專利名稱：一種再生水河道減滲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種再生水河道減滲的方法，屬于再生水回灌河道治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)城市化水平不斷提高，帶動(dòng)城市人口大幅增加，人口的增加勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致作為城市安全飲用水的地下水過(guò)度開(kāi)采，開(kāi)采速度一旦大于自然界水分循環(huán)速度，就會(huì)弓丨起河湖的干涸和水生態(tài)平衡的破壞，這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了城市河湖功能的發(fā)揮，因此，在 地下水超采及城市河道水生態(tài)危機(jī)的形勢(shì)下采取生態(tài)修復(fù)措施，利用再生水進(jìn)行地下水回灌或補(bǔ)給河道成為解決此問(wèn)題的有效措施之一。城市再生水具有就地可取、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。將污水經(jīng)過(guò)適度處理后再生回用作為城市河湖生態(tài)、環(huán)境與景觀用水已成為緩解城市水資源短缺、水環(huán)境污染以及生態(tài)危機(jī)的有效途徑之一。再生水作為景觀水補(bǔ)給河道已被廣為利用，再生水補(bǔ)給型河道一般范圍較小，其作為補(bǔ)給河道用水因?yàn)橹皇窃诟珊悼菟谘a(bǔ)給，在豐水年，降雨和地面匯水排入河道后要求能夠進(jìn)行穩(wěn)定天然下滲，同時(shí)可以起到及時(shí)排澇和回補(bǔ)地下水的作用。由于再生水中含有大量的氮、磷元素，TN值可達(dá)20mg/L、TP值可達(dá)3mg/L左右，是地表水V類水體值的十倍左右，若不采取必要措施易造成地下水污染。河湖包氣帶層是再生水回用區(qū)地表水體入滲進(jìn)入地下水體的必經(jīng)通道，已有的研究表明地表入滲回灌對(duì)于再生水水質(zhì)改善有明顯效果，起作用的關(guān)鍵部位通常位于地表入滲到含水層之間幾米到幾十米的范圍，尤其是接近地表的堵塞層或淤積層，為此在維持適宜減滲需求條件下，大幅削減再生水中氮和磷已成為目前再生水回用河道生態(tài)治理中亟須解決的問(wèn)題。然而，已有減滲措施，存在缺乏凈污效應(yīng)，且無(wú)法恢復(fù)，與天然河道缺乏協(xié)調(diào)性等缺點(diǎn)。目前，用于河道減滲的材料和措施大致有以下幾種1、混凝土，一般采用現(xiàn)澆或是與塊石、預(yù)制板結(jié)合對(duì)河道進(jìn)行硬護(hù)砌；2、土工膜，直接鋪設(shè)進(jìn)行防滲；3、粘土，鋪設(shè)一定厚度的粘土或膨潤(rùn)土層進(jìn)行防滲；4、膨潤(rùn)土防水毯，直接鋪設(shè)進(jìn)行防滲；前兩者雖能起到較好的防滲效果，但對(duì)河道自然生態(tài)系統(tǒng)存在不良影響，有損水相、土壤相、氣相和生物相的相互聯(lián)系，破壞了河流自然生態(tài)系統(tǒng)，河水失去自凈能力，水質(zhì)惡化加快；第三種材料相對(duì)前兩者對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)影響略小，但在河道中增加了一些難降解的異物層，與自然河道不太協(xié)調(diào)，同時(shí)，一旦受洪水沖刷可能會(huì)被成片掀起；第四種材料粘土層防滲則生態(tài)效果良好，但在山區(qū)砂礫石河道中存在抗沖刷能力弱的缺點(diǎn)，也有部分地區(qū)存在粘土短缺的情況，并且膨潤(rùn)土防水毯減滲基本是無(wú)法恢復(fù)的，且會(huì)隔斷減滲層上下微生物等的遷移，從而導(dǎo)致減滲層以下包氣帶凈污能力大幅度降低。目前國(guó)內(nèi)已有天然河道減滲方法的研究報(bào)道如中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)101070698和公開(kāi)號(hào)102296563A)，其大多引入膨潤(rùn)土作為減滲夾層，減滲效果較佳，但僅在干旱地區(qū)河道的減滲方面較為實(shí)用，豐水時(shí)難以有效下滲回補(bǔ)地下水，局限性較大?；诖?