專利名稱：新型護岸功能構(gòu)件凈化城市面源污染及河湖水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市面源污染及城市河湖水凈化的方法，特別涉及一種采用生態(tài)混凝土功能構(gòu)件砌筑的護坡對城市面源污染及河湖水進行凈化的方法。
背景技術(shù)：
目前，利用護坡控制城市面源污染的方法已經(jīng)很多，如城市原有的傳統(tǒng)意義上的直立石砌混凝土護岸，這種直立硬質(zhì)護岸方法在城市防洪與節(jié)省城市占地起到了十分重要的作用，并且對水土保持也起到了一定的效果，但是這種方法割裂了護岸與水生生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系，直立硬質(zhì)材料嚴(yán)重影響了水生生物的棲息生境。
在本發(fā)明之前，有關(guān)河湖的生態(tài)護坡也有了多種方法，如全系列生態(tài)護岸，即從坡腳到坡頂依次分為若干區(qū)域，運用不同的植物進行生態(tài)護坡，包括沉水植物、挺水植物、濕生草本與灌木和綠化喬灌木等，它的優(yōu)點是護坡效果好、成本低、工程技術(shù)要求不高、易于實現(xiàn)，景觀異質(zhì)度高、坡岸綠化整齊美觀，保持了原坡岸的生境和生物多樣性。然而，此類生態(tài)護坡方法不適宜在較陡和沖刷較大的坡岸，而對于寸土寸金的城市而言，河道坡岸不可能有如此寬闊的堤岸進行理想的生態(tài)護坡的構(gòu)建，因此，對于城市而言，相對理想的的生態(tài)護岸的構(gòu)建受到極大限制，可操作性差，基本難以實現(xiàn)。針對城市河道特別對江南古城的河道來說，河流窄、水又較深、受人為閘控以及直立硬質(zhì)護岸的狀況，為了抵御流速較大時河水對土質(zhì)坡岸的沖擊造成土壤侵蝕和流失嚴(yán)重，又出現(xiàn)了半系列生態(tài)護坡技術(shù)方法，即在河道常水位時的水面與坡岸交界處設(shè)置混凝土石砌駁岸，并在水面以上的坡岸設(shè)置喬灌木植物、草坪等，這種護坡方法可在景觀上達到與全系列生態(tài)護坡技術(shù)有近似的效果，但是這種護坡方法中與水體直接接觸的是垂直的石砌駁岸，正是它割裂了水陸的聯(lián)系，影響水生生物的棲息生境，而且為抵御夏季洪水高峰對護坡的沖刷，石砌駁岸往往很高，更加劇了水陸生態(tài)系統(tǒng)的割裂狀況，影響水陸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)交流，客觀上也會影響到城市景觀效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計、研制一種全新的生態(tài)護坡方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件凈化城市面源污染及河湖水的方法，其主要技術(shù)特征在于(1)新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件設(shè)置在河道水面處，其上表面與河道常水位平齊；(2)新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件設(shè)置內(nèi)腔，內(nèi)腔中設(shè)置功能填料；(3)功能填料上附著生物膜。
本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是
其技術(shù)特征在于功能填料為卵石、生物陶粒、沸石、固定微生物球等混合，根據(jù)污染特征及凈化要求確定合適的配比。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件上表面與常水位平齊，因而，可巧妙地利用雨晴變化與水體水位變化營造生物膜去除污染物所需的好氧、缺氧、厭氧等各種條件，營造生物脫氮除磷的環(huán)境條件，實現(xiàn)污染物的超量去除。
設(shè)置在新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件內(nèi)腔內(nèi)的功能填料根據(jù)面源及城市河湖水體污染特征進行優(yōu)化組合，所采用填料為卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球等及其各種組合，構(gòu)成生物接觸氧化系統(tǒng)，凈化來自面源的徑流污染及城市河湖水體水質(zhì)。如對某古城區(qū)河流，有機物及氮、磷污染負荷高，采用卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球組合，其配比為93∶5∶1∶1；針對某小區(qū)內(nèi)河流，主要受外來水的影響，以有機污染負荷為主，采用卵石、生物陶粒組合，其配比為97∶3。
具體應(yīng)用于1.城市徑流面源污染控制方面本發(fā)明在城市徑流面源污染控制方面，表現(xiàn)在在城市徑流匯集時，徑流污染的SS(懸浮物)被生態(tài)混凝土構(gòu)件有效阻留，含有機物、氮、磷污染的徑流通過生態(tài)混凝土構(gòu)件的后側(cè)壁或頂面滲濾進入充填功能填料的內(nèi)腔，利用功能填料表面的生物膜有效去除徑流污染，凈化后的水通過生態(tài)混凝土構(gòu)件的前側(cè)壁進入河湖水體，作為城市水體水量的有效補充。
2.河湖水體水質(zhì)凈化方面本發(fā)明在河湖水質(zhì)凈化方面，表現(xiàn)在當(dāng)河湖水體水位上漲時，如外調(diào)水時，新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件沒入水中，功能填料表面附著的生物膜處于厭氧、缺氧狀態(tài)，可有效實現(xiàn)反硝化與厭氧釋磷；當(dāng)河湖水體水位上漲，如往外抽水時，新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件露出水面，生物膜系統(tǒng)實現(xiàn)充氧，維持好氧條件從而營造有機物去除以及氨氮硝化、磷的好氧攝取，有效凈化河湖水質(zhì)。
