本发明涉及水环境治理技术领域，更具体的说是涉及一种村寨及城市小区景观水体净化系统。
背景技术：
水是城市发展的重要自然资源、经济资源、社会资源和生态基础要素，对于维持城市生态功能和安全稳定具有重要作用。在快速城镇化和工业化的进程中，由于城镇基础建设严重滞后，部分城市河道沦为工业废水、生活污水和农田退水集中排污的主要通道，污染物排放量大且空间分布集中，河流污净比高，水体自净能力弱，容易造成缺氧和富营养化，形成黑臭水体。城市黑臭水体已经成为一种城市病，所有城市几乎无一幸免，已成为当前城市水环境管理的恶疾。
上世纪80年代以来，随着环境保护意识的逐步提高，水体污染治理技术得到快速应用和发展，逐渐将曝气复氧技术、生态修复技术、生物膜修复技术、底泥固化技术等一系列技术用于水体修复，这些技术的应用大大的减缓了水体污染程度，在一定的程度上起到了净化水质、修复水环境的作用。
曝气复氧技术是通过人工增氧的方式提高水体中溶解氧的含量，改善水体微生物的菌落分布，避免水体形成黑臭水体，提高水生生物的生物量和种群数，以此提高水体的自净效率。生态修复技术以生态浮岛为主，因其运行维护简单且兼具改善生态景观等优点，在微污染水体治理中得以广泛的应用；生态浮岛技术来源于无土栽培技术的衍化应用，其机理是通过水生植物根系的截留、吸附、吸收和水生动物摄食以及微生物降解作用，达到水质净化和美化景观的目的；生物膜修复技术来源于生活污水处理技术，是一种通过向水体中投加填料载体以提高水体中微生物种类和数量的技术；底泥固化技术是依靠投入化学药剂固定水体中的无机磷和营养物质，同时阻碍底泥与水体之间交换营养物质，是一种临时性的应急污染迁移途径控制技术。
上述河道修复技术在应用过程中逐渐呈现出一些局限性：曝气复氧技术本身不能去除污染物，需结合强化的生物处理技术，依靠微生物的吸附降解能力才能发挥净化修复作用，现有曝气复氧技术通常没有结合高效的生物处理技术来协同运作，因此曝气复氧技术的使用效率有限。生态浮岛依靠植物根系对污染物进行截留、吸收，其处理效率较低同时受到季节影响较为明显，水体中污染物在水生植物生物量增长缓慢的季节得不到有效处理。生物膜修复技术因局部水体溶解氧的消耗过快而得不到及时补充，出现含氧量不足，从而影响了微生物挂膜的质量，同时由于水体流动缓慢，生物膜与污染物间缺乏足够的接触时间，导致其处理效率较为低下。底泥固化技术采用化学药剂固定的方式将污染物沉积在底泥中，其本质并未有效的降解污染物，在温度变化、水量变化等影响下，沉积的底泥会出现泛泥现象，使得沉积的污染物重新进入水体内，加重污染程度。
综上所述，这些方法存在占地面积大、工程投资高、工艺适应性差、设施可靠性低、净化效果不稳定、易造成二次污染、水质长期维护管理难等很多不足。这些缺陷均影响和限制了村寨及城市水环境质量维护和水环境管理的效果。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了具有控源截污、引污疏浚、生态修复、节能降耗、景观美化的效果，不产生二次污染，易维护管理，建设与运行成本低，与自然环境相融性强的一种富营养化水体自适应式净化处理系统与方法，既能有效解决现有技术方法的不足，又可结合水体驳岸建设进行受污染的村寨及城镇内河、内湖、水库、水塘等富营养化水体的净化和生态修复，维护水环境质量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种村寨及城市小区景观水体净化系统，由沟槽驳岸、截污栅栏装置、吸污引流系统、整流栅栏、组合生物填料多孔网笼、推流器、曝气装置、景观系统构成。
