專利名稱：一種河流溝渠污水生態強化自凈方法
技術領域：
本發明屬于污水處理技術，更確切地說是關于河流溝渠水質污染的生態處理方法。
隨著工農業的發展和人民生活水平的不斷提高，環境污染與經濟發展之間的矛盾變得日益突出，其中水質污染造成的公害，世界各國都非常重視，提出許多防治對策和處理技術。
目前建立大型污水處理廠，污水集中生化處理是世界上普遍采用的方法。但是該類方法存在投入高，耗資大，占地面積廣，處理效果受到的制約因素多，出廠水質不穩定等問題，對于經濟實力較差的地區難于推廣應用。現在每年向一些河流中排放大量的工廠廢水和生活污水。例如屬于海河流域的洹河，全長160KM，它發源于河南省林州市的清泉村，途經安陽市后于50KM處注入衛河經天津入渤海，該河流要接納三十多家工廠每年排放8000多萬噸的生產廢水和生活污水，使該河成了一條納污、排污渠道，沿岸自然景觀質量大大下降。
本發明的目的是克服已有技術的不足，提出一種結合流域整治工程建設并且投資小，效益高，充分利用河道的自然空間，變納污排污的河流為“污水處理場”的凈化方法本發明的河流污水處理方法河流污水流過多級基堰構成的“生物基堰濕地氧化塘”，達到污水自凈目的，每級基堰由景觀曝氣、噴灌曝氣、濕地、基堰、基堰前后的沉淀溝和堤坡生物植被或滲濾材料所構成，以形成交替循環水滲濾、曝氣和穩定絮凝、沉淀。
本發明“生物基堰濕地氧化塘”的構筑方法采用生態治理工程與河流清淤整治工程結合的構筑方法，即在河流疏浚整治工程時，可先整治一側河床堤岸，另一側保持徑流排水。整治時首先清淤后沿河床與堤坡根部用磚、石、硬質纖維材料由下而上逐級修砌堤坡滲濾階梯，然后在所整治河(渠)區間砌筑基堰，兩級基堰之間的水平面位于上級基堰高度的1/2-2/3處和下級基堰的頂部，以形成濕地氧化塘水面，如此由下游而上逐級修筑，然后再按此法修砌另一側河床。生物基堰的具體構筑方法在河道中選擇合適的距離挖兩條0.5米深、1米寬的橫溝即沉淀溝；用磚石、水泥等硬質材料構筑基堰前后兩壁，單側基壁厚度0.24-0.36米，前后壁之間距離0.52-0.78米，并用鋼筋加固成一體，然后將堰前后的泥土填入前后壁的空隙，最后用磚石、水泥砌筑成深0.5米、寬1米的防滲沉淀溝。在最后一級生物基堰之后建有二-三級橡皮壩，對小的河溝渠也可以不建。所述的基堰即能保持住一定高度的水流平面，保持一定的水位，又可以在水位增高、流量增大時，具有排水下泄的作用，其構筑高度0.5-1.0米，寬度0.5-1.0米(流速小、沖擊力不大的河、渠)，流速湍急，沖擊力較大的河流構筑寬度為1-1.5米。
本發明所述的濕地氧化塘是兩米以下的水面深度的水域統稱，其上具有多種水生維管束植物和水生微型生物，可以凈化水質，具有為野生動植物提供良好的棲息環境的功能。形成的濕地氧化塘處理系統能夠發生沉淀、吸附、過濾、固定、離子交換、絡合反應、硝化、反硝化、營養元素攝取、生物代謝轉化和細菌、真菌的異化作用等過程，尤其是大型水生植物具有發達的根系，并分泌有粘液，成為微型生物的附著基質，對污染水質會產生有效的微生物絮凝、沉淀、吸附、滲濾、分解作用，提高污水凈化率。
本發明所述的基堰前后的沉淀溝可沉積一定量的沉積物，需定期清理，每級沉淀溝內的沉積物抽吸到同級堤坡上進行生態物質循環利用。該沉積物是在厭氧或好氧條件下被生物降解成的消化污泥，有利于植物的吸收利用，具有開發生態經濟資源的利用價值，避免二次污染，減少河道疏浚工程量。
