶部均匀开设有小孔，小孔为通孔，便于过滤后雨水的有效收集，并可以保持基质层的含水率。

每一级生态护岸的侧壁均设置有过水洞8，过水洞8设置在种植层4的上方，这样多余雨水可经过水洞8直接进入下一级生态护岸，不仅缓解雨水对生态护岸的冲击，而且避免植物长时间淹没在雨水中不利于植物生长，从而有助于发挥护岸的净化和生态景观功能。

以n取2为例，即以该多级生态护岸净化系统包括三级生态护岸为例：雨水通过地表径流及路缘石12进入第一级生态护岸1，第一级生态护岸1自上而下分为三层，分别是80cm～100cm厚的种植土层、10cm厚的沙土层5和20cm厚的碎石层6，并且种植乔木。种植土层一方面为微生物的生长提供稳定的依附表面，同时也为乔木提供了载体和营养物质。第一级生态护岸1可过滤水流中的泥土，使之沉淀填入基质层中，进而促进乔木的生长，另一方面，进入第一级生态护岸1的雨水经过乔木根系的净化及基质层的过滤作用使得雨水中有机污染物浓度降低。碎石层6中布置出水管7，且出水管7两侧及顶部均匀开小孔，便于过滤后雨水的有效收集，收集的雨水直接进入第二级生态护岸2。正常降雨情况下，经过路缘石12进入第一级生态护岸1的雨水通过多层基质净化，经出水管7流入第二级生态护岸2；若暴雨来临，多余雨水可经过水洞8直接进入第二级生态护岸2，不仅缓解雨水对护岸的冲击，而且降低乔木长时间淹没在雨水中的机会，有助于第一级生态护岸1更好的发挥护岸和生态功能。

第二级生态护岸2自上而下分为三层，分别是30cm～40cm厚的种植土层、10cm厚的沙土层5和20cm厚的碎石层6，并且种植灌木。第一级生态护岸1出水管7中的雨水以及经过水洞8中的初级雨水直接进入第二级生态护岸2，经过灌木根系的净化及基质层的过滤作用进一步降低雨水中污染物浓度。同第一级生态护岸1相似，第二级生态护岸2底层基质层(碎石层6)中布置出水管7，出水管7两侧及顶部均匀开小孔，便于净化后雨水的有效收集，收集的雨水直接进入第三级生态护岸3。暴雨或长时间雨水天气时，多余雨水可经过水洞8直接进入第三级生态护岸3。

第三级生态护岸3自上而下分为三层，分别是20cm～30cm厚的混合基质层、10cm厚的沙土层5和20cm厚的碎石层6，并且种植草本植物。混合基质层是由农业秸秆(长度1cm～2cm)、发酵后城市污水处理厂污泥(含水率40％-60％)、碎木屑(最大长度2cm～3cm)、蛭石(1cm～2cm)、发酵后动物粪便(按照重量比1:1:1.5：0.2:0.2)等混合物构成。并在该基质层中引入蚯蚓，第一次引入蚯蚓时，密度为40～50条/立方米，正常情况下，不需要另外给蚯蚓添加食物，其食物为污水中的有机质。为了保障干旱情况下蚯蚓的正常功能，混合基质层中设置管道直接与河水联通，且管道中放入可吸水的棉条，棉条自动吸水传送至混合基质层。雨水进入第三级生态护岸3后，依次经过三层滤料层，悬浮物被截留，水中污染物一部分为草本的生长提供养分，一部分被基质层中的生物膜分解，另一部分作为蚯蚓食物进行分解。净化后的雨水经碎石层6出水管7收集后排入河道11。同前两级生态护岸一样，第三级生态护岸3与河道11连接处设置过水洞8，防止雨水过度累积在第三级生态护岸3，影响草本正常的生长、阻碍蚯蚓正常的生命活动，进而影响其正常的净化及景观功能。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。