技术领域
[0001] 本
发明涉及离子型稀土矿山原地浸矿浸出液河道
水质
净化与生态修复领域，具体涉及一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠。
背景技术
[0002] 目前，离子型稀土矿有池浸、
堆浸和原地浸矿共三种采选工业。离子型稀土矿原地浸矿工艺虽然是目前最环保的离子型稀土开采模式，但其引起的环境问题还是比较严重，
硫酸铵溶液长时间浸泡山体，会通过侧渗和毛细管作用损坏地表植被，残留于山体中的硫酸铵会通过淋滤作用和渗透作用污染矿区及周边环境的
土壤、地表水和
地下水。其中，浸矿液以地表水排泄的形式进入环境，导致地表水水质偏酸、
氨氮含量高，水中
微生物、生物、
植物生存环境被破坏，
生物多样性大大降低。
[0003] 目前生态沟渠多针对
水体pH值在6-9范围的氨氮污染水体，多用于农田
生态系统中的面源污染控制，而离子型稀土矿山
废水具有氨氮浓度高、酸性等特点，传统生态沟渠并没有考虑水体pH的处理，以及其对水生生物的影响及其氨氮处理效果。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服
现有技术存在的不足之处而提供一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠，所述生态沟渠包括多级生态渗滤坝、多级跌
水坝和植物渠；
[0006] 多级跌水坝设置在多级生态渗滤坝的下游，植物渠设置在多级跌水坝的下游；
[0007] 单级生态渗滤坝包括坝主体、坝
基座和
石笼，坝基座包括固定在河床上的防渗层和竖直固定在防渗层上的第一透水墙和第二透水墙，所述透水墙通过开孔透水，所述坝主体设置在坝基座上方，所述坝主体被两道透水墙分割为前坝、中坝和后坝；
[0008] 前坝分为四层，由外到内依次为第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层和第四滤料层；
[0009] 所述两道透水墙之间的中坝填充有填料，所述中坝的填料上表面种植吸收氨氮的植物，所述填料包括珊瑚石、斜发沸石、
生物炭、石灰、释
氧物质；
[0010] 所述后坝填充有滤料；
[0011] 所述单级生态渗滤坝的前坝和后坝的表面
覆盖生态垫，所述生态垫为可透水的
土工膜，所述生态垫布孔种植水生植物；
[0012] 所述跌水坝的表面均匀镶嵌卵石。
[0013] 所述生态渗滤坝具有透水特性，污染水体可进入坝体，降低污染浓度，滤料层滤料有效提高水体pH，降低水中氨氮含量，且滤料表层形成的
生物膜亦能有效降解污染物；所述生态渗滤坝在上游形成缓冲区，延长
水力停留时间，促进生态渗滤坝缓冲区的水生植物、藻类等进一步
吸附、分解水中污染物，且水中泥沙可在该区有效沉降，避免淤积下游，还可以为下游植物提供所需的
碳元素。
[0014] 所述跌水坝能够调整河流流态，营造一定的景观效果，改善水体的感官性能；可对水体复氧，促进水体流动，提高水中溶解氧含量，从而进行污染物质的降解，增强水体自净能力；跌水坝表面设置的卵石镶嵌，不仅可增强河水的曝气作用，还可以为细菌、微生物等提供附着点，形成生物膜，增强氨氮降解效果。
[0015] 优选地，所述单级生态渗滤坝的前坝和后坝的迎水面表面覆盖生态垫，所述生态垫为可透水的土工膜，所述生态垫布孔种植水生植物。
[0016] 优选地，所述生态垫为耐老化、耐
腐蚀和可透水的土工膜。
[0017] 优选地，所述生态垫种植的植物为吸收氨氮的水生植物。
[0018] 优选地，所述第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层、第四滤料层的透水系数依次由小变大。
