本實用新型涉及一種用于改善受納水體面源污染治理的技術(shù)，具體說是一種生態(tài)溝渠技術(shù)。

背景技術(shù)：

近年來由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和城市化進程的加快，城市硬質(zhì)屋面、路面的雨水徑流、生活污水、農(nóng)用化肥、農(nóng)藥的大量使用及畜禽糞便污染，隨著降水或灌溉過程，對受納水體造成了嚴重污染，面源來水帶來的過量氮、磷等引起受納水體的富營養(yǎng)化，不僅給群眾帶來了極差的感官體驗，也是直接影響群眾生產(chǎn)生活的突出水環(huán)境問題。

國務(wù)院頒布實施的《水污染防治行動計劃》(“水十條”)明確，城市人民政府是整治城市黑臭水體的責任主體，由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部牽頭，會同環(huán)境保護部、水利部、農(nóng)業(yè)部等部委指導地方落實并提出目標：2017年年底前，地級及以上城市實現(xiàn)河面無大面積漂浮物，河岸無垃圾，無違法排污口，直轄市、省會城市、計劃單列市建成區(qū)基本消除黑臭水體；2020年年底前，地級以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10％以內(nèi)；到2030年，全國城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。為貫徹落實《水污染防治行動計劃》，2015年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部牽頭，會同環(huán)境保護部、水利部、農(nóng)業(yè)部等部委編制了《城市黑臭水體整治工作指南》，對城市黑臭水體整治工作的目標、原則、工作流程等做出了明確規(guī)定，并對城市黑臭水體的識別、分級、整治方案編制方法以及整治技術(shù)的選擇和效果評估、政策機制保障提出了明確的要求。

在《城市黑臭水體整治工作指南》明確了具體治理黑臭水體的技術(shù)，主要包括控源截污技術(shù)、內(nèi)源治理技術(shù)、生態(tài)修復技術(shù)和其它治理措施?？卦唇匚奂夹g(shù)主要包括截污納管和面源污染控制兩項技術(shù)，生態(tài)溝渠是面源污染控制技術(shù)的一種，在工程中主要應(yīng)用是水體面源污染的處理凈化。

專利CN102094407A(農(nóng)田徑流污染生態(tài)攔截溝渠)中公開了一種農(nóng)田徑流污染生態(tài)攔截溝渠，溝渠的橫斷面為梯形，溝渠的兩壁和底部采用其上分布有多個長方形孔的混凝土板材硬質(zhì)化，并在孔中種植對氮磷具有較強吸收能力的植物，溝渠中設(shè)有若干節(jié)制閘，溝渠的底部設(shè)有若干呈S形排列、四壁布滿孔、內(nèi)充對氮磷具有較強吸附能力的吸附材料的過濾箱，并在過濾箱中種植對氮磷具有較強吸收能力的植物。利用本實用新型提供的農(nóng)田徑流污染生態(tài)攔截溝渠，一是能有效攔截農(nóng)田排水中的氮磷，攔截率分別達50％和60％以上；二是能有效攔截農(nóng)田排水中的懸浮物，攔截率達到95％以上；三是能充分利用原有農(nóng)田排水溝渠，解決了生態(tài)工程占用較多耕地的問題；以上研究，結(jié)構(gòu)復雜，應(yīng)用投入成本較高，推廣難度大。

綜上可知，針對受納水體面源污染情況，如何有效的利用生態(tài)溝渠技術(shù)措施，對面源污染進行處理，減少污染物對受納水體的污染負荷。實際應(yīng)用中需解決的問題如下：

(1)生態(tài)溝渠簡單高效性、易于維護、占地少問題。

(2)生態(tài)溝渠內(nèi)吸附填料選擇問題，通過改善吸附填料附著微生物能力，增強水質(zhì)改善能力。

(3)生態(tài)溝渠內(nèi)，攔截雜質(zhì)方便清除問題。

(4)生態(tài)溝渠內(nèi)，水利條件及污水停留時間問題。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種設(shè)計簡單高效，易于維護，占地少，投入成本低，使用范圍廣，填充吸附填料可重復回收利用的用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)。

