本实用新型涉及水体污染处理技术领域，具体为一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁及岛礁群。
背景技术：
河道是城乡生态系统的重要组成部分，具有水土保持、改善气候、提高生活舒适度等多重功能。近年来，水资源随着快速发展的经济而被过度开发利用，由于水污染控制与治理措施的滞后，目前的城市水环境的承载力已经超出了其所能承受的阈值，城市水环境空间均衡被打破，河道水质日益恶化，河流的生态环境正遭受着严重的破坏。
河道治理的重点是截污，但此项措施只能防止外源污染物进入水体，河道本身的生态功能仍然难以得到恢复。目前采用的主要技术有生物介质填料、底泥清淤、曝气充氧、化学加药、调水稀释、改变流态、水生态修复等，这些措施手段均能取得一定的治理效果。其中生物介质填料水体净化技术因其对环境零负荷，并且生物安全性高，所以在水体净化领域也渐渐受到关注，生物介质填料具有较高的吸附性与生物亲和性，能吸引微生物菌群形成粘着性生物膜，微生物以有机污染物为食，通过自身的新陈代谢作用分解水体中的有机污染物。但是其单独使用时，也存在处理效率低的问题。另外曝气充氧也存在装置建造成本高，对河道生态环境干扰大的技术问题。并且现有水处理装置在河道中的布置存在点位分散而导致治理效果不全面、工程量大、能耗费用高、可能造成二次污染等问题。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本实用新型的目的在于，针对现有水处理手段水体净化效率低以及布置不合理的技术问题，提供了一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁及岛礁群；岛礁通过促进水体中进行厌氧-缺氧-好氧反应过程，提高水体的净化效率；并且将岛礁在河道中合理布置成岛礁群，进一步改善净化效果。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
本实用新型的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，包括支撑柱，支撑柱的底端插入设置于河底，支撑柱环绕设置形成支撑柱组；支撑柱组环绕形成的空间内设置有牵引线，沿垂直于水流的方向，牵引线上依次设置有沸石层、微生物附着基层、黏土陶粒层、球形生物填料层和释氧复合材料层。
优选地，撑柱组环绕形成的空间内种植有植物。
优选地，相邻支撑柱之间设置有过滤网。
优选地，支撑柱为杉木桩。
优选地，沸石层与微生物附着基层之间、微生物附着基层与黏土陶粒层之间、黏土陶粒层与球形生物填料层之间以及球形生物填料层释氧复合材料层之间设置有间隙。
优选地，相邻支撑柱之间的距离为2～15cm。
优选地，迎流面过滤网的网孔孔径为2～20cm，背流面过滤网的网孔孔径为10～25cm。
优选地，微生物附着基层与黏土陶粒层之间间隙的距离为10～25cm；沸石层与微生物附着基层之间、黏土陶粒层与球形生物填料层之间以及球形生物填料层释氧复合材料层之间间隙的距离为20～40cm。
本实用新型的一种用于河道水质提升的岛礁群，其中岛礁为前面所述的岛礁，岛礁沿河道中央设置形成岛礁群，相邻岛礁的布置间隔为200～300m。
本实用新型的一种用于河道水质提升的岛礁群，其中岛礁为前面所述的岛礁，岛礁在河道中交错设置形成岛礁群，相邻岛礁的连线与河道方向的夹角为30°～60°。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本实用新型的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，包括支撑柱，支撑柱的底端插入设置于河底，支撑柱环绕设置形成支撑柱组；支撑柱组环绕形成的空间内设置有牵引线，沿垂直于水流的方向，牵引线上依次设置有沸石层、微生物附着基层、黏土陶粒层、球形生物填料层和释氧复合材料层；通过沸石层、微生物附着基层、黏土陶粒层、球形生物填料层和释氧复合材料层的依次设置，使得水体可以进行进行厌氧-缺氧-好氧反应过程，提高水体的净化效率。
