一种用于硬质河道的生物-生态净化系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于硬质河道的生物-生态净化系统。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，人们常常忽视了经济发展所带来的环境污染问题，很多生活污水和工业废水直排河道的现象层出不穷，降低了生物多样性，破坏了生态系统，导致河道水体富营养化及黑臭问题日益严重。近年来，环保问题逐渐得到重视，也有很多学者、科研院所、企业都在研究河道整治技术。
3.常见河道整治技术主要有物理修复、化学修复、生物修复和生态修复等。其中物理修复主要包括人工曝气、底泥疏浚和调水换水等；化学修复主要包括化学絮凝、化学除藻和化学固化等；生物修复主要是通过微生物的作用净化水质；生态修复是通过水生植物和水生动物的共同作用下净化水质。其中物理修复和化学修复治标不治本，难以持续保持处理效果，并且成本较高，同时化学修复容易造成二次环境污染问题。生物和生态修复技术虽然能够起到长时间保持稳定净化效果的作用，并且具有经济、稳定、安全等特点，但如何通过两者的有效联用，如何通过在河道水体中合理布置，如何在施工安装简便、运行稳定、无二次污染、投资和运行成本低的条件下，充分利用微生物的代谢作用和水生植物的净化作用，最终实现污染物的转移和降解却是一个关键问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于硬质河道的生物-生态净化系统，它能够有效去除河道水中的有机物及氮磷污染物，提高水体透明度，使各项水质指标均能达到ⅱ类水标准。
5.本实用新型的目的是这样实现的：一种用于硬质河道的生物-生态净化系统，包括布置在河道底部的微孔曝气系统和布置在河道中部的生物-生态床系统；
6.所述微孔曝气系统包括微孔曝气机、曝气主管和多根曝气支管；其中，
7.所述微孔曝气机设在河道的一侧挡墙的顶面上；
8.所述曝气主管布设在河道的一侧挡墙的顶面上，且曝气主管的一端与所述微孔曝气机连接；
9.每根曝气支管包括竖向管和横向管而呈l形，横向管上均布地开设多个微孔，多根曝气支管的横向管间隔地布设在河道的底部，多根曝气支管的竖向管贴着河道的一侧挡墙布置，并且多根竖向管的上端均与曝气主管连接；
10.所述生物-生态床系统包括多个木质框架和安装在每个木质框架上的新型生物组合填料和水生植物；其中，
11.所述木质框架由顶横杆、底横杆和两根竖杆构成而呈矩形，木质框架的两侧顶部各自通过一根吊绳一一对应地悬挂在河道的两侧挡墙上安装的膨胀螺栓上，使多个木质框架沿着河道的水流方向间隔地设置在河道中；
12.所述新型生物组合填料包括若干道絮状生物绳和多个生物球；若干道絮状生物绳沿着河道水深方向间隔地连接在所述木质框架的两侧竖杆之间；多个生物球分成若干组，若干组生物球各自通过一根吊绳沿着河道宽度方向间隔地悬挂在所述木质框架的顶横杆上，每根吊绳上的一组生物球的间距为两道相邻的絮状生物绳的间距的两倍，使若干组生物球竖向交错地设置在相邻的絮状生物绳之间；
13.所述水生植物为沉水植物并依附若干个种植桶生长，若干个种植桶各自通过吊绳沿着所述河道的宽度方向间隔地悬挂在所述木质框架的底横杆上。
14.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，多根曝气支管的布置间距为40～100m。
15.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，所述木质框架的长度为河道宽度的0.65～0.97倍，木质框架的宽度为河道水深的0.45～0.80倍；多个木质框架的布置间距为20～50m。
16.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，所述生物-生态床系统还包括通长铺设在多个木质框架的顶面上的海绵体。