本實用新型用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)，包括在面源來水流經(jīng)方向上依次布置的用于沉淀面源來水攜帶的泥沙等固體物質(zhì)的沉淀池、用于去除面源來水中部分污染物質(zhì)的生態(tài)凈化區(qū)，所述沉淀池上方設(shè)有用于攔截水中懸浮物的提籃格柵裝置，面源來水進過提籃格柵裝置之后進入沉淀 池，沉淀池與生態(tài)凈化區(qū)之間通過磚砌結(jié)構(gòu)的配水花墻連接，配水花墻上設(shè)有確保水力條件的預留孔洞，所述生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)填充有作為微生物載體的生物吸附填料。

進一步地，所述提籃格柵裝置包括由4個面積為0.25m²的正方形立面、1個面積為0.25m²的正方形底面，共5個柵攔面拼接組成的正方體提籃結(jié)構(gòu)，所述正方體提籃結(jié)構(gòu)的頂面敞開，所述正方體提籃結(jié)構(gòu)的兩側(cè)立面分別各自設(shè)置有一用于提出清掏的弧形把手，在所述正方體提籃結(jié)構(gòu)其中一個立面上設(shè)置兩個直角掛鉤，所述直角掛鉤伸出格柵正方體提籃結(jié)構(gòu)200mm后向下彎90°延伸250mm，掛在沉淀池水池側(cè)壁上；

所述正方體提籃結(jié)構(gòu)的各格柵面的長、寬、高均為500mm，各格柵面包括由30×30×5角鋼焊接而成的框架、以及設(shè)置在所述框架內(nèi)的多根平行、間距設(shè)置的柵條，所述柵條的直徑為10mm的圓鋼，柵條的材質(zhì)為304不銹鋼，相鄰兩根柵條間隙為3mm。

進一步地，所述沉淀池為長1m，寬1m，深1.5m的磚砌構(gòu)筑物，所述沉淀池底部設(shè)有采用填土夯實的地基，所述地基上方鋪設(shè)有700g土工膜，所述土工膜上方由下至上依次鋪設(shè)有厚150mm、粒徑30-80m的粗砂層，所述粗砂層的厚200mm、粒徑30-80mm的礫石，厚100mm、粒徑8-10mm的礫石，100mm厚的粗砂層,200mm厚的種植土層，所述種植層上生長有濕生植物。

優(yōu)選地，所述濕生植物至少包括蘆葦、香蒲、茭白。

具體地，所述生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)填充的生物吸附填料為粒徑20-30mm、密度0.8至1.2g/cm3的火山巖。

進一步地，所述生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)火山巖填充體積為生態(tài)凈化區(qū)整體體積的80％-90％。

于一具體實施例中，所述配水花墻深1.5m，寬1m，每間隔60-120mm設(shè)有1預留個孔洞，所述預留孔洞的直徑大小為10-15mm。

于一具體實施例中，所述生態(tài)凈化區(qū)出水墻根據(jù)溢流水位為1.3m。

進一步地，生態(tài)溝凈化區(qū)結(jié)構(gòu)尺寸為長2m，寬1m，深1.5m，磚砌構(gòu)筑物。

特別地，所述正方體提籃結(jié)構(gòu)上設(shè)有蓋板。

借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：

(1)本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單高效，能夠有效攔截面源徑流中的顆粒、懸浮物質(zhì)，消減污水中一定量的氮、磷，達到面源污染凈化的目的。

(2)生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)填充微生物載體火山巖，穩(wěn)定高效，耐用性持久，無需更換，可循環(huán)利用，成本價格低。