本发明所述的沟槽驳岸是由透水性混凝土预制件个体组成的连续沟槽驳岸(也可根据现场实际做成砖混或浆砌石结构的驳岸)，混凝土沟槽驳岸体上间隔设置有空心柱状植物栽培坑，坑的下部与沟槽内的水体联通，坑内可填充植物栽培基质并种植水生景观植物，既有净化水体的作用，又有美化岸线的效果。
沟槽驳岸的陆侧设有截污栅栏，沟槽驳岸的水体侧高于水面构成了本发明所述的沟槽驳岸型水体净化系统的截污栅栏装置，截污栅栏装置既可以截留沿岸的地表径流进入驳岸沟槽内而又阻拦直接进入驳岸沟槽隔离的外部水体，拦截的陆源地表径流污水可在沟槽驳岸水体净化系统中净化处理后再进入水体。
本发明所述的一种沟槽驳岸型水体净化系统中的引流系统可由河道或湖库水体底部的推流和引流装置组成，在水下推流曝气机的作用下水体底部污水进行泥砂分离并在水体底洼部汇集，在污水泵引流和水下推流曝气机的作用下水体底层污水被引入驳岸沟槽并在驳岸沟槽内定向流动和净化，净化后的出水回到水体。
沟槽驳岸型水体净化系统的净化污水功能与氧化沟污水生物处理装置类似。在驳岸沟槽内可以划分为沉淀段、缺氧段、厌氧段、好氧段等不同的水处理工艺单元段，在不同水处理工艺单元段可以设置多孔网笼生物填料，在部分多孔网笼生物填料段框架下部可安装鼓风曝气装置或在侧面安装水下推流曝气装置。
沟槽驳岸污水净化装置中的组合生物填料多孔网笼是若干独立的球形、台柱形等多孔小网笼个体在多孔大网笼中自由堆叠组成的生物填料多孔大网笼，多个生物填料多孔大网笼组成多孔网笼生物填料连续体。多孔网笼可选用耐生物腐蚀的有机材料，如聚氯乙烯塑料材料，主要起支撑作用并作为水气通道。生物填料多孔大网笼的外型及体积以能自由设置在驳岸沟槽内为宜，且可用人力提吊出驳岸沟槽。可根据水体环境现状及拟处理的污水水质水量要求具体设计多孔网笼生物填料连续体在驳岸沟槽内的安置长度。
多孔小网笼中填充有密度大于1的多孔粒状生物填料，填充量约占多孔小网笼空间体积的四分之三。多孔粒状填料的尺寸大小以不能穿过多孔小网笼个体的孔洞为宜。
其中，所述填料包括充氧增效层、斜发沸石过滤层、卵石配重层，所述充氧增效层、斜发沸石过滤层、无烟煤滤料、石英砂、卵石配重层在重力作用方向上依次排列。
进一步地，无烟煤滤料采用优质无烟煤为原料，经精选、破碎、筛分等工艺加工而成。无烟煤滤料滤料具有以下特点：化学性能稳定，不含有毒物质，耐磨损，在酸性、中性、碱性水中均不溶解，颗粒表面粗糙，有良好的吸附能力，孔隙率大，有较高的纳污能力；质轻，所需反冲洗强度较低，可节省反冲洗用水及电能。无烟煤滤料同石英砂滤料配合使用，是多层过滤的最佳材料，是提高滤速，增加单位面积出水量、提高截污能力、降低工程造价和减少，占地面积最有效的途径。
进一步地，斜发沸石过滤层提供物理吸附和阳离子交换功能，且能附着生物膜。卵石配重层主要为整个河道水体净化用膜生物床提供配重，以便整体的中心维持在较低位置，它也能附着生物膜。斜发沸石过滤层位于卵石配重层的上方，由于无烟煤滤料、石英砂位于它们两者之间，气体是逆向于重力作用方向运动，因此上下两者的周围区域的含氧量不同，水体总的含氧量不同导致其附着的优势菌群不同，其中卵石配重层上以兼氧的反硝化菌为主，斜发沸石过滤层以好氧的硝化菌和异养菌为主。
优选的，所述充氧增效层内设有独立的可自由运动的海绵球，所述海绵球呈球形。
优选的，所述海绵球包括聚丙烯填料球壳体和聚氨酯海绵填料，所述聚氨酯海绵填料填充在聚丙烯填料球壳体内。
进一步地，为了使充氧增效层具有更好的富集硝化细菌的作用，所述充氧增效层内设有独立的可自由运动的海绵球，所述海绵球呈球形，所述海绵球的体积之和小于充氧增效层的体积。海绵球具有更好的富集硝化细菌的作用。海绵球的多孔的材质特性和使用时的悬浮特征，可以有效的增加微生物与污染物的接触面积和污染物的迁移转化效率；同时，在气泡的不断冲刷下，填料表面微生物更新周期短，生物活性大。
优选的，所述水生植物包括伊乐藻、苦草、狐尾藻、荷花中的一种或多种。
