一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流系统及方法

1.本发明涉及水体治理技术领域，具体是一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流系统及方法。


背景技术：

2.长江中下游城市由于河道比降小，水体流动性差，可以几乎认为其为静水，造成水体含氧量不足，河水自净能力差。同时长江中下游地区底泥具有颗粒细、渗透系数小、透水性差的特点，污染物易被吸附，而水动力不足形成较低的溶解氧环境，使得微生物对污染物的降解能力大幅减弱。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术，本发明提出一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流系统及方法，以改善长江中下游区域河水、底泥水动力，微生物生境，实现黑臭水体和底泥高效治理。
4.本发明提供的一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，包括下述步骤：s1、布设管道：在河道存在黑臭水体的区域选择数个沿河道宽度方向的断面，在每个断面的河床底泥下一定距离处均进行管道布设；并在管道的管壁上设置数个透水孔；并在管道与底泥接触的一端设置第一滤网；s2、开挖沟槽：在所选河道的一侧岸开挖一条一定长度的沟槽，沟槽的高程低于管道布设点高程；在沟槽末端设置一个容积一定的储水箱；s3、布设净化系统：在沟槽与河道之间布设净化系统，具体为离河道由近到远依次布设第二滤网、生物膜及载体、卵石层、土工布层；所述第二滤网与管道的另一端相连接；s4、安装抽水机：在储水箱旁安装抽水机，在储水箱的内部安装水位传感器，当水位传感器所测水位达到预定水位时，即开启抽水机，抽水机将储水箱中的水抽入原河道中，实现一次水体的循环。
5.优选的，s1中，管道布设点距底泥表面距离选择方法为：将试验管道垂直放置于水体中，使其与底泥表面接触；不对试验管道人为施加作用力，使试验管道自由在底泥中下沉；记录试验管道静止时在底泥中的下沉深度，该深度处即为管道布设点。
6.优选的，s1中，并在管道的外侧铺设土工布。
7.优选的，所述管道采用硬质聚氯乙烯管。
8.优选的，s2中，管道由第一滤网至沟槽方向倾斜向下设置。
9.优选的，s3中，并在与第二滤网相接的管道口内部安装喷气装置，所述喷气装置的喷气方向朝向另一管道口。
10.优选的，s3中，采用无机类玻璃材料作为载体，生物膜铺设于载体上，生物膜上的微生物选用当地土著微生物。
11.优选的，s4中，利用太阳能对抽水机进行供电，抽水机外壳内部固定有电量控制
器；电量控制器的输入端连接有太阳能电板，太阳能电板固定在抽水机外壳的顶端，处于抽水机外壳外侧；电量控制器的输出端连接有锂电池，锂电池位于设备外壳的内部，在设备外壳上设有电池拆卸口，用于从电池拆卸口拆卸锂电池；电量控制器将太阳能电板接收的太阳能，转换为合适的电压，然后给锂电池充电，当抽水机工作时由锂电池向抽水机供电。
12.本发明还提供一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流系统，包括：沟槽：设于河道的一侧；净化系统，设于所述沟槽与河道之间；所述净化系统自河道由近到远依次为第二滤网、生物膜及载体、卵石层、土工布层；数个管道，设于河床底泥中；所述管道的一端与所述第二滤网相连接，所述管道的另一端设有第一滤网；所述管道的管壁上设有数个透水孔；储水箱，设于所述沟槽的末端；抽水机，用于连接所述储水箱和河道。
13.相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提出一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，利用水动力实现了活水功能，在一定程度上增加了黑臭水体和底泥中水体的流动性，提高了水体、底泥中的含氧量，有利于水体、底泥的自净。此外，该方法利用特定生物膜上微生物实现了黑臭水体的循环性净化。此外，管道的布设维持了布设点上部底泥的生态，且该部分底泥对水体也起到了一定的净化作用。此外，该方法整体较为简单，易于实施。
附图说明
14.图1是本发明实施例中管道布设点选取示意图。
15.图2是本发明实施例中生态过滤引流的布设示意图。
16.图3是本发明实施例中净化系统的结构示意图。
17.图4是本发明实施例中水体净化前后对比示意图。
18.图5是本发明实施例中喷气装置的结构示意图。
19.图6是本发明实施例中供电模式示意图。