(2)本实用新型的一种用于河道水质提升的岛礁群，其中岛礁为前面所述的岛礁，岛礁沿河道中央设置形成岛礁群相邻岛礁的布置间隔为200～300m；或岛礁在河道中交错设置形成岛礁群，相邻岛礁的连线与河道方向的夹角为30°～60°；通过岛礁在河道中的合理布置，不仅对河道中的水体进行充分净化，并且可以起到消浪稳流作用，避免过急的水流对河堤岸及底质造成的冲击作用，并且能够改变过直河道的水流形态，形成蜿蜒曲流的状态，使之更加贴近自然状态，对水体的生态环境进行改善。
附图说明
图1为本实用新型的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁的结构示意图；
图2为本实用新型的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁的俯视图；
图3为本实用新型的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁在实施例1中的河道布置示意图；
图4为本实用新型的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁在实施例2中的河道布置示意图。
示意图中的标号说明：
100、支撑柱；101、植物；102、过滤网；
200、牵引线；210、沸石层；220、微生物附着基层；230、负重件；240、黏土陶粒层；250、球形生物填料层；260、释氧复合材料层；
300、河底。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。
实施例1
如图1～2所示，本实施例的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，包括支撑柱100，支撑柱100的底端插入设置于河底300，支撑柱100环绕设置形成支撑柱100组；相邻支撑柱100之间的距离为2～15cm。本实施例中支撑柱100为杉木桩，杉木桩的外径为12～15cm；杉木桩本身亲自然性较好，并且表面的粗糙程度较为合适，其本身可以产生适量的微生物膜进行水体净化；杉木桩通过环绕布置成圆形，相邻支撑柱100之间的距离为2cm。
另外，相邻支撑柱100之间设置有过滤网102，并且迎流面过滤网102的网孔孔径为2～20cm，背流面过滤网102的网孔孔径为10～25cm。本实施例中迎流面过滤网102网孔孔径为5cm，背流面过滤网102的网孔孔径为13cm。杉木桩与过滤网102一方面可以拦截吸附水流中的大颗粒悬浮物，防止堵塞内部结构层；另一方面促进水中颗粒悬浮物的沉降。
支撑柱100组环绕形成的空间内设置有牵引线200，沿垂直于水流的方向，牵引线200上依次设置有沸石层210、微生物附着基层220、黏土陶粒层240、球形生物填料层250和释氧复合材料层260。
其中沸石层210中所用沸石为斜发沸石，斜发沸石由于其具有合适的孔道直径和开放的骨架结构，因此具有极强的吸附性、离子交换性、催化等性能，且其表面积较大，表面能够进行很好的挂膜。本实施例中沸石层210中所用沸石的粒径为2～5cm。微生物附着基层220可以形成硝化反硝化反应区，对水体中的氮营养元素具有较好的降解效果。黏土陶粒层240中的黏土陶粒粒径为2～5cm，具有较强的吸附性和催化性能处理效率高，对微生物难以降解的多数有机物都具有一定的效果。球形生物填料层250形成硝化反硝化反应区，对水体中的氮营养元素具有较好的降解效果，球形生物填料的粒径为2～5cm。释氧复合材料层260中释氧复合材料的粒径为1～4.5cm，该材料包含过氧化钠、火山灰水泥、沸石粉、陶粒砂和黏土，其中过氧化钠为释氧材料；火山灰水泥和黏土为塑性材料；沸石粉为缓冲剂；陶粒砂为造孔剂，通过上述组分的配置，释氧复合材料层260可以长时间的进行释氧，促进水体中污染物进行好氧反应，以进一步改善水体的净化效果。