(3)格柵采用方便提拿的提籃格柵，便于后期清理與維護。

(4)本實用新型均采用磚砌結(jié)構(gòu)，可利用現(xiàn)有溝渠改造，成本低，施工簡單方便。

(5)沉淀池內(nèi)地基中填充石塊可就地取材，根據(jù)現(xiàn)場實際情況自行選擇。

(6)沉淀池和凈水區(qū)之間的配水花墻可有效改善水力條件，確保水力停留時間。

(7)應(yīng)用廣泛，可適用于農(nóng)田、城市硬質(zhì)地面雨水徑流、含禽類糞便水、生活污水等面源污水。

上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)的平面圖；

圖2用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)的剖面圖；

圖3用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)的提籃格柵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)的配水花墻結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

實施例1

本實施例用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)，包括在面源來 水流經(jīng)方向上依次布置的用于沉淀面源來水攜帶的泥沙等固體物質(zhì)的沉淀池、用于去除面源來水中部分污染物質(zhì)的生態(tài)凈化區(qū)，所述沉淀池上方設(shè)有用于攔截水中懸浮物的提籃格柵裝置，面源來水進過提籃格柵裝置之后進入沉淀池，沉淀池與生態(tài)凈化區(qū)之間通過磚砌結(jié)構(gòu)的配水花墻連接，配水花墻上設(shè)有確保水力條件的預留孔洞，所述生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)填充有作為微生物載體的生物吸附填料。

本實施例，在生態(tài)溝渠內(nèi)分別構(gòu)建格柵攔截裝置區(qū)、沉淀區(qū)和凈化區(qū)3個處理單元，提高面源污染處理凈化功能，降低面源污染對受納水體水質(zhì)負荷影響。生態(tài)溝渠設(shè)計簡單高效，易于維護，占地少，投入成本低，使用范圍廣，填充吸附填料可重復回收利用。生態(tài)溝渠進水端設(shè)置提籃式格柵攔截裝置，格柵可輕便提出，方便定期清理，以保證水體流速。生態(tài)溝渠沉淀區(qū)通過植物恢復形成塘坑形式，使面源污染的雜質(zhì)沉積在植被根系處，通過植物根系代謝作用去除部分污染物。植物修復方法以自然恢復為主，人工種植為輔，植物種植以蘆葦、香蒲、茭白等濕生植物為主。生態(tài)溝渠凈化區(qū)內(nèi)部填充吸附填料，作為微生物載體，通過微生物的凈化作用，對面源污染進行處理，改善面源來水水質(zhì)，達到水生態(tài)環(huán)境修復的目的。

實施例2

如圖1至4所示，本實施例用于改善受納水體面源污染治理的生態(tài)溝渠系統(tǒng)，包括在面源來水流經(jīng)方向上依次布置的用于沉淀面源來水攜帶的泥沙等固體物質(zhì)的沉淀池2、用于去除面源來水中部分污染物質(zhì)的生態(tài)凈化區(qū)3，所述沉淀池上方設(shè)有用于攔截水中懸浮物的提籃格柵裝置1，面源來水進過提籃格柵裝置之后進入沉淀池，沉淀池與生態(tài)凈化區(qū)之間通過磚砌結(jié)構(gòu)的配水花墻連接，配水花墻上設(shè)有確保水力條件的預留孔洞，所述生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)填充有作為微生物載體的生物吸附填料。

本實施例中，所述提籃格柵裝置包括由4個面積為0.25m²的正方形立面、1個面積為0.25m²的正方形底面，共5個柵攔面拼接組成的正方體提籃結(jié)構(gòu)11，所述正方體提籃結(jié)構(gòu)的頂面敞開，方便來水進入及定期清理欄內(nèi)雜質(zhì)。所述正 方體提籃結(jié)構(gòu)的兩側(cè)立面分別各自設(shè)置有一用于提出清掏的弧形把手12，在所述正方體提籃結(jié)構(gòu)其中一個立面上設(shè)置兩個直角掛鉤13，所述直角掛鉤伸出格柵正方體提籃結(jié)構(gòu)200mm后向下彎90°延伸250mm，掛在沉淀池水池側(cè)壁上。