20.图中，1、管道；2、第一滤网；3、沟槽；4、净化系统；5、第二滤网；6、生物膜及载体；7、卵石层；8、储水箱；9、水位传感器；10、抽水机；11、喷气装置；12、透水小孔；13、布设点所在平面；14、土工布层。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
22.本发明提供的一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，如图1-6所示，包括下述步骤：s1、布设管道：在河道存在黑臭水体的区域选择数个沿河道宽度方向的断面，在每个断面的河床底泥下一定距离处均布设管道1，将管道1布设于底泥之中而不直接布设于底泥表面是考虑黑臭水体在底泥当中缓慢渗透时，底泥中的微生物将对水体中的有机物或有害物质进行分解，起到了水体的初步净化作用。
23.管道布设点距底泥表面距离选择方法为：如图1所示，将试验管道垂直放置于水体中，使其与底泥表面接触；不对试验管道人为施加作用力，使试验管道自由在底泥中下沉；记录试验管道静止时在底泥中的下沉深度，该深度处即为管道布设点。通过该方法确定出管道布设点可以避免对底泥生态的破坏，同时也可避免从底泥上层进行开挖从而造成实际布设点以上底泥中微生物的损失。
24.并在管道1的管壁上设置数个透水小孔12，由于管道在底泥之下，与水底有一定高差，在水位差作用下，水流可由透水小孔12进入管道1，实现小孔的透水功能。
25.并在管道1的外侧铺设有一层土工布，可起到过滤作用。
26.并在管道1与底泥接触的一端设置一层第一滤网2，以阻隔底泥或小型垃圾进入管道1，为使得布设点以上底泥不受破坏，管道1实地布设采取以第一滤网2安装处作为起点开挖的方式，以实现管道1的连接，用于实现侧岸引流。
27.为防止因管径过小而造成管道的堵塞，选择直径较大的管道进行布设。管道1采用硬质聚氯乙烯管(upvc)，其具有较高的抗冲击性能和耐化学性能。
28.s2、开挖沟槽：在所选河道的一侧岸开挖一条一定长度的沟槽3，长度可为5m，沟槽3的高程低于管道布设点高程；在沟槽末端设置一个容积一定的储水箱，容积可为1m3；管道1由第一滤网2至沟槽3方向倾斜向下设置，管道1的倾斜可以减少底泥向管道1中的沉陷。
[0029] s3、布设净化系统：在沟槽3与河道之间布设净化系统，具体为离河道由近到远依次布设第二滤网5、生物膜及载体6、卵石层7、土工布层14；第二滤网5与管道1的另一端相连接，并在与第二滤网5相接的管道口内部安装喷气装置11，喷气装置11可选择小型气泵喷头，喷气方向朝向另一管道口，通过该方式既可以对管道1产生疏通的效果，也可以使得管道口第一滤网2以上的底泥变得疏松，同时也可以起到向底泥甚至黑臭水体中曝气增氧的效果。由于长江中下游地区底泥具有渗透系数小、透水性差的特点，故水体的渗流极为缓慢，水量也较小，喷气在方法中可行。
[0030]
利用侧岸深井式生态过滤引流技术进行黑臭水体的净化，考虑利用一种无机类玻璃材料作为载体，生物膜铺设于载体上，由于生物膜具有特异性，对于黑臭水体中氮、磷、有机质等采取特定的微生物进行处理，利用生物膜上的微生物，在缓慢的生物作用下实现水体的净化；为保护当地生态，生物膜上的微生物选用当地土著微生物；卵石层7布设于载体的侧下部，用于对水体再次进行过滤净化；土工布具有耐腐蚀、透水性好、抗微生物性好、施工方便等优点，利用土工布可实现对水体的进一步过滤。通过上述净化系统，可在一定程度上实现黑臭水体的原生态净化。
[0031]
由于沟槽3高程低于管道1布设点高程，利用两者高差，使得河道中的黑臭水体由河道自由渗入底泥中，通过透水小孔12进入管道1之中后，在水位差的作用下，再流经净化系统，净化后的水体通过沟槽3流往储水箱8中进行储存。
[0032]
s4、安装抽水机：在储水箱8旁安装抽水机10，在储水箱8的内部安装水位传感器9，当水位传感器9所测水位达到预定水位时，即开启抽水机10，抽水机10将储水箱8中的水抽入原河道中，实现一次水体的循环。
[0033]
抽水机10的供电主要利用太阳能，抽水机外壳内部固定有电量控制器；电量控制器的输入端连接有太阳能电板，太阳能电板固定在抽水机外壳的顶端，处于抽水机外壳外侧。电量控制器的输出端连接有锂电池，锂电池位于设备外壳的内部，在设备外壳上设有电
池拆卸口，用于从电池拆卸口拆卸锂电池。电量控制器将太阳能电板接收的太阳能，转换为合适的电压，然后给锂电池充电，当抽水机工作时由锂电池向抽水机供电。
[0034]
本实施例拟从河道底泥样品中筛选驯化硝化菌、脱氮副球菌等反硝化菌、聚磷菌及cod降解菌等多重微生物菌群组成复合菌，将优势菌群利用微纳米包埋工艺固化到载体中；每隔一定时段利用仪器检测河道水体中氮、磷、有机质等不同污染物浓度，并记录；每隔一定时段利用仪器检测沟槽水体中氮、磷、有机质等不同污染物浓度，并记录；将上述监测数据进行比较分析，得到微生物降解速率曲线，并可实现对水体净化过程的监测；利用曲线分析得到河道水体得以净化达到水质标准的时间，并将曲线适当外延，利用于其他河段的水体净化。