值得说明的是，沸石层210与微生物附着基层220之间、微生物附着基层220与黏土陶粒层240之间、黏土陶粒层240与球形生物填料层250之间以及球形生物填料层250释氧复合材料层260之间设置有间隙，间隙的设置一方面保证河水自流进入生境稳定岛礁，另一方面给各结构材料层获得相应的水体滞留反应时间。通过沸石层210、微生物附着基层220、黏土陶粒层240、球形生物填料层250和释氧复合材料层260协同作用，使得水体中的污染物经过岛礁时可以充分进行厌氧-缺氧-好氧反应过程，对水体中的污染物充分进行脱除降解，去除水中的ss、cod、bod、硝酸盐氮、总氮等污染物和提升水中do水平。进一步地，可以将沸石层210、微生物附着基层220、黏土陶粒层240、球形生物填料层250和释氧复合材料层260进行重复设置，进一步强化净化效果。
并且微生物附着基层220与黏土陶粒层240之间间隙的距离为10～25cm，本实施例中为10cm；沸石层210与微生物附着基层220之间、黏土陶粒层240与球形生物填料层250之间以及球形生物填料层250释氧复合材料层260之间间隙的距离为20～40cm，本实施例中为20cm。沸石层210及球形生物填料层250与其相邻结构材料层的距离要大一些，因为这沸石层210及球形生物填料层250兼具一定的生物挂膜作用，较大的距离可增加冲刷摆动的幅度，沸石层210及球形生物填料层250表面上产生的微生物膜的膜外层在水流的冲刷作用下被去除进行脱膜，由于其表面形成的生物膜处于持续吸收降解营养盐的状态，长时间的反应会致使生物膜的膜外层好氧菌失去活性，降低反应效果，脱膜的作用会使外层老化的生物膜部分脱落，进而形成新的外层好氧菌群部分，使微生物膜一直保持着良好的净化效果。
撑柱100组环绕形成的空间内种植有植物101，该植物101为浮水植物，为粉绿狐尾藻或铜钱草；这两种植物属于一年四季常生型，选用其有三方面的优点：(1)由于其生长特性简化了后期的维护管理工作；(2)景观性良好，能够形成优良的水环境景观；(3)其能释放较多的化感物质，能对水中的藻类的生长起到一定的抑制作用，避免过度生长的藻类影响水体透明度和堵塞结构材料层。
另外，在沸石层210、微生物附着基层220、黏土陶粒层240、球形生物填料层250和释氧复合材料层260的底端设置有负重件230，使其在水中保持竖直的状态有利于对水体进行充分净化。
另外，如图3所示，一种用于河道水质提升的岛礁群，其中岛礁为本实施例中所述的岛礁，岛礁沿河道中央设置形成岛礁群，相邻岛礁的布置间隔为200～300m。在a市一条断面宽为17m、平均水深为1.5m、长为1.5km的河道内按照图3的形式按照200m的间距布设了8个生态稳定岛礁。河道水体具有一定的流动性，能够自流进入生态稳定岛礁，因此未设置相关推造流形式的电气设备，配置推流造浪机是为了增强水体流动性，使水体循环流入系统，造流能力具体为3000m3/h。在河道布设生态稳定岛礁2个月后，河道水质数据开始出现明显的变化，氨氮由之前的2.14mg/l降至0.483mg/l，tn由3.86mg/l降至1.32mg/l，透明度由45cm提高到120cm，浊度由6.72ntu降低至2.24ntu，do由0.34mg/l提高到3.5mg/l。a市的该河道较窄，不兼顾行洪的作用，因此一个断面设置一个系统不会造成河流的阻断，所以该河道才去该种布置方式，可以与水流进行充分接触，对水体进行充分的净化。
实施例2
如图4所示，一种用于河道水质提升的岛礁群，岛礁为实施例1中所述的岛礁，岛礁在河道中交错设置形成岛礁群，相邻岛礁的连线与河道方向的夹角为30°～60°。在b市一条断面宽为32m、平均水深为2m、长为3km的河道内按照图4的形式按照300m的间距布设了10个生态稳定岛礁。相邻岛礁的连线与河道方向的夹角为45°。该河道水体流动性较弱，几乎没有流速，水体不能自流进入生态稳定岛礁，因此在河道中按照500m的间距设置了推流造浪机，以保证河水能充分地和生态稳定岛礁接触反应。在河道布设生态稳定岛礁3个月后，河道水质数据开始出现显著的变化，氨氮由之前的1.84mg/l降至0.383mg/l，tn由2.86mg/l降至1.12mg/l，透明度由65cm提高到150cm，浊度由5.42ntu降低至1.94ntu，do由0.84mg/l提高到3.8mg/l。
b市的该河道较宽，较宽的河道一般兼具行洪的作用，在保证净化效果的前提下在一个断面布设一个系统会阻断河道，影响河道的行洪作用，因此要错位布置多个系统，这样既能保证净化效果，又不影响河道的行洪能力，还能对急流产生一定的缓冲作用，避免过度的扰动河道底质。