生物填料多孔网笼在沟槽驳岸污水处理设施中应保持全部淹没状态，填料层上方应保持20～30厘米的自由水层。
整流栅栏起整流作用，组合生物填料及生物填料多孔大网笼放置在格栅之后，污水在流经多孔网笼生物填料表面生物膜的过程中得以净化。
污水净化过程中所需要的空气可通过鼓风曝气增氧、推流曝气增氧、表面气液交换自然增氧或生物增氧等方式提供。鼓风曝气增氧装置的曝气管安置在多孔网笼生物填料连续体的下方，水下推流曝气装置安装在多孔网笼生物填料体的上游方。
本发明所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统中水体的的流动性可由吸污水泵、水下推流曝气机和进水口与出水口的水位差提供。
沟槽驳岸空心柱状植物栽培坑内可填充砾石或其他固体生物填料以种植水生植物，沟槽驳岸实心混凝土驳岸体上方可架设栈桥或亲水平台并与水生植物一并构成景观系统。
本发明所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统在实际应用过程中，污水可通过水平推流方式与多孔网笼生物填料连续体接触而得到净化。
本发明所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统基本上不产生剩余污泥，因此在污水处理系统中不需要设置污泥处理系统，如二沉池、污泥脱水干化、污泥回流等设施，沟槽内沉积的泥沙可根据情况定期清理。
本发明所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统还可根据所处自然地形条件设计成无动力、或少动力的污水净化系统。
进一步地，为了使充氧增效层具有更好的富集硝化细菌的作用，所述充氧增效层内设有独立的可自由运动的海绵球，所述海绵球呈球形，所述海绵球的体积之和小于充氧增效层的体积。海绵球具有更好的富集硝化细菌的作用。海绵球的多孔的材质特性和使用时的悬浮特征，可以有效的增加微生物与污染物的接触面积和污染物的迁移转化效率；同时，在气泡的不断冲刷下，填料表面微生物更新周期短，生物活性大。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：
1、本发明提高了水中含氧量和促进水体流动的效果，通过物理吸附、离子交换、生物脱附方式对村寨及城市污水进行大规模的净化操作，使得该水体净化系统具有有效载荷高、工作性能稳定优点。同时利用吸附平衡、离子交换平衡及生物降解方法实现填料再生，减少废料产生量、简化运行维护工作。
2、自适应性好。本水体净化系统中的微生物区系广适应性强、生物多样性丰富、食物链及功能区完整，不产生臭气和剩余污泥。
3、使用通用性好。本水处理系统具有控源截污、引污疏浚的功能，净化效率可通过多孔网笼生物填料连续体接触氧化污水处理装置净化流程的长短增减调整，能适应变化的污水水质并满足排放标准和水环境目标的要求。
4、脱氮除磷效果好。本污水处理方法具有延时曝气特征，系统中同时具有缺氧、兼氧、好氧与厌氧区，污水中的有机物氮经硝化反硝化去除，磷则与固体填料中的铁、钙、硅、铝共沉淀存于介质中。
5、污水处理流程简单，多孔网笼生物填料连续体可以分段提吊出驳岸沟槽，沟槽内沉积泥砂可以定期清理，污水净化系统的维护和管理简便。
6、使用寿命长，不需定期投放微生物菌剂和其他物质，运行成本低廉。
7、沟槽驳岸水体净化系统实施灵活多变，且易与水体周围景观环境协调设计。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