所述正方體提籃結(jié)構(gòu)的各格柵面的長、寬、高均為500mm，各格柵面包括由30×30×5角鋼焊接而成的框架、以及設(shè)置在所述框架內(nèi)的多根平行、間距設(shè)置的柵條，所述柵條的直徑為10mm的圓鋼，柵條的材質(zhì)為304不銹鋼，相鄰兩根柵條間隙為3mm。

所述沉淀池為長1m，寬1m，深1.5m的磚砌構(gòu)筑物，所述沉淀池底部設(shè)有采用填土夯實的地基21，所述地基上方鋪設(shè)有700g土工膜22，所述土工膜上方由下至上依次鋪設(shè)有厚150mm、粒徑30-80m的粗砂層23，所述粗砂層的厚200mm、粒徑30-80mm的礫石，厚100mm、粒徑8-10mm的礫石，100mm厚的粗砂層24,200mm厚的種植土層25，所述種植層上生長有濕生植物。

植被修復方法以自然恢復為主，人工種植為輔，植物種植以蘆葦、香蒲、茭白等濕生植物為主。面源污染等帶來的泥沙及懸浮物質(zhì)作為沉淀物沉積在植物底部根系處，通過植物的根系代謝作用去除部分污染物質(zhì)。

本實施例中，生態(tài)溝凈化區(qū)結(jié)構(gòu)尺寸為長2m，寬1m，深1.5m，磚砌構(gòu)筑物，在生態(tài)溝渠凈化區(qū)內(nèi)填充生物吸附填料，作為微生物的載體，利用微生物的代謝作用去除部分面源污染物質(zhì)。生物吸附填料采用質(zhì)地輕、化學穩(wěn)定性好、強度適宜、表面粗糙易掛膜的火山巖，可重復利用，無二次污染?；鹕綆r填料孔隙發(fā)達，分布合理，非常適合微生物的接種、馴化、繁殖生長。耐沖洗、不堵塞，具有良好的物理、化學和水力特性,可適應(yīng)于不同污水凈化的要求。比表面積大，可積累高濃度的微生物量，單位體積污水處理效率比常規(guī)濾料提高5-7倍。

本實施例中火山巖規(guī)格要求：粒徑：主要為20-30mm。密度：密度約為1g/cm3。

本實施例中采用的火山巖生物填料，具有以下作用:

(1)活水

火山巖可以使水中的離子活躍(主要是增加了氧離子的含量)，并且可以輕微釋放a射線和紅外線。

(2)穩(wěn)定水

這里又包含了兩個部分：PH的穩(wěn)定，它可以適當?shù)恼{(diào)節(jié)過于酸或者過于堿的水自動調(diào)整到接近中性；礦物質(zhì)含量的穩(wěn)定，火山石有釋放礦物質(zhì)元素和吸收礦物質(zhì)元素的雙重特性，當過少或過多的時候，它的釋放和吸附作用就產(chǎn)生了。

(3)吸附

火山巖具有多孔，表面積大的特點，可以吸附水中的有害細菌和對生物體產(chǎn)生影響的重金屬離子如鉻、砷等，甚至包括一些水中殘留的氯。

(4)硝化細菌的培養(yǎng)

火山巖的高表面積同樣是培養(yǎng)水中硝化細菌的良好溫床，并且其表面是正電荷有利于微生物固著生長，親水性強，把水中各種原因產(chǎn)生的對脊椎動物巨毒的NO2和NH4轉(zhuǎn)化成毒性相對小的NO3。

(5)除臭

水體流過火山巖的同時氣味物質(zhì)先被濾料吸收，然后被濾料上的微生物氧化分解，完成河水的除臭過程。

(6)生物過濾系統(tǒng)

