本發(fā)明涉及一種運河生物孵化床系統(tǒng)。

背景技術：

近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，水環(huán)境污染及黑臭水體問題突出，嚴重損害了我們的人居環(huán)境影和城市形象。數(shù)據(jù)顯示，我國七大水系中一半以上河段水質污染，90％以上城市水域污染嚴重，50％以上城鎮(zhèn)的水源不符合飲用水標準，40％的水源已不能飲用。為此國務院印發(fā)了《水污染防治行動計劃》，其中明確要求2017年年底前，直轄市、省會城市、計劃單列市建成區(qū)基本消除黑臭水體。住建部也牽頭制定和編制了《城市黑臭水體整治工作指南》、《城市黑臭水體整治——排水口、管道及檢查井治理技術指南(試行)》，提出控源截污、內源治理、生態(tài)修復等工作任務。

河道是城市賴以生存和發(fā)展的重要基礎設施，加強河道整治，保障河道的順暢工作對推進城市的現(xiàn)代化建設有著重要的作用。但是近年來由于各種原因，河道的整治出現(xiàn)了許多問題。

傳統(tǒng)的“工程水利”著重重視河道的防洪、航運等功能。為穩(wěn)定河槽、縮小主槽游蕩范圍、改善河流邊界條件及水流流態(tài)采取的工程措施，以防止河岸坍塌、穩(wěn)定工農業(yè)引水及防洪和航運，造成河流的資源、生態(tài)功能等被忽視、被淡化。河道生態(tài)體系破壞嚴重，結構趨于簡單化。①河道岸線：裁彎取直設計理念把河流自然狀態(tài)的彎曲形狀改變成直線，使得自然河流中主流、淺灘和急流相間的格局改變。②河道斷面：過去片面地強調防洪功能，改造河床常用輸水性能好又便于施工的梯形斷面，河道平直、護岸整齊劃一，往往忽視原有河道斷面的生態(tài)合理性，使得河道斷面出現(xiàn)均一化傾向。③河道護岸：因以往的護岸工程主要考慮河道的行洪速度、河道沖刷、水土保持等功能，往往采取硬質護岸，使得迎水坡面被封閉起來。

常見的河道污染治理方案。物理法有：截污、清淤、曝氣復氧、換水沖稀等；化學法有：投加混凝劑、施用除藻劑等；常用生物法有：水生植物技術、生物增效技術、微生物制劑投放、人工浮島等。以上應用技術存在：局部性與極限性明顯，短期效應，治標不治本居多，個別存在運營成本與社會效益矛盾，存在二次污染嚴重，以及間接的進一步摧毀水體生態(tài)系統(tǒng)；或以治污為名打造公園園林化的景觀“生態(tài)濱岸”與河面盆景等面子工程，而淡化對河道本身內源污染與外源污染的治理措施。

傳統(tǒng)的污染治理方案主要體現(xiàn)在頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳，如清淤工程與施用藥劑等；或上流取水用水均大面積截污，打破自然規(guī)律導致下流河道水位低于警戒線或間歇性缺水滯流；或打著“生態(tài)”旗號做一些高大尚的河濱景觀工程；或不惜造成水體尚失生態(tài)食物鏈，投加化學藥劑使河床污染物、污泥倍增等等。忽視河道內源污染的降解措施與強化水體自凈效應提升水域納污功能。

生態(tài)治理河道中的濕地工程被稱為地球之腎。濕地是位于陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡性地帶，指天然或人工形成的沼澤地等帶有靜止或流動水體的成片淺水區(qū)。濕地生態(tài)系統(tǒng)中應俱備生存著大量的多樣性的動植物食物鏈，通過自然環(huán)境營造生態(tài)系統(tǒng)從而強化凈化功能。但是大興濕地必然破壞河道原有的行洪、排澇、航運等功能；而且土地緊缺與人口相對密集的條件下基本不可能實現(xiàn)；并且俱備了成片淺水區(qū)，若環(huán)境因素難以營造大量的多樣性的動植物食物鏈，濕地系統(tǒng)依然不存在。