17.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，若干道絮状生物绳的布置间距为10～20cm；絮状生物绳的材质为聚丙烯纤维。
18.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，若干组生物球的布置间距为8～18cm。
19.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，所述生物球的球体材质为改良聚氨酯。
20.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，所述水生植物采用黑藻、微齿眼子菜、金鱼藻、穗花狐尾藻、矮型苦草、大茨藻和轮藻中的一种或多种。
21.上述的用于硬质河道的生物-生态净化系统，其中，若干个种植桶的布置间距为16～36cm；每个种植桶内设有由种植土和玉米芯混合而成的混合土。
22.本实用新型的用于硬质河道的生物-生态净化系统具有以下特点：
23.1)本实用新型充分利用河道原有的硬质挡墙，通过木质框架构建生物-生态床系统，整体施工安装简便，无需投加化学药剂，无二次污染，运行稳定，投资和运行成本低；
24.2)本实用新型采用的生物组合填料由均匀布置的絮状生物绳和生物球构成，充分考虑了河道的正常流速，从而避免对河道的正常运行造成影响；
25.3)本实用新型采用的新型生物组合填料，使微生物更容易生长附着，能聚集大量的微生物，并采用优化组合的水生植物，还通过微孔曝气系统构建好氧和兼氧环境，在微孔曝气系统和生物-生态床系统的协同作用下提高了河道中的有机物及氮磷污染物的净化效果，各项水质指标均能达到ⅱ类水标准；
26.4)本实用新型在木质框架的顶面上铺设海绵体且与河道水面保持平齐，一方面能够充当浮体，另一方面能够有效拦截河道内原本存在的浮油、漂浮物和其他悬浮固体，有效增加了水质的透明度；
27.5)当遇到特殊天气时，可人为随时取下悬挂生物-生态床系统的尼龙绳，将净化系统收起来，以防对河道行洪对净化系统造成影响。
附图说明
28.图1是本实用新型的用于硬质河道的生物-生态净化系统的平面图；
29.图2是图1中的a-a向视图；
30.图3是采用了本实用新型的用于硬质河道生物-生态净化系统后对水体的化学需氧量cod的监测曲线图；
31.图4是采用了本实用新型的用于硬质河道生物-生态净化系统后对水体的氨氮nh
3-n的监测曲线图；
32.图5是采用了本实用新型的用于硬质河道生物-生态净化系统后对水体的总磷tp的监测曲线图；
33.图6是采用了本实用新型的用于硬质河道生物-生态净化系统后对水体的透明度的监测曲线图。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
35.请参阅图1和图2，本实用新型的用于硬质河道的生物-生态净化系统，包括布置在河道底部的微孔曝气系统和布置在河道中部的生物-生态床系统。
36.硬质河道的断面呈矩形并包括两侧钢筋混凝土挡墙10和钢筋混凝土底板。
37.微孔曝气系统包括微孔曝气机20、曝气主管21和多根曝气支管22；其中，
38.微孔曝气机20设在河道的一侧挡墙10的顶面上；
39.曝气主管21采用dn40～90pe管(最佳为dn63 pe管)，曝气主管21布设在河道的一侧挡墙10的顶面上，且曝气主管21的一端与微孔曝气机20连接；
40.曝气支管22采用dn20pe管，每根曝气支管22包括竖向管221和横向管222而呈l形，横向管222上均布地开设多个微孔，多根曝气支管22沿着河道的水流方向以间距为40～100m(最佳为80m)的方式布置，且每根曝气支管的横向管222布设在河道的底部，每根曝气支管22的竖向管221贴着河道的一侧挡墙10布置，并且多根竖向管221的上端均通过三通与曝气主管21连接。
41.生物-生态床系统包括多个木质框架30、海绵体40和安装在每个木质框架30上的生物组合填料和水生植物；其中，