，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種再生水回用河道的減滲措施和具體實(shí)施方法，通過(guò)河床包氣帶滲濾介質(zhì)中添加生物菌劑并借助其自凈能力，在滲濾層形成大量生物膜，堵塞多孔介質(zhì)，進(jìn)一步達(dá)到減滲保水和去除回用水體中的污染物的雙重目的，因此有望成為再生水利用與河湖治理工程領(lǐng)域最為經(jīng)濟(jì)可行的應(yīng)用模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種再生水河道減滲的方法，該方法既能滿足河道減滲保水要求，又能對(duì)再生水起到控污去污作用，保持河道生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。本發(fā)明所提供的一種再生水河道減滲的方法，包括如下步驟(I)清理河道，然后在開(kāi)挖清理后的河道上鋪設(shè)細(xì)沙并壓實(shí)得到墊層；(2)在所述墊層上鋪設(shè)可降解土工膜；(3)在所述可降解土工膜上鋪設(shè)河沙并壓實(shí)得到生物膜減滲層；(4)將煮沸過(guò)的淀粉溶液和氯化銨加入至再生水中得到微生物培養(yǎng)液，然后與原生芽孢乳混合后噴灑在所述生物膜上，所述噴灑時(shí)的潤(rùn)濕深度不小于所述生物膜減滲層的
厚度；(5)在經(jīng)步驟(4)處理后的所述生物膜減滲層上依次鋪設(shè)反濾層和保護(hù)層，即實(shí)現(xiàn)對(duì)再生水河道的減滲處理。上述的方法中，所述細(xì)沙的粒徑不大于20mm，所述墊層的厚度可為8cnTl2cm，如IOcm ;所述細(xì)沙是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。上述的方法中，所述可降解土工膜具體可為再生纖維素纖維土工膜；所述可降解土工膜沿河道軸線方向水平鋪展，布面要平整、均勻，并適當(dāng)留有變形余量。上述的方法中，所述河沙的粒徑小于1mm，所述生物膜減滲層的厚度可為25cnT35Cm，如30cm ;所述河沙是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。上述的方法中，所述微生物培養(yǎng)液中，淀粉的質(zhì)量體積濃度可為4(T60g/L，氯化銨的質(zhì)量體積濃度為15 25g/L ；所述原生芽孢乳的質(zhì)量體積濃度為15 18g/L。上述的方法中，步驟(4)中，可利用行走式多功能噴灌機(jī)進(jìn)行噴灑；相鄰噴灑面的縫寬度不小于O. 5m。上述的方法中，所述反濾層的厚度可為8cnTl2cm，如10cm，所述反濾層由沙礫料鋪設(shè)得到，所述沙礫料是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。上述的方法中，所述沙礫料的粒徑可為lmnT50mm。上述的方法中，所述保護(hù)層的厚度可為14cnTl6cm，如15cm，所述保護(hù)層由卵礫石鋪設(shè)得到，所述卵礫石是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。上述的方法中，所述卵礫石的粒徑可為50mm 100mm。本發(fā)明提供的方法中，在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(I)施工時(shí)，應(yīng)盡力避免卵礫石直接砸在可降解土工膜上，最好是邊鋪膜邊進(jìn)行生物膜減滲層的施工，可降解土工膜與周邊結(jié)構(gòu)連接應(yīng)采用膨脹螺栓和鋼板壓條進(jìn)行錨固，連接部位要涂刷乳化浙青(2cm)粘結(jié)，以防該處發(fā)生滲漏。(2)菌劑噴灑時(shí)，應(yīng)保證噴灑的均勻性、保證足夠的噴灑深度，以保證生物膜減滲凈污層的快速均勻形成。本發(fā)明提供的方法具有如下有益效果通過(guò)在河道底部鋪設(shè)一層可降解土工膜作為初期減滲材料(一層細(xì)沙)，然后再在上面敷設(shè)(可降解土工膜作為初期減滲材料)，其上鋪設(shè)生物膜減滲層，并噴灑一定濃度的微生物培養(yǎng)液和原生芽孢乳微生物制劑混合液，最后鋪設(shè)砂礫料反濾層和卵礫石保護(hù)層，既防止了初期河道水大量滲漏導(dǎo)致地下水的污染，又能保證河道復(fù)合土工膜降解后，生物膜減滲作用的發(fā)揮，保持了河道的生態(tài)平衡，促進(jìn)了生態(tài)去污控污效應(yīng)的發(fā)揮；該方法使用壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)單、成本低廉，因而大大節(jié)約了再生水河道治理的資金。本發(fā)明還可從根本上有效解決土工膜在河道減滲中去污控污效應(yīng)的不足和使用壽命短的缺點(diǎn)。在整體銜接生物減滲效果方面明顯是一項(xiàng)新型的生態(tài)減滲處理技術(shù)，在國(guó)內(nèi)再生水河道減滲技術(shù)領(lǐng)域?qū)兕I(lǐng)先水平。