鑒于此，本案發(fā)明人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效降解河道水體的內源污染，并充分利用內源污染為生物養(yǎng)源強化水體生物食物鏈的生態(tài)體系，強化水體納污功能的運河生物孵化床系統(tǒng)。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用這樣的技術方案：

一種運河生物孵化床系統(tǒng)，包括第一河岸、第二河岸以及設置在第一河岸和第二河岸之間的處理裝置，第一河岸與第二河岸之間形成河底，河底上具有流動水體，所述處理裝置包括第一擋墻、抽送裝置以及生物孵化床，第一擋墻的下端固定在河底上，另一端向上延伸，第一擋墻將流動水體分隔成處理空間和流水空間，抽送裝置的進口端設置在流水空間的下部中，抽送裝置的出口端設置在處理空間中，生物孵化床設置在處理空間中，在所述第一擋墻上設有排水孔，排水孔的一端與處理空間連通，另一端與流水空間連通。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述抽送裝置包括截污管、輸送管道以及輸送泵，截污管沿與水流流動方向垂直的方向布設，在截污管的管壁上設有沿截污管長度方向布設的通孔，輸送泵的進口端與截污管的出口端連通，輸送泵的出口端通過輸送管道連接至所述處理空間內。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述河底設有安裝架，所述截污管設置在安裝架上，所述截污管與所述河底的距離為10cm至20cm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一擋墻中形成多塊隔擋板，隔擋板的一端設置在所述處理空間，另一端設置在所述流水空間，多個隔擋板沿所述第一擋墻的長度方向布設，相鄰隔擋板之間形成所述排水孔。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一擋墻包括第一連接段、第二連接段以及設置在第一連接段與第二連接段之間的銜接段，銜接段與水流的流動方向平行，所述隔擋板設置在銜接段中，所述隔擋板相對于水流流動方向傾斜設置，相鄰所述隔擋板之間形成第一開口和第二開口，第一開口設置在所述處理空間，第二開口設置在所述流水空間，第一開口對應水流的上游設置，第二開口對應水流的下游設置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述處理空間設有沿豎直方向的導向桿，所述生物孵化床以能夠沿導向桿上下移動的方式裝設在導向桿中，所述生物孵化床懸浮在所述處理空間的水體中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，還包括導流管，導流管包括設置所述處理空間下部的第一橫管、對應所述生物孵化床設置的第二橫管以及銜接第一橫管與第二橫管的縱管，還包括風機、氣管以及氣體輸送噴頭，氣管的一端與風機的出口端連接，另一端與氣體輸送噴頭的進口端連通，氣體輸送噴頭設置在縱管內。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述生物孵化床包括生物發(fā)生器、設置在生物發(fā)生器中的填料以及設置在生物發(fā)生器上方的浮島。

基于相同的構思，本發(fā)明還提出一種運河生物孵化床系統(tǒng)，包括第一河岸、第二河岸以及設置在第一河岸和第二河岸之間的處理裝置，第一河岸與第二河岸之間形成河底，河底上具有流動水體，所述處理裝置包括第一擋墻、第二擋墻、抽送裝置以及生物孵化床，第一擋墻的下端固定在河底上，另一端向上延伸，第二擋墻的下端固定在河底上，另一端向上延伸，第一擋墻、第二擋墻以及河底圍成處理空間，第一河岸與第二河岸之間位于處理空間外的空間為流水空間，抽送裝置的進口端設置在流水空間的下部中，抽送裝置的出口端設置在處理空間中，生物孵化床設置在處理空間中，在第一擋墻和/第二擋墻上設有排水孔，排水孔的一端與處理空間連通，另一端與流水空間連通。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一河岸和所述第二河岸對稱分設在所述處理空間的兩側。

