一种多功能生态过滤坝及其构建方法与流程

本发明涉及水环境生态修复，具体涉及一种多功能生态过滤坝及其构建方法。

背景技术：

1、随着我国经济社会快速发展，水环境污染问题日益突出。点源污染得到逐步控制后，面源污染问题逐渐凸显，农田退水、养殖尾水等携带大量氮、磷营养盐进入河道，导致水体富营养化、溶解氧下降，甚至形成黑臭水体。

2、目前，河道水质净化技术主要包括人工湿地、生态浮床、曝气增氧、生物填料等技术手段。近年来，生态透水坝、生态滤水坝等坝体净化技术逐渐受到关注。例如，现有技术中公开了一种组合式生态透水坝，采用不同渗透系数的滤料组成坝体，结合生态浮床和曝气装置进行水体净化；还有一种用于中小型河道治理的生态滤水坝，由坝基座和多层滤料层组成，采用石笼网内填充生物填充料的方式。

3、然而，现有生态坝技术仍存在以下不足：（1）功能较为单一，多数仅具备过滤或吸附功能，难以同时实现蓄水、过滤、曝气、生物降解、水质监测等多种功能的集成；（2）滤料更换不便，现有生态坝的滤料多为固定填充式，无法根据水质变化灵活更换不同类型的填料，维护困难；（3）缺乏智能监测与调控手段，无法实时掌握水质变化并进行针对性处理；（4）处理效率有限，对氨氮、总磷等污染物的去除效果不够理想，尤其对于流量相对较小的中小型河流适应性差；（5）坝体容易淤堵，影响长期稳定运行。

技术实现思路

1、本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种多功能生态过滤坝及其构建方法，解决背景技术中提到的问题。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：一种多功能生态过滤坝，其特征在于：沿河道水流方向依次设置前端拦截区、坝体主体、下游人工湿地区；所述坝体主体包含混凝土基础、两侧分流闸门、蓄水区、多级过滤仓、曝气增氧仓、出水区、在线智能监测装置、前端汛期行洪闸门、末端汛期行洪闸门；坝体顶面高于河道正常水位，坝体两端分别设置前端汛期行洪闸门、末端汛期行洪闸门；

3、所述前端拦截区设置细格栅与漂浮物拦截网；

4、所述坝体主体为双侧对称进水结构，内部沿水流依次分隔蓄水区、过滤区、曝气增氧仓、出水区；各仓体独立设置，仓底均配套潜污排泥泵，仓顶开设检修人孔；

5、所述过滤区内部设有除磷与脱氮过滤仓，除磷与脱氮过滤仓内部设置桶装可拆卸改性环境功能填料；所述曝气增氧仓底部布设纳米离心曝气机，仓内填充组合式生物填料，曝气增氧仓顶部设置溢流出水口形成复氧瀑布；

6、所述出水区集成在线智能监测一体机与电磁流量计，监测一体机实时监测ph、浊度、codcr、do、nh3-n、tp指标，数据同步上传云端管理平台；

7、所述下游人工湿地区分区种植挺水植物与沉水植物，用于深度净化滤坝出水残余氮磷污染物。

8、作为本发明的进一步方案，所述过滤坝分为ⅰ、ⅱ、ⅲ三种标准化型号：

9、ⅰ型：处理量3000m3/h，增氧能力2m3/h，箱体尺寸25m×2.0m×2.0m，适用水深≤1m，水力停留时间2～4min；

10、ⅱ型：处理量4500m3/h，增氧能力3m3/h，箱体尺寸25m×2.5m×2.5m，适用水深≤1.5m，水力停留时间2～4min；

11、ⅲ型：处理量8000～10000m3/h，增氧能力4～5m3/h，箱体尺寸25m×3.0m×3.0m，适用水深≤2m，适配河道宽度≤30m，水力停留时间2～5min。

12、作为本发明的进一步方案，云端管理平台连通微生物自动投加系统，可向过滤区、曝气增氧仓投加降解微生物菌剂与微生物营养剂。

13、作为本发明的进一步方案，除磷与脱氮过滤仓、曝气增氧仓底部潜污排泥泵连接排泥管道，污泥统一抽排至岸边污泥暂存池。

14、一种多功能生态过滤坝的构建方法，包括如下步骤：

15、s1、现场勘测与基础施工：勘测河道上游宽度、常年水深、汛期洪水位、水体污染负荷，匹配对应型号滤坝；河道施工段浇筑防渗混凝土基础；

16、s2、前端拦截区施工：浇筑沉泥槽，依次安装细格栅、漂浮物拦截网，预留清淤通道；

17、s3、坝体主体浇筑与闸门安装：在混凝土基础上浇筑分隔式仓体，分别成型蓄水区、过滤区、曝气增氧仓、出水区；坝体两端、蓄水区前端、出水侧分别装配进水闸门、前端汛期行洪闸门、末端汛期行洪闸门、出水闸；仓顶浇筑检修人孔；