[0035]
本发明可在同一河道上选取多个地点进行布设，以提高对河道的净化效果，同时，本方法主要采用微生物进行黑臭水体的净化，过程较为缓慢，并且本方法在将水体分出后又利用抽水机将其送回原河道，在整体上体现了长期循环治理的思想。
[0036]
以上仅为本发明的实施方式，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，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，包括下述步骤：s1、布设管道：在河道存在黑臭水体的区域选择数个沿河道宽度方向的断面，在每个断面的河床底泥下一定距离处均进行管道布设；并在管道的管壁上设置数个透水孔；并在管道与底泥接触的一端设置第一滤网；s2、开挖沟槽：在所选河道的一侧岸开挖一条一定长度的沟槽，沟槽的高程低于管道布设点高程；在沟槽末端设置一个容积一定的储水箱；s3、布设净化系统：在沟槽与河道之间布设净化系统，具体为离河道由近到远依次布设第二滤网、生物膜及载体、卵石层、土工布层；所述第二滤网与管道的另一端相连接；s4、安装抽水机：在储水箱旁安装抽水机，在储水箱的内部安装水位传感器，当水位传感器所测水位达到预定水位时，即开启抽水机，抽水机将储水箱中的水抽入原河道中，实现一次水体的循环。2.如权利要求1所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，s1中，管道布设点距底泥表面距离选择方法为：将试验管道垂直放置于水体中，使其与底泥表面接触；不对试验管道人为施加作用力，使试验管道自由在底泥中下沉；记录试验管道静止时在底泥中的下沉深度，该深度处即为管道布设点。3.如权利要求1或2所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，s1中，并在管道的外侧铺设土工布。4.如权利要求1或2所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，所述管道采用硬质聚氯乙烯管。5.如权利要求1或2所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，s2中，管道由第一滤网至沟槽方向倾斜向下设置。6.如权利要求1或2所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，s3中，并在与第二滤网相接的管道口内部安装喷气装置，所述喷气装置的喷气方向朝向另一管道口。7.如权利要求1或2所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，s3中，采用无机类玻璃材料作为载体，生物膜铺设于载体上，生物膜上的微生物选用当地土著微生物。8.如权利要求1或2所述的用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流方法，其特征在于，s4中，利用太阳能对抽水机进行供电，抽水机外壳内部固定有电量控制器；电量控制器的输入端连接有太阳能电板，太阳能电板固定在抽水机外壳的顶端，处于抽水机外壳外侧；电量控制器的输出端连接有锂电池，锂电池位于设备外壳的内部，在设备外壳上设有电池拆卸口，用于从电池拆卸口拆卸锂电池；电量控制器将太阳能电板接收的太阳能，转换为合适的电压，然后给锂电池充电，当抽水机工作时由锂电池向抽水机供电。9.一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流系统，其特征在于，包括：沟槽：设于河道的一侧；净化系统，设于所述沟槽与河道之间；所述净化系统自河道由近到远依次为第二滤网、生物膜及载体、卵石层、土工布层；数个管道，设于河床底泥中；所述管道的一端与所述第二滤网相连接，所述管道的另一端设有第一滤网；所述管道的管壁上设有数个透水孔；
储水箱，设于所述沟槽的末端；抽水机，用于连接所述储水箱和河道。

技术总结
本发明提供一种用于黑臭水体底泥治理的生态过滤引流系统及方法，其方法包括布设管道、开挖沟槽、布设净化系统、安装抽水机等步骤。本发明能够实现黑臭水体和底泥的高效治理，且该方法整体较为简单，易于实施。易于实施。易于实施。


技术研发人员：金光球 张思怡 唐洪武 田宇航 袁海钰 姜景晟 马冉 陈鹤翔
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/20