申請人認為河道水體污染治理并不在于全面杜絕外源污染，即非有毒有害的污水可排入河道，一般河道邊沿的生活污水只要通過充分水解反應后均可排入河道，這并不影響河道的生態(tài)功能，反而有利于河道水體健康發(fā)展，滿足水體生物體系發(fā)展的生長基質。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一般已排除高濃度污水與工業(yè)廢水的河道呈現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，其主因是河道生態(tài)體系尚失，河床淤泥倍增在厭氧等反應下釋放出來的內源污染使河道富營養(yǎng)化，即已惡化水體的內源污染遠高于外源污染的排放量。而河道淤泥的產生主要來源于難降解的有機污染物、尚未充分水解的有機顆粒污染物、無機物、以及生物肢體等的積累，其生物養(yǎng)源充分。本發(fā)明通過在河體中構建處理空間，并通過抽送裝置將截留的河床淤泥輸送至處理空間中，生物孵化床將其淤泥作為養(yǎng)源等進行降解與處理，同時利用其養(yǎng)源孵化出龐大的、多樣化的、食物鏈長的生物群落，并通過排水孔將其活躍的優(yōu)良生物群落送至流水空間中，從而使得流水空間形成完備的生態(tài)食物鏈，修復并強化水體生態(tài)體系，實現(xiàn)就地降解淤泥，消除內源污染的目的，并達到成百上千倍的強化水體納污功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一種實施方式的結構示意圖(其中生物孵化床未示出)；

