[发明专利]一种天然河道污水防治系统和方法及设计方法

说明书

本发明涉及一种天然河道污水防治系统和方法及设计方法，包括：构成梯级人工湿地系统的自天然河道上游至下游跨河断面设置多个漫水低堰或分隔地梁，其间设置耦合型单元系列，包括：沿天然河道的横剖面自河岸坡顶至河道近岸区设置潜流边界层单元、沿天然河道的纵剖面自上游至下游在主河道区设置梯级表流人工湿地单元、沿河道近岸区设置耦合单元，所述的各个单元系列和各个单元之间设有分隔梁。本发明针对中小天然河道涵盖沿岸面源污染、沿程点源污染、主河道紊流迁移扩散等多样性机理、又具有汛期行洪要求、水力条件和污染物运动规律复杂等特点，提出的系统和方法，能更为高效地达到净化河流水质、提升景观生态、确保度汛安全的目的。

技术领域

本发明涉及一种天然河道污水防治系统和方法及设计方法，是一种防治水污染的环境保护系统和治理中小天然河道水污染方法及系统的设计方法，是一种利用生物方式对中小天然河道进行污水防治的系统和方法及其结构设计的方法。

背景技术

由于降雨径流的时空分配不均衡，中国北方地区每年60％以上的降雨集中在汛期三个月左右，导致大部分中小天然河流在非汛期水量不大，环境容量小；另一方面，所述的天然河流沿岸通常是人口密集、农业生产以及乡镇企业集中地带，主汛期由于降雨稀释，污染物浓度较低，水质通常较好，但在非主汛期，低强度降雨径流沿天然河道两岸外侧大量汇入农村面源污染的问题，导致水体环境污染问题突出。随着城镇化进程的发展，所述问题将愈加突出。因此，如何在不影响汛期正常行洪的条件下，实现对污染物的生态吸附去除，从而对所述的天然河流尽快治理，对经济和社会的可持续发展具有重大意义。

处理技术中，人工湿地系统通过湿地植物、土壤/卵(砾)石和微生物在一定水力停留时间条件下的固/液分离、污染物转化等生态机理去除污染物，运行要求低，景观生态效益显著，自1990年代以来逐渐获得广泛应用。

人工湿地系统按照水体流动方式分为表流和潜流两种类型：表流型湿地在外观和功能上都接近于自然湿地，优点是除氨氮、总氮和总磷效果好，缺点是处理能力较低、负荷小、占地面积较大、冬季表面结冰、夏季容易繁殖蚊蝇；潜流型湿地主要由可种植湿地植物的卵(砾)石基质层组成，优点是可以充分利用生物膜、植物根系及基质截留等作用提高净化能力，受气候影响小、卫生条件较好，缺点是对氨氮和总氮去除效果并不理想。而通过不同类型湿地组合构建成复合人工湿地能够克服单一湿地类型的缺点，提高处理效果及其稳定性。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种天然河道污水防治系统和方法及设计方法。所述的系统和方法通过一系列沿河两岸构建的处理单元将沿河污染在进入主水体之前进行处理，以期缓解污染并最终在河流中将污染程度降到最低。

本发明的目的是这样实现的：一种天然河道污水防治系统，包括：构成梯级人工湿地系统的自天然河道上游至下游跨河断面设置多个漫水低堰或分隔地梁，其间设置耦合型单元系列，包括：沿天然河道的横剖面自河岸坡顶至河道近岸区设置潜流边界层单元、沿天然河道的纵剖面自上游至下游在主河道区设置梯级表流人工湿地单元、沿河道近岸区设置耦合单元。

进一步的，所述的潜流边界层单元沿两岸并联布置，各单元从河岸到河道近岸区横向依次设置进水区、潜流区、出水区；所述的进水区布置在天然河道沿岸滨河路面及两侧堤防部位，下设粗碎石反滤层，上设植物隔离带；所述的潜流区布置在河道驳岸部位，采用下渗型生态护坡驳岸结构，下设中碎石潜流层，上设生态驳岸护砌层及生态植物；所述的出水区布置在坡脚近岸区，采用干砌块石结构。

进一步的，所述的表流人工湿地单元沿主河道从上游向下游纵向串联布置，各单元依次设置：长满植物区、敞水区、部分生长植物区，所述各区的水底面层为种植土层，所述的种植土层下方为河床砂砾石层。

进一步的，所述的耦合单元在河道近岸区纵横耦合搭接潜流边界层单元与表流人工湿地单元，耦合区由底层向表层依次设置：连接潜流边界层单元出水区的干砌石层、相对不透水层、连接表流人工湿地单元种植土层和水生植物；所述的干砌石层用于引导潜流边界层单元渗水延伸至主河道，所述的相对不透水层主要为压实壤土或粘土结构。