42.木质框架30由顶横杆301、底横杆302和两根竖杆303构成而呈矩形，木质框架30的长度为河道宽度的0.65～0.97(最佳为0.9倍)，木质框架30的宽度为河道水深的0.45～0.8(最佳为0.75倍)；每个木质框架30的两侧顶部各自通过一根尼龙绳31一一对应地悬挂在河道的两侧挡墙10上部安装的膨胀螺栓32上，使每根木质框架30以与河道中的水流方向垂直的方式设置在河道中；多个木质框架30沿着河道的水流方向以间隔20～50m(最佳为40m)的方式布置；
43.生物组合填料包括若干道絮状生物绳33和多个生物球34；若干道絮状生物绳33沿着河道水深方向以间隔10～20cm(最佳为10cm)的方式连接在木质框架30的两侧竖杆303之间；多个生物球34分成若干组，若干组生物球各自通过一根吊绳沿着河道的宽度方向以间隔8～18cm(最佳为10cm)的方式悬挂在木质框架30的顶横杆301上，每根吊绳上的一组生物球的间距为两道相邻的絮状生物绳33的间距的两倍，使若干组生物球34竖向交错地布置在
相邻的絮状生物绳33之间；生物球34的球体材质为改良聚氨酯，球体内部安装由如下材料混合而成的填料：改性纤维球3～25％(最佳为23％)、颗粒碳10～55％(最佳为51％)、铁刨花5～15％(最佳为7％)、改性陶粒3～25％(最佳为19％)；
44.水生植物35种植在若干个种植桶36内，若干个种植桶35各自通过吊绳沿着河道的宽度方向以间隔16～36cm(最佳为20cm)的方式悬挂在木质框架30的底横杆302上。每个种植桶36内设有由种植土和玉米芯混合而成的混合土，种植土和玉米芯的质量比为3～6:1(最佳为4:1)；混合土填充比为40～70％(最佳为60％)；水生植物35采用黑藻、微齿眼子菜、金鱼藻、穗花狐尾藻、矮型苦草、大茨藻和轮藻等沉水植物中的一种或多种；种植桶36承担配重、收集生物组合填料脱落老化污泥和净化水质的作用；
45.海绵体40通长铺设在多个木质框架30的顶面上，海绵体40的左侧和右侧各自固定多条与多个木质框架30一一对应的绑扎绳，并通过这些绑扎绳与多个木质框架30的顶横梁301的两端连接，使海绵体40与河道的水面保持平齐，一方面能够充当浮体，另一方面能够有效拦截河道内原本存在的浮油、漂浮物和其他悬浮固体。
46.本实用新型的用于硬质河道的生物-生态净化系统，在施工时，先在各个木质框架30上安装生物组合填料和水生植物35，组装成生物-生态床系统，待生物-生态床系统组装完成后，在河道的两侧钢筋混凝土硬质挡墙10上分别施打膨胀螺栓32，膨胀螺栓32位于硬质挡墙10的顶面以下10cm处，便于人工随时收取生物-生态床系统排查和检修，然后通过尼龙绳31将将组装完成的生物-生态床系统放置于河道中。
47.接来下布置微孔曝气系统，在河道一侧挡墙10的顶面外侧布置微孔曝气机20，将曝气主管21与微孔曝气机20相连接，曝气主管21沿着该侧挡墙10的长度方向布置，多根曝气支管22沿着该侧挡墙10的长度方向间隔80m地与曝气主管21通过三通连接，多根曝气支管22的竖向管221沿着该侧挡墙10内侧面向下延伸，使多根曝气支管22的横向管222位于河道底部并位于生物-生态床系统的正下方，曝气支管22的横向管222通过微孔释放气体，将空气扩散为微小气泡，以增加水和空气的接触面积，让空气中的氧气更好的溶解于水中。微孔曝气系统为微生物的生长挂膜提供良好的生长环境，并构建好氧和兼氧环境，提高河道水质的净化效果。
48.本实用新型的用于硬质河道的生物-生态净化系统，通过连续监测2个月所得数据如下表和图3至图6所示：
[0049][0050]
通过监测数据分析得知，本实用新型的用于硬质河道的生物-生态净化系统对河道水质的净化效果非常明显，使水体中的化学需氧量cod、氨氮nh
3-n、总磷tp等水质指标均能达到ⅱ类水标准，透明度最低为111cm，最高能达到136cm。
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以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。