本發明所述的基堰以上形成的濕地氧化塘，是與濕地處理系統相結合的治理污水方法，與經典的污水處理方法中所述的氧化塘不完全相同。其基本原理是利用自然界水體的自凈能力和水生動植物的生態凈化作用以及堤坡土壤和植被處理系統，促進有機質分解，處理廢水降解水質的代謝毒性。
所述的景觀曝氣，是針對寬闊的河面，噴灌裝置射程達不到岸邊堤坡的河流中心區，通過不同組合形式，配以彩燈，以形成景觀噴泉式曝氣方式，使其具有觀賞價值，又具有充分接觸空氣充氧，加速水中污染物的分解速度。
所述的噴灌曝氣，是沿河岸水邊處合理按裝噴灌設備，其射程能達到堤岸坡頂，每級基堰的污水噴灌曝氣水量應等于同級基堰的進水量，其作用是既能對堤岸植物灌溉，讓土壤生物分解污染物，又能增強與空氣的接觸面積，充分曝氣充氧，加速污染物的好氧性分解；還可以針對高大的河岸堤坡，當噴灌裝置最大射程也難于到達頂部時，可設置堤坡引管噴灌曝氣裝置，即采用坡土下埋管，引管向上，在堤岸頂部裝置噴頭進行曝氣，在冬季也有利于對堤坡溫棚植物進行灌溉。
本發明的生物基堰在不同水期的凈化情況河水下落時，各基堰之間成為靜水區，延長高濃度污水停留時間，通過噴灌堤坡土壤植被，增加滲濾流動和交換的次數。另外，由于水面穩定，水質變化速度不快，因此適應于該水域生態環境條件下的生物種發生相應地變異、生存、繁殖，建立新的生態共生關系，相互協同分解污染物和代謝產物，降解污染物質，促進污水凈化和植物的吸收利用。
河水上漲時，水流超過壩頂，可被基堰頂部生物過濾、吸附，同時具有落差，產生自然跌水和水躍，增加曝氣充氧過程，促進污染物質的凈化；泄洪期，上游稀釋水量大，浮水植物、漂浮植物、浮游動物被沖走，污染水質也會被稀釋，而浮葉植物與挺水植物、沉水動植物仍會保留。
本發明的主要優點和效果本發明的方法對于干旱少雨、水資源缺乏、河床寬度大于一米、河水深度與河坡陸地平面高度比值大于1/2、河坡與水平面夾角大于120度、坡度呈自然傾斜狀和/或呈階梯狀、生長有自然植被或半自然植被且有工農業廢水和生活污水排放的河流和流域均適用；本發明由于充分利用河道空間，節約用地，工程投資小，容易管理，運行費用很少，凈化效果溶解氧增加，BOD5、CODmn、CODcr均降低，而且有減弱細胞遺傳毒性作用，降低魚類死亡率，明顯降低水中銅、鉛、鎘的濃度；本發明通過堤岸整修，河床平整，實施“生物基堰濕地氧化塘”的工程，可形成規律有序的人工經濟生物綠化帶，改善生態環境；凈化過程中沉積的污泥可以用于種植根系發達的經濟植物，還可以開發水生植物、食草動物和肉食動物。綜上所述，本發明充分利用河道空間的自然植被和半自然植被，是強化自然環境的“自我凈化系統”，變納污、排污河道為一天然的污水處理場，同時具有生物資源開發和利用的基地，是一種因地制宜、耗資小且符合“綜合利用，化害為利”原則的河流污水生態強化自凈方法。
下面結合
生物基堰濕地氧化塘結構。
圖1為生物基堰濕地氧化塘結構示意圖；圖2為基堰側視圖示意圖。
由圖1可知，本發明基堰濕地氧化塘是由若干級基堰所構成，每級基堰依次建有景觀曝氣、噴灌曝氣段3、濕地氧化塘4、基堰5以及基堰5前后的沉淀溝6，圖中1為河床，2為河床的出入口所建的滾水壩。
由圖2看出，基堰5前后壁9用磚石、水泥等硬質材料砌筑，并用多根鋼筋10將其加固，然后將基堰前后的泥土挖出填入前后壁9之間的空隙并填實，基堰前形成平坦的濕地氧化塘4，基堰前后的沉淀溝6，是用磚石、水泥砌筑成一定寬度和深度的防滲漏溝。
下面通過實例進一步闡述本發明的特點。