主要是在適宜的條件下，利用載體填料表面積上生長的微生物的作用，污染物質(zhì)通過填料時，先被填料表面附著的微生物膜吸附，然后被氧化分解，從而完成過濾過程。

生態(tài)溝渠沿著水流方向依次構(gòu)建了如下面源污水凈化區(qū)：格柵攔截裝置區(qū)、沉淀區(qū)和凈化區(qū)3個處理單元，面源污水進入格柵攔截裝置區(qū)，通過提籃格柵截留較大的懸浮物及雜質(zhì)，同時保證后續(xù)處理單元的穩(wěn)定運行，為了提拿清理操作的便宜性，提籃格柵外形尺寸設(shè)計為長寬高各500mm，可根據(jù)面源來水點實際需求并列使用多個格柵，可隨時提出格柵進行傾倒。沉淀區(qū)起到調(diào)節(jié)水量和沉降泥沙等顆粒物質(zhì)的作用，使后續(xù)處理區(qū)獲得穩(wěn)定的水量，同時沉淀區(qū)池底經(jīng)處理后種植濕水植物，通過植物根系代謝作用去除部分污染物質(zhì)。凈化區(qū)填充生物吸附填料火山巖，通過填料表面的微生物新陳代謝作用降解面源污水中的污染物，附著的微生物通過池面的好氧、池底的厭氧、池中間兼氧作用， 去除水中有機物、氨氮等污染物，火山巖填充體積一般為80％-90％，可根據(jù)實際要求進行調(diào)整。

沉淀區(qū)與凈化區(qū)之間通過配水花墻連接，配水花墻采用磚砌結(jié)構(gòu)，通過合理的預留孔洞確保水力條件，保證水力停留時間，配水花墻深1.5m，寬1m，間隔每60-120mm預留1個孔洞，大小為φ10-15mm，凈化區(qū)出水墻根據(jù)溢流水位需求設(shè)計為1.3m，，直接溢流進入受納水體。

本實施例中，所述濕生植物至少包括蘆葦、香蒲、茭白。

進一步地，所述生態(tài)凈化區(qū)內(nèi)火山巖填充體積為生態(tài)凈化區(qū)整體體積的80％-90％。

上述各實施例中，所述配水花墻深1.5m，寬1m，每間隔60-120mm設(shè)有1預留個孔洞，所述預留孔洞的直徑大小為10-15mm。

上述各實施例中，所述生態(tài)凈化區(qū)出水墻根據(jù)溢流水位為1.3m。

上述各實施例作為面源污染控制措施，不僅可以攔截面源徑流帶來的土壤等顆粒物質(zhì)，還可通過植物、微生物的凈化作用去除一部分氮、磷，達到改善水質(zhì)的作用，同時可降低雨水徑流帶來的水土流失問題。

生態(tài)溝渠整體構(gòu)筑物均為磚混結(jié)構(gòu)，施工難度小，建筑材料成本低，植物種植可利用當?shù)噩F(xiàn)有植物進行移栽或自然恢復，礫石可采用工程點附近不同級別的石頭，填充的吸附填料為火山巖，穩(wěn)定高效，耐用性持久，無需更換，可循環(huán)利用，成本價格低。通常情況下，生態(tài)溝渠可利用自然溝渠改造而成，占地省，工程造價較低。

根據(jù)相關(guān)水力計算，合理設(shè)計水力停留時間，保證植物、微生物代謝所需周期，達到凈化水質(zhì)效果穩(wěn)定的目的。

涉及的生態(tài)溝渠采用磚砌結(jié)構(gòu)，沿著水流方向依次構(gòu)建：格柵攔截裝置區(qū)、沉淀區(qū)和凈化區(qū)3個處理單元。

選址可取靠近受納水體堤岸處或自然溝壑處，作地基處理，在100mm砂墊層下素土夯實即可，在地基上修建長3m寬1m的磚砌構(gòu)筑物，預留配水花墻孔洞，依次做好格柵安裝、植物種植及填料填充。

凈化區(qū)火山巖填料應(yīng)人工碼放，避免機械傾倒引起的填料毀壞及填充不均 等情況。

本實用新型應(yīng)用廣泛，可適用于農(nóng)田、城市硬質(zhì)底面雨水徑流、含禽類糞便水、生活污水等面源污水，可單獨用于溝渠或管網(wǎng)末端來水，亦可并連設(shè)計多個生態(tài)溝渠或調(diào)整各處理單元尺寸，用于片面源徑流來水。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本實用新型，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。