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例得到的再生水河道減滲層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。本發(fā)明提供的再生水河道的減滲方法的步驟如下 (I)清理河道淤泥和雜物，并開(kāi)挖至設(shè)計(jì)河道基礎(chǔ)高程，將開(kāi)挖出的河道沙石利用大型滾筒式篩沙機(jī)進(jìn)行篩分，選擇施工用級(jí)配砂石(墊層細(xì)沙粒徑< 20mm、砂礫料粒徑為lmnT50mm、卵碌石粒徑為50mm 100mm),其中將粒徑Imm以下的河沙作為生物膜減滲層的介質(zhì)備用，篩分后的沙石利用大型鏟車和碾壓機(jī)直接分層鋪設(shè)、碾壓。(2)以再生水為背景溶液，將40g/L飛Og/L的煮沸過(guò)的淀粉溶液15g/L 25g/L的氯化銨添加到再生水背景溶液中，作為微生物培養(yǎng)液(其中淀粉的質(zhì)量體積濃度為4(T60g/L，氯化銨的質(zhì)量體積濃度為15 25g/L)。在上述微生物培養(yǎng)液中添加15g/L 18g/L的原生芽孢乳微生物制劑，作為生物膜減滲層添加劑備用。(3)施工作業(yè)范圍內(nèi)的坑槽溝等需要先進(jìn)行回填平整夯實(shí)處理。基礎(chǔ)處理合格后，在施工范圍內(nèi)均勻?yàn)⑺?，基礎(chǔ)層潤(rùn)濕深度不小于15cm。(4)在開(kāi)挖清理平整后的河道上先鋪設(shè)一層篩分好的(粒徑20mm以下)的級(jí)配細(xì)沙作為墊層，壓實(shí)，壓實(shí)密度85%以上，厚度約10cm，表面平整。(5)再生纖維素纖維土工膜以沿河道軸線方向水平滾鋪的方式鋪設(shè)得到可降解土工膜，布面要平整、均勻，并適當(dāng)留有變形余量。其中土工膜不要繃得太緊，兩端埋入土體部分呈波紋狀。坡面鋪設(shè)在坡面整平驗(yàn)收合格后，從順坡面軸線方向滾鋪，與河道底的土工膜連接采用丁字形連接。(6)在再生纖維素纖維土工膜上面回填步驟(I)中所述備用河沙，厚度為30cm ;碾壓、夯實(shí)生物膜減滲層，要求密實(shí)度不小于90%，分兩層碾壓，以振動(dòng)碾均勻壓實(shí)，相鄰碾壓面的搭縫寬度不小于10cm，機(jī)械碾壓不到的部位采用輔助夯具夯實(shí)。(7)將微生物培養(yǎng)液和原生芽孢乳微生物制劑充分混合，攪拌均勻后，采用8YX-4型行走式多功能噴灌機(jī)噴灑，噴桿上配置近射程搖擺式噴頭，噴灑寬幅為8米，相鄰噴灑面的搭縫寬度不小于O. 5m,噴灑潤(rùn)濕深度不小于30cm。(8)上述得到的土工膜減滲層和生物膜減滲層應(yīng)覆蓋整個(gè)河道斷面，邊坡減滲層應(yīng)延伸高出設(shè)計(jì)常水位30cm以上，生物膜減滲層同步向上延伸并完全覆蓋土工膜減滲層。(9)最后在生物膜減滲層上鋪設(shè)砂礫料反濾層和卵礫石保護(hù)層，砂礫料反濾層(粒徑lmnT50mm)厚度為IOcm,卵碌石保護(hù)層(粒徑5mnTl00mm)厚度為15cm。經(jīng)本實(shí)施例減滲處理的河道的機(jī)構(gòu)如圖I所示，由4個(gè)結(jié)構(gòu)層組成，從下至上依次為墊層、生物膜減滲層、砂礫料反濾層和卵礫石保護(hù)層，在墊層和生物膜減滲層之間為可降解土工膜。根據(jù)室內(nèi)土柱精細(xì)試驗(yàn)(柱高10cm，內(nèi)徑4cm)，過(guò)0.45 μ m水系濾膜后的再生水，用O. 85 I. 00mm、0. 45 O. 50mm和O. 120-0. 150mm的玻璃珠及石英砂作為多孔介質(zhì)，在加入所述濃度培養(yǎng)液和菌劑的條件下監(jiān)測(cè)土柱滲透系數(shù)變化規(guī)律(I)在試驗(yàn)運(yùn)行的30天內(nèi)，隨著通入培養(yǎng)液的時(shí)間的增加，土柱的滲透系數(shù)逐漸降低，開(kāi)始階段降低較快，并且大多數(shù)集中在土柱下層4 cm以下；(2)隨著通入培養(yǎng)液的時(shí)間的增加，移動(dòng)孔隙均有一定程度的降低，但是降幅存在差異，由三種不同的方式模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，相對(duì)移動(dòng)孔隙分別降低到25%、52%和76%左右。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，因生物膜減滲層形成并達(dá)到相應(yīng)減滲要求的生物膜大概需要I個(gè)月的時(shí)間，故需選擇可降解土工膜再生纖維素纖維土工膜的降解時(shí)間大于I個(gè)月即可。本發(fā)明的技術(shù)方案是在大量的試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上得到的，本發(fā)明不僅從根本上有效解決了土工膜在河道減滲中去污控污效應(yīng)的不足和使用壽命短、膨潤(rùn)土減滲無(wú)法恢復(fù)入滲和下層去污效果差等的缺點(diǎn)，而且促進(jìn)了河床可持續(xù)、可恢復(fù)型生物減滲作用的有力發(fā)揮。