3.構(gòu)建水陸生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系的橋梁本發(fā)明在溝通水陸生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系方面，表現(xiàn)在本發(fā)明采用濾過性良好的生態(tài)混凝土構(gòu)件及孔隙率大的功能填料，使之成為水陸生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系的橋梁，本發(fā)明的特征還在于相對粗糙的生態(tài)混凝土表面有利于絲狀藻類及濾食性動物如螺類等的棲息，有利于為水體生物多樣性的形成、健康生態(tài)系統(tǒng)的建立創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明可以根據(jù)河水水位的漲落變化，使功能填料上附著的生物膜正好可以利用水位的變化完成它自身凈化河湖水體所必需的兩個厭氧、好氧狀態(tài)。當(dāng)水位漲到高于生態(tài)混凝土?xí)r，填料淹沒在水體內(nèi)，而生態(tài)混凝土附著的生物膜處于相對缺氧的狀態(tài)；當(dāng)水位降低生態(tài)混凝土部分或全部暴露于空氣中時，填料上的生物膜與空氣接觸，處于好氧狀態(tài)。這種由于水位變化引起生態(tài)混凝土填料上的生物膜“厭氧-好氧”交替運行的方式是本發(fā)明中凈化污染水體中的重點之一。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果還在于用中空的生態(tài)混凝土構(gòu)件以及功能填料作為石砌護岸的替代材料，解決過去水泥漿石砌護岸帶來的坡岸與水體隔離的缺陷，在生態(tài)混凝土與水體直接接觸的側(cè)面設(shè)置不規(guī)則的小孔，使得污染河水得以和功能填料接觸，功能填料就成了水體中底棲動物以及其他水生動物的棲息地，這就有利于構(gòu)建更加健康的水生態(tài)系統(tǒng)。
本發(fā)明的護坡材料結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，不會產(chǎn)生二次污染，用于面源污染控制及河湖水質(zhì)凈化效果好。


圖1——本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)圖。
圖2——本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)圖。
圖3——本發(fā)明應(yīng)用結(jié)果測試。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，新型護岸生態(tài)混凝土構(gòu)件1是用生態(tài)混凝土制成的，為提高生態(tài)混凝土的強度，生態(tài)混凝土澆筑時添加鋼筋或炭纖維；內(nèi)腔2充填功能填料3，采用卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球等部分或全體，根據(jù)面源污染及河湖水質(zhì)特征，采用不同的組成與配比。
在進行徑流污染控制時，徑流污染經(jīng)過新型護岸生態(tài)混凝土構(gòu)件1的后側(cè)壁6或上側(cè)壁5進入內(nèi)腔2，與內(nèi)腔2內(nèi)的功能填料3接觸，利用生物膜的作用去除有機物及氮、磷等污染物，凈化后徑流從生態(tài)混凝土構(gòu)件1的前側(cè)壁4進入河湖水體。
這樣，在河湖水質(zhì)凈化時，根據(jù)河湖水位的漲落，河湖水經(jīng)過新型護岸生態(tài)混凝土構(gòu)件1的前側(cè)壁4或預(yù)留的孔隙進入內(nèi)腔2，與功能填料3接觸，利用生物膜的作用去除有機物及氮、磷等污染物。
具體使用本發(fā)明，在處理徑流面源與某河流污染不同工況條件下的運行結(jié)果如圖3所示。
權(quán)利要求
1.新型護岸功能構(gòu)件凈化城市面源污染及河湖水的方法，其特征在于(1)新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件設(shè)置在河道水面處，其上表面與河道常水位平齊；(2)新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件設(shè)置內(nèi)腔，內(nèi)腔中設(shè)置功能填料；(3)功能填料上附著生物膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型護岸功能構(gòu)件凈化城市面源污染及河湖水的方法，其特征在于功能填料為卵石、生物陶粒、沸石、固定微生物球及其混合配比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型護岸功能構(gòu)件凈化城市面源污染及河湖水的方法，其特征在于當(dāng)河道水位漲高于新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件時，淹沒在水體下的填料上附著的生物膜處于缺氧狀態(tài)，當(dāng)河道水位落低于新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件時，暴露于空氣中的填料上附著的生物膜處于好氧狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用新型護岸功能構(gòu)件砌筑的護坡對城市面源污染及河湖水進行凈化的方法。本發(fā)明將新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件設(shè)置在河道水面處，其上表面與河道常水位平齊，新型護岸生態(tài)混凝土功能構(gòu)件設(shè)置內(nèi)腔，內(nèi)腔中設(shè)置功能填料，填料上附著生物膜。填料為卵石、生物陶粒、沸石、固定化微生物球等及其組合，構(gòu)成生物接觸氧化系統(tǒng)，又利用水位變化形成生物膜“厭氧－好氧”交替運行，及保持水陸生態(tài)聯(lián)系，取得較好凈化污染效果。解決了全系列生態(tài)護岸無法操作、實現(xiàn)，和半生態(tài)護岸依然割裂水陸生態(tài)聯(lián)系的缺陷。本發(fā)明中護岸生態(tài)混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，施工方便，不會產(chǎn)生二次污染，用于面源污染控制及河湖水質(zhì)凈化效果好。
文檔編號E02B3/14GK1785852SQ200510095209
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者操家順, 吉伯海, 嚴(yán)以新, 吳繼敏, 朱偉 申請人:河海大學(xué)