圖2為圖1中a處的放大圖；

圖3為本發(fā)明第一種實施方式的結構示意圖(圖中抽送裝置未示出)；

圖4為本發(fā)明第一種實施方式中縱截面的結構示意圖；

圖5為圖b-b向剖視圖；

圖6為本發(fā)明中第二種實施方式的第一種使用狀態(tài)圖；

圖7為本發(fā)明中第二種實施方式的第二種使用狀態(tài)圖；

圖8為本發(fā)明中導流管、風機、氣管以及氣體輸送噴頭配合結構示意圖；

圖9為本發(fā)明中第三種實施方式的結構示意圖；

圖10為本發(fā)明第三種實施方式的縱截面的結構示意圖；

圖中：

11-第一河岸12-第二河岸

13-河底14-處理空間

15-流水空間16-流動水體

21-第一擋墻211-第一連接段

212-第二連接段213-銜接段

22-第二擋墻23-排水孔

24-隔擋板241-第一開口

242-第二開口30-截污管

31-安裝架40-導向管

41-第一橫管42-第二橫管

43-縱管44-風機

45-氣管46-氣體輸送噴頭

50-生物發(fā)生器51-浮島

52-導向桿

具體實施方式

為了進一步解釋本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖進行詳細闡述。

參照圖1至圖10，一種運河生物孵化床系統(tǒng)，包括第一河岸11、第二河岸12以及設置在第一河岸11和第二河岸12之間的處理裝置，第一河岸11與第二河岸12之間形成河底13，河底13上具有流動水體16。所述處理裝置包括第一擋墻21、抽送裝置以及生物孵化床，第一擋墻21的下端固定在河底13上，另一端向上延伸，第一擋墻21將流動水體分隔成處理空間14和流水空間15，抽送裝置的進口端設置在流水空間15的下部中，抽送裝置的出口端設置在處理空間14中，生物孵化床設置在處理空間14中，在所述第一擋墻21上設有排水孔23，排水孔23的一端與處理空間14連通，另一端與流水空間15連通。在第一種實施方式中，第一擋墻21、第一河岸11以及河底13共同圍成處理空間14，通過抽送裝置將流水空間15的下部的懸浮的污染物輸送至處理空間14中，通過生物孵化床處理后，通過排水孔23排放至水流空間15中，實現(xiàn)良性循環(huán)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述抽送裝置包括截污管30、輸送管道以及輸送泵，截污管30沿與水流流動方向垂直的方向布設，在圖1中，截污管30與第一河岸11和第二河岸12垂直設置，在截污管30的管壁上設有沿截污管長度方向布設的通孔，通孔從截污管30的內壁貫穿至外壁，輸送泵的進口端與截污管30的出口端連通，輸送泵的出口端通過輸送管道連接至所述處理空間14內。采用這種結構，通過輸送泵將懸浮在河底13下部的污染物吸入截污管30中，并通過輸送泵和輸送管輸送至處理空間14中，在實施例是輸送至處理空間14的底部。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述河底13設有安裝架31，所述截污管30設置在安裝架31上，所述截污管30與所述河底的距離為10cm至20cm，采用這種結構，能夠避免截污管30的堵塞，保證截污管30的長時間使用。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一擋墻21中形成多塊隔擋板24，隔擋板24的一端設置在所述處理空間14，另一端設置在所述流水空間15，多個隔擋板24沿所述第一擋墻21的長度方向布設，相鄰隔擋板24之間形成所述排水孔23。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一擋墻21包括第一連接段211、第二連接段212以及設置在第一連接段211與第二連接段212之間的銜接段213，銜接段213與水流的流動方向平行，所述隔擋板24設置在銜接段213中，所述隔擋板24相對于水流流動方向傾斜設置，相鄰所述隔擋板24之間形成第一開口241和第二開口242，第一開口241設置在所述處理空間14，第二開口242設置在所述流水空間15，第一開口241對應水流的上游設置，第二開口242對應水流的下游設置。參照圖5，箭頭表示水流的流動方向，本發(fā)明通過對隔擋板24的朝向進行設置，水流流動時，水不易從第二開口242中倒流至第一開口241從而進入處理空間14中，能夠避免水流對處理空間14的沖擊，而從經(jīng)過生物孵化器處理后的水體在流水空間15中的水流的吸引下，能夠更加順暢地排放至流水空間15中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述處理空間14設有沿豎直方向的導向桿，所述生物孵化床以能夠沿導向桿52上下移動的方式裝設在導向桿52中，所述生物孵化床懸浮在所述處理空間14的水體中，可以隨著水位地變化而進行升降，從而更好地進行水體處理。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，還包括導流管40，導流管40包括設置所述處理空間14下部的第一橫管41、對應所述生物孵化床設置的第二橫管42以及銜接第一橫管41與第二橫管42的縱管43，還包括風機44、氣管45以及氣體輸送噴頭46，氣管45的一端與風機44的出口端連接，另一端與氣體輸送噴頭46的進口端連通，氣體輸送噴頭46設置在縱管43內。采用這種結構，通過導向管40將處理空間14的水體引導至生物孵化床中進行處理，一方面可以向縱管43中輸送氧氣，利用氧氣的逸流作用可以帶動水流在導向管40中的流動，避免了水體底部長期處于呆滯狀態(tài)容易造成底泥快速增長的狀況，同時將處理空間14底部的待處理的污染物更好地引入生物孵化床中進行處理。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述生物孵化床包括生物發(fā)生器50、設置在生物發(fā)生器50中的填料以及設置在生物發(fā)生器50上方的浮島51。其中，生物孵化床20的結構采用申請人自主研發(fā)的生物孵化床，如在申請?zhí)?01520551733.4的中國實用新型專利中即介紹到這種生物孵化床，主要配套惰性微生物填料與水生植物，通過對微環(huán)境的設計與布施，形成生物孵化床的承載體，通過科學馴化達到生物多樣化，并遁入生態(tài)循環(huán)長久不息的發(fā)展。經(jīng)馴化完成的生物反應器形成巨大微生物群落的生物膜，具有種類豐富、生物活性強、親水性好等特點，從而快速高效去除有機污染物。生物反應器在養(yǎng)源充足的條件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐漸增厚，當生物膜達到一定厚度時，生物膜內層逐步開始繁殖兼氧菌—厭氧菌，在此基礎上不斷擴散，厭氧產生代謝物的逸出使內層生物膜脫落，在生物膜已脫落的生物載體表面重新發(fā)展起生物膜，周而復始生生不息。生物反應器有高比表面積的三維結構，超級編織技術可馴化出表層微a/o環(huán)境的生物膜，從而為硝化、反硝化作用的細菌群落共同繁殖以及為藻類生長創(chuàng)造適宜的條件。