实施例3
本实施例基本同实施例1，不同之处在于，本实施例中相邻支撑柱100之间的距离为7cm，迎流面过滤网102网孔孔径为10cm，背流面过滤网102的网孔孔径为17cm。并且微生物附着基层220与黏土陶粒层240之间间隙的距离为10～25cm，本实施例中为15cm；沸石层210与微生物附着基层220之间、黏土陶粒层240与球形生物填料层250之间以及球形生物填料层250释氧复合材料层260之间间隙的距离为20～40cm，本实施例中为30cm。
实施例4
本实施例基本同实施例1，不同之处在于，本实施例中相邻支撑柱100之间的距离为15cm，迎流面过滤网102网孔孔径为20cm，背流面过滤网102的网孔孔径为25cm。并且微生物附着基层220与黏土陶粒层240之间间隙的距离为10～25cm，本实施例中为25cm；沸石层210与微生物附着基层220之间、黏土陶粒层240与球形生物填料层250之间以及球形生物填料层250释氧复合材料层260之间间隙的距离为20～40cm，本实施例中为40cm。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。
1.一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，包括支撑柱(100)，支撑柱(100)的底端插入设置于河底(300)，支撑柱(100)环绕设置形成支撑柱(100)组；支撑柱(100)组环绕形成的空间内设置有牵引线(200)，沿垂直于水流的方向，牵引线(200)上依次设置有沸石层(210)、微生物附着基层(220)、黏土陶粒层(240)、球形生物填料层(250)和释氧复合材料层(260)。
2.根据权利要求1所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，撑柱(100)组环绕形成的空间内种植有植物(101)。
3.根据权利要求1所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，相邻支撑柱(100)之间设置有过滤网(102)。
4.根据权利要求1所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，支撑柱(100)为杉木桩。
5.根据权利要求1所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，沸石层(210)与微生物附着基层(220)之间、微生物附着基层(220)与黏土陶粒层(240)之间、黏土陶粒层(240)与球形生物填料层(250)之间以及球形生物填料层(250)释氧复合材料层(260)之间设置有间隙。
6.根据权利要求1所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，相邻支撑柱(100)之间的距离为2～15cm。
7.根据权利要求3所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，迎流面过滤网(102)的网孔孔径为2～20cm，背流面过滤网(102)的网孔孔径为10～25cm。
8.根据权利要求5所述的一种用于河道水质提升的生境稳定岛礁，其特征在于，微生物附着基层(220)与黏土陶粒层(240)之间间隙的距离为10～25cm；沸石层(210)与微生物附着基层(220)之间、黏土陶粒层(240)与球形生物填料层(250)之间以及球形生物填料层(250)释氧复合材料层(260)之间间隙的距离为20～40cm。
9.一种用于河道水质提升的岛礁群，其特征在于，其中岛礁为权利要求1～7任一项所述的岛礁，岛礁沿河道中央设置形成岛礁群，相邻岛礁的布置间隔为200～300m。
10.一种用于河道水质提升的岛礁群，其特征在于，其中岛礁为权利要求1～7任一项所述的岛礁，岛礁在河道中交错设置形成岛礁群，相邻岛礁的连线与河道方向的夹角为30°～60°。
技术总结