實施例本實例是在圖3模擬裝置(示意圖)中進行的。實驗分I、II兩組，實驗用的污水取自洹河曹馬段水樣。
實驗過程和條件實驗缸的位置高低模擬河流坡降的落差，自流到下一級實驗缸內，等進入帶攪拌器的沉積物缸體(I3、II3)內經水生植物吸收滲濾溢出后，按負壓密閉抽入蓄水瓶，然后同速自然滴落入第一級實驗缸(I1、II1)內；實驗時用日光燈按自然光暗比條件進行光照射；II組內有PFU(聚氨酯泡沫塊)A兩級滲濾，其作用是讓其中的微型生物有一個分解污染物質的生存空間；沉積缸(I3、II3)內種植有同種水生植物，每組實驗缸養殖同等數量的小型魚(孔雀魚)，用洹河污染水域的水蚤喂養，觀察污染物經水生食物鏈作用后將產生什么效果。實驗結果見附表。
由附表II組(PFU)數據看出，DO增加了5.83mg/l，BOD5、CODmn、CODcr分別降低75.1％、72.8％、29.4％；Cu、Pb、Cd的濃度以及魚的死亡率明顯下降；PFU分解沉積物更有益于植物吸收利用；細胞遺傳毒性作用明顯減弱。
附表
權利要求
1.一種河流溝渠污水生態強化自凈方法，其特征在于河流溝渠污水經過多級基堰構成的“生物基堰濕地氧化塘”，每級基堰是由堤坡生物植被或滲濾材料、景觀曝氣、噴灌曝氣、濕地、基堰和基堰前后的沉淀溝所組成。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于基堰高度0.5-1.0米，寬度1.5米，其高度以不影響泄洪能力為原則。
3.按照權利要求1所述的方法.其特征在于使河床濕地氧化塘保持有0.5-1.0米深的水域區間。
4.按照權利要求1所述的方法.其特征在于基堰前后的沉淀溝的深度0.5米、寬度為1米。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的兩基堰之間的距離應能夠形成具有0.5-1‰的坡降和寬闊穩定的平坦濕地氧化塘漫流且不影響泄洪功能。
6.按照權利要求1所述的方法.其特征在于兩級基堰之間的水平面位于上一級基堰高度的1/2-2/3處和下級基堰的頂部，以形成濕地氧化塘水面。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于在最后一級基堰之后其水面不超過前一級基堰的2/3高度建有二-三級橡皮壩，對小河溝渠也可以不建。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于每級基堰濕地氧化塘的污水、污泥噴灌水和沉積物可以吸還同級堤坡土壤以供植物吸收利用，凈化滲濾。
9.按照權利要求1所述的方法，其特征在于每級基堰濕地氧化塘的污水噴灌曝氣水量應等于同一級基堰濕地氧化塘的進水量。
全文摘要
本發明是一種河流或溝渠污水生態強化自凈方法,其特點是利用河道(渠)空間,通過建立若干級基堰形成濕地氧化塘,每級基堰由堤坡植被、景觀曝氣、噴灌曝氣、濕地、基堰和基堰前后的沉淀溝所構成,河流污水依次通過各級基堰濕地氧化塘中的各種水生動植物和堤坡土壤生物作用,即得到凈化。本發明的方法適用于河流溝渠和流域,工程投資少,節約用地,是一種因地制宜、耗資小且符合“綜合利用,化害為利”原則的河流污水生態強化自凈方法。
文檔編號C02F3/12GK1241538SQ98102839
公開日2000年1月19日 申請日期1998年7月10日 優先權日1998年7月10日
發明者李敬生 申請人:李敬生