權(quán)利要求
1.一種再生水河道減滲的方法，包括如下步驟 (1)清理河道，然后在開(kāi)挖清理后的河道上鋪設(shè)細(xì)沙并壓實(shí)得到墊層； (2)在所述墊層上鋪設(shè)可降解土工膜； (3)在所述可降解土工膜上鋪設(shè)河沙并壓實(shí)得到生物膜減滲層； (4)將煮沸過(guò)的淀粉溶液和氯化銨加入至再生水中得到微生物培養(yǎng)液，然后與原生芽孢乳混合后噴灑在所述生物膜上，所述噴灑時(shí)的潤(rùn)濕深度不小于所述生物膜減滲層的厚度； (5)在經(jīng)步驟(4)處理后的所述生物膜減滲層上依次鋪設(shè)反濾層和保護(hù)層，即實(shí)現(xiàn)對(duì)再生水河道的減滲處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述細(xì)沙的粒徑不大于20mm，所述墊層的厚度為8cnTl2Cm ;所述細(xì)沙是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述可降解土工膜為再生纖維素纖維土工膜；所述可降解土工膜沿河道軸線方向水平鋪展。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述河沙的粒徑小于1mm，所述生物膜減滲層的厚度為25cnT35Cm ;所述河沙是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述微生物培養(yǎng)液中，淀粉的質(zhì)量體積濃度為4(T60g/L，氯化銨的質(zhì)量體積濃度為15 25g/L ； 所述原生芽孢乳的質(zhì)量體積濃度為15 18g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟(4)中，利用行走式多功能噴灌機(jī)進(jìn)行噴灑；相鄰噴灑面的縫寬度不小于O. 5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述反濾層的厚度為8cnTl2Cm，所述反濾層由沙礫料鋪設(shè)得到，所述沙礫料是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于所述沙碌料的粒徑為lmnT50mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述保護(hù)層的厚度為HcnTiecm，所述保護(hù)層由卵礫石鋪設(shè)得到，所述卵礫石是開(kāi)挖清理得到沙石經(jīng)篩沙機(jī)篩分得到的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于所述卵碌石的粒徑為50mm 100mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種再生水河道減滲的方法。包括如下步驟(1)清理河道，然后在開(kāi)挖清理后的河道上鋪設(shè)細(xì)沙并壓實(shí)得到墊層；(2)在所述墊層上鋪設(shè)可降解土工膜；(3)在所述可降解土工膜上鋪設(shè)河沙并壓實(shí)得到生物膜減滲層；(4)將煮沸過(guò)的淀粉溶液和氯化銨加入至再生水中得到微生物培養(yǎng)液，然后與原生芽孢乳混合后噴灑在所述生物膜上，所述噴灑時(shí)的潤(rùn)濕深度不小于所述生物膜減滲層的厚度；(5)在經(jīng)步驟(4)處理后的所述生物膜減滲層上依次鋪設(shè)反濾層和保護(hù)層，即實(shí)現(xiàn)對(duì)再生水河道的減滲處理。本發(fā)明可從根本上有效解決土工膜在河道減滲中去污控污效應(yīng)的不足和使用壽命短的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02B3/02GK102936884SQ20121047718
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者李云開(kāi), 劉中偉, 寧茲功, 郎琪 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)