18、s4、仓内设备装配：过滤区、曝气增氧仓底部分别安装潜污排泥泵并铺设排泥管路；曝气增氧仓底部安装纳米离心曝气机；向过滤区吊装桶装改性滤料，曝气增氧仓填充组合式生物填料；

19、s5、智能监测系统布设：出水区安装水质监测一体机、流量计，铺设通讯线路接入云端控制系统与移动端，配套微生物自动投加管路连通过滤区、曝气增氧仓；

20、s6、下游人工湿地区修建：坝体下游开挖导流人工湿地区，分区栽植挺水、沉水净化水生植物；

21、s7、通水调试运维：关闭前端汛期行洪闸门、末端汛期行洪闸门，开启进水闸门通水，调试纳米离心曝气机、排泥泵、在线智能监测装置；依据实时水质数据调整曝气时长、投加微生物菌剂；汛期根据河道水位开启前端汛期行洪闸门、末端汛期行洪闸门分流；定期吊装更换桶装改性滤料、收割湿地植物、抽排仓底沉积污泥。

22、作为本发明的进一步方案，所述纳米离心曝气机增氧能力控制为1～5m3/h，水体水力停留时间控制在2～5min。

23、本发明提供了一种多功能生态过滤坝及其构建方法，其具备的有益效果如下：

24、本发明中的一套设施同时具备蓄水防洪、多级过滤、曝气增氧、生物降解、智能监测、人工湿地深度净化功能，替代多套独立治理设备，大幅减少工程占地与建设投资；

25、本发明采用桶装模块化填料，可整体吊装更换，无需拆除坝体；配套仓底排泥系统，减少人工清淤工作量，降低长期运维人力、物料成本；

26、本发明持续纳米曝气稳定提升水体溶解氧，强化微生物脱氮除磷；工程实例中重度黑臭水体运行 1.5 个月即可消除黑臭，半年稳定达到地表水 ⅴ 类标准；

27、本发明可覆盖中小型河道、农田退水、养殖尾水、小微黑臭水体，适配河道宽度≤30m、水深≤2m 工况，处理规模 3000～10000m³/h，可根据河道尺寸选用 ⅰ/ⅱ/ⅲ标准化型号；

28、本发明能实现多指标在线实时监测，云端和移动端远程查看水质数据，自动调控曝气、微生物投加，大幅降低人工巡检频次；

29、本发明的坝体高于常水位，两端配套独立泄洪闸门，多重分流溢流结构，汛期有效保护内部净化单元。

1.一种多功能生态过滤坝，其特征在于：沿河道水流方向依次设置前端拦截区(2)、坝体主体(3)、下游人工湿地区(4)；所述坝体主体(3)包含混凝土基础、两侧分流闸门、蓄水区(6)、多级过滤仓、曝气增氧仓(11)、出水区(13)、在线智能监测装置(14)、前端汛期行洪闸门(8)、末端汛期行洪闸门(15)；坝体顶面高于河道正常水位，坝体两端分别设置前端汛期行洪闸门(8)、末端汛期行洪闸门(15)；

2.根据权利要求1所述一种多功能生态过滤坝，其特征在于，所述过滤坝分为ⅰ、ⅱ、c三种标准化型号：

3.根据权利要求1所述一种多功能生态过滤坝，其特征在于：云端管理平台连通微生物自动投加系统，可向过滤区（9）、曝气增氧仓(11)投加降解微生物菌剂与微生物营养剂。

4.根据权利要求1所述一种多功能生态过滤坝，其特征在于，除磷与脱氮过滤仓（10）、曝气增氧仓(11)底部潜污排泥泵连接排泥管道，污泥统一抽排至岸边污泥暂存池。

5.一种多功能生态过滤坝的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述一种多功能生态过滤坝的构建方法，其特征在于：所述纳米离心曝气机(12)增氧能力控制为1～5m3/h，水体水力停留时间控制在2～5min。