城市小区景观净化系统，在沿水体岸线构建一定长度的沟槽驳岸，沿水体岸线流进湖泊的地表径流先经地表径流截污栅栏驳岸装置流入沟槽驳岸的沟槽内；在泥浆泵及引流装置的作用下湖泊底层浓水被引入驳岸沟槽的一端进入沟槽驳岸内；湖泊底层浓水经设置在驳岸沟槽内的整流栅栏拦截浮渣和整流后，经过沉砂段依次通过多孔网笼组合生物填料区的缺氧段、厌氧段、好氧段，再经推流器进入下一单元的多孔网笼组合生物填料区；在多孔网笼组合生物填料区的好氧段可设置曝气装置,在沟槽驳岸的空心混凝土预制件驳岸体中可种植水生植物(伊乐藻与狐尾藻相结合)，在沟槽驳岸的实心混凝土驳岸体上可架设栈桥与亲水平台。地表径流污水和湖泊底层浓水在持续流经多孔网笼生物填料连续体与表面的生物膜接触过程中从而得到净化，净化后的尾水自流进入湖泊水体作为生态补水。
其中填料包括充氧增效层、斜发沸石过滤层、卵石配重层，所述充氧增效层、斜发沸石过滤层、无烟煤滤料、石英砂、卵石配重层在重力作用方向上依次排列。
实施例二
村寨河道沟槽驳岸型水体净化系统，在沿河道岸线构建一定长度的沟槽驳岸，沿水体岸线流进河道的地表径流先经地表径流截污栅栏驳岸装置流入沟槽驳岸的沟槽内；在泥浆泵及引流装置的作用下河道底层浓水被引入驳岸沟槽的一端进入沟槽驳岸内；河道底层浓水经设置在驳岸沟槽内的整流栅栏拦截浮渣和整流后，经过沉砂段依次通过多孔网笼组合生物填料区的缺氧段、厌氧段、好氧段，再经推流器引流后进入下一单元的多孔网笼组合生物填料区；在多孔网笼组合生物填料区的好氧段可设置曝气装置,在沟槽驳岸的空心混凝土预制件驳岸体中可种植水生植物，在沟槽驳岸的实心混凝土预制件驳岸体上可架设栈桥与亲水平台。地表径流污水和河道底层浓水在持续流经多孔网笼生物填料连续体与其表面的生物膜接触的过程中去除水体中的污染物从而得到净化，净化后的尾水自流进入河道水体作为生态补水。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种村寨及城市小区景观水体净化系统，由沟槽驳岸、截污栅栏装置、吸污引流系统、整流栅栏、组合生物填料多孔网笼、推流器、曝气装置、景观系统构成，其特征在于：
所述的沟槽驳岸是由透水性混凝土预制件个体组成的连续沟槽驳岸，混凝土沟槽驳岸体上间隔设置有空心柱状植物栽培坑，坑的下部与沟槽内的水体联通，坑内可填充植物栽培基质并种植水生景观植物，在沟槽驳岸实心混凝土预制件驳岸体上方架设栈桥或亲水平台并与水生植物一并构成景观系统；
所述的沟槽驳岸的陆侧设有截污栅栏，沟槽驳岸的水体侧高于河道湖库水面构成沟槽驳岸截污栅栏装置；
所述的吸污引流系统设置在河道湖库水体底部并通过吸污管道和污水泵与沟槽驳岸连接；
所述的沟槽驳岸内设置整流栅栏、组合生物填料多孔网笼、推流器与曝气装置构成不同的水处理工艺单元；
所述的组合生物填料多孔网笼由若干独立的球形、台柱形多孔小网笼个体在多孔网笼架中堆叠组成生物填料连续体，小多孔网笼中填充有密度大于1的多孔粒状填料，填料层上方保持有20～30厘米的水层；
其中，所述填料包括充氧增效层、斜发沸石过滤层、卵石配重层，所述充氧增效层、斜发沸石过滤层、无烟煤滤料、石英砂、卵石配重层在重力作用方向上依次排列。
2.根据权利要求1所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统，其特征在于，所述充氧增效层内设有独立的可自由运动的海绵球，所述海绵球呈球形。
3.根据权利要求2所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统，其特征在于，所述海绵球包括聚丙烯填料球壳体和聚氨酯海绵填料，所述聚氨酯海绵填料填充在聚丙烯填料球壳体内。
4.根据权利要求1所述的一种村寨及城市小区景观水体净化系统，其特征在于，所述水生植物包括伊乐藻、苦草、狐尾藻、荷花中的一种或多种。
技术总结