污水中的氮主要以有機氮和氨氮的形式存在，在微生物的作用下，有機氮很容易轉化為氨氮。在好氧條件下，氨氮通過硝化細菌的作用轉化為亞硝態(tài)氮no2^-和硝態(tài)氮no3^-，接著，在厭氧條件下，no2^-和no3^-通過反硝化菌的作用轉化為氮氣逸到大氣中，達成除氮。

生物發(fā)生器可以起到水力阻礙的作用，并擁有水草型的設計使得它一方面能夠營造平緩的水力環(huán)境；也可以按不同條件的需求設計為緩流或順流模式；另一方面大大增加生物膜與水體的有效接觸，增加顆粒物與生物膜的接觸機會。

水中的懸浮固體在與生物膜碰撞的過程中動能迅速下降，促使其充分沉降；同時由于生物膜表面的生物絮凝作用，使部分懸浮固體被吸附和攜帶并最終隨生物膜脫落降至水底。這些固形物沉降至水底與脫落的生物膜在不同的微環(huán)境下又產生了新的食物竟爭鏈，成為微生物的附著載體并且消化有機污泥。

生物吸附：生物載體的超級編織技術使生物膜擁有大量種類的微生物，經(jīng)過一系列生物化學作用，使重金屬離子被微生物細胞吸附，這些作用包括絡合、螯合、離子交換、共代謝、吸附等。這些微生物從溶液中分離金屬離子的機理有胞外富集和沉淀、細胞表面吸附和絡合、胞內富集等。

生物絮凝：生物載體表明的生物膜產生大量的生物絮凝劑，將重金屬充分絮集。生物絮凝劑一般由多糖、蛋白質、dna、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中的氨基和羥基等多種功能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。根據(jù)目前研究，生物絮凝劑中可與cu²⁺、hg²⁺、ag⁺、au²⁺等重金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物而沉淀下來。

高效水生態(tài)的生物膜具有菌類共存、藻菌共存的特性形成微a/o環(huán)境，強大的微生物群落形成為共代謝過程提供了一種新的代謝現(xiàn)象，已被作為一種新的生化技術。

水生態(tài)技術擁有完善的生態(tài)食物鏈，具有良好的共代謝功能，能夠有效降解難以降解的有機物，而淤泥主要成份是有機物，即可分解物質，在功能強大的水生態(tài)系統(tǒng)中，其污泥可得到良好的消減，通過實踐證明消減率可達90％以上。

參照圖9和圖10，基于相同的構思，本發(fā)明還提出一種運河生物孵化床系統(tǒng)，包括第一河岸11、第二河岸12以及設置在第一河岸11和第二河岸12之間的處理裝置，第一河岸11與第二河岸12之間形成河底13，河底13上具有流動水體16。所述處理裝置包括第一擋墻21、第二擋墻22、抽送裝置以及生物孵化床，第一擋墻21的下端固定在河底13上，另一端向上延伸，第二擋墻22的下端固定在河底13上，另一端向上延伸，第一擋墻21、第二擋墻22以及河底圍成處理空間14，第一河岸11與第二河岸12之間位于處理空間14外的空間為流水空間15，抽送裝置的進口端設置在流水空間15的下部中，抽送裝置的出口端設置在處理空間14中，生物孵化床設置在處理空間14中，在第一擋墻21和/第二擋墻22上設有排水孔23，排水孔23的一端與處理空間14連通，另一端與流水空間15連通。在該實施方式中，將處理空間14構件在第一河岸11與第二河岸12之間，具體地，第一河岸11和所述第二河岸12對稱分設在所述處理空間14的兩側。抽送裝置可以采用和第一種實施方式相同的結構。

本發(fā)明的運河生物孵化床系統(tǒng)可以作為運河治理和維護兩用，當水體處理受污染狀態(tài)時，本發(fā)明作為一套治理系統(tǒng)使用，當水體生態(tài)體系修復后，本發(fā)明作為一套維護系統(tǒng)定期運行。

本發(fā)明的產品形式并非限于本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。