[0019] 优选地，所述第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层、第四滤料层的滤料包括珊瑚石、斜发沸石、生物炭、石灰、释氧物质，所述后坝填充的滤料包括珊瑚石、斜发沸石、生物炭、石灰、释氧物质。
[0020] 其中，沸石在低水位时将有部分裸露在水面上，经太阳照晒后，沸石吸附的氨氮将“反吐”，延长沸石的使用时间；加入沙石不仅可以提高水体的pH，还可以防止石灰结
块的现象，增加石灰
接触水体的表面积，有效改善水体酸
碱度；而生物炭在为水中植物提供碳源的同时，也起到提高水体pH的作用；珊瑚石对于提高水体pH作用较为明显，且其表面凹凸不平，可为水中微生物提供繁衍条件，同时加快填料表面生成生物膜，增加生物多样性，改善水体整体生态环境。
[0021] 优选地，所述植物渠为河道改造的条形植物渠，所述植物渠包括从河岸一边到河岸另一边依次分布的第一水位变动条形植物渠、第一河岸浅水条形植物渠、流水处条形植物渠、第二河岸浅水条形植物渠和第二水位变动条形植物渠，所述条形植物渠种植吸收降解水中氨氮的植物。
[0022] 更优选地，所述植物渠内种植的植物为吸收降解水中氨氮和具有观赏价值的植物。
[0023] 优选地，所述第一河岸浅水条形植物渠交替搭配种植须根系水生植物和直根系水生植物，所述第二河岸浅水条形植物渠交替搭配种植须根系水生植物和直根系水生植物；所述第一水位变动条形植物渠交替搭配种植兼具耐旱型和耐涝型的直根系乔本植物、兼具耐旱型和耐涝型的直根系灌木植物和兼具耐旱型和耐涝型的直根系草本植物，所述第二水位变动条形植物渠交替搭配种植兼具耐旱型和耐涝型的直根系乔本植物、兼具耐旱型和耐涝型的直根系灌木植物和兼具耐旱型和耐涝型的直根系草本植物；所述流水处条形植物渠种植草本植物。
[0024] 所述植物渠能够利用植物达到改善水质、加固河岸及营造景观效果的目的；植物渠的河岸浅水区域交叉错开布置根系较发达的水生植物，既可吸附、降解污染物质，又可稳固河岸；流水处用草本植物，如野茭白来缓冲水流，增加防洪、护堤能力；水位变动区以上部分种植根系发达、具有景观效果的乔灌草植物，既能够处理浸矿浸出液的废水，还能够构造景观。
[0025] 更优选地，所述流水处条形植物渠种植的植物包括：苦草、狐尾藻、伊乐藻、再力花、美人蕉、黄菖蒲，所述浅水条形植物渠种植的植物包括芦苇、香根草、黄菖蒲、再力花。
[0026] 采用水利工程措施与生态修复相结合的方式，在采矿废水汇入河道的源头段修筑多级生态渗滤坝，坝体内滤料以提高河水的pH值，并为水生植物提供较好的生境条件，滤料表面覆盖生态垫，在生态垫上层土工布打孔并向里投放水生植物
种子，培育水生种植物，净化污水降低氨氮含量；在渗滤坝后设多级跌水坝，跌水坝设表面均匀镶嵌卵石进行曝气增氧后进入由多种水生植物、湿生植物组成的植物渠中，河水慢慢流动，经植物吸收、微生物分解，进一步净化和修复水中生态环境，生态沟渠能有效地提高废水pH值，增加水体氧气含量，降
解吸附氨氮，并能减少水土流失、拦截泥沙，植物的存在还可延长水体在沟渠中的停留时间，为微生物提供有利的生长环境，进一步去除分解氨氮。
[0027] 通过多级生态渗滤坝坝体内碱性滤料的中和作用，提高水体pH值，并利用滤料沸石以及生态垫等吸收降解河水滞洪氨氮污染物含量；其次利用多级跌水坝的蓄水跌水曝气作用，改善河水的含氧条件，促进氨氮的吸收，以及下游植物渠水生植物的生长；最后利用植物渠内大量具有氨氮降解、吸收功能的水生植物，降低河水的氨氮含量，达到
水质处理的效果。
[0028] 优选地，所述生态垫可更换。
[0029] 优选地，所述石笼固定在河床上并与坝基座的防渗层连接。
[0030] 优选地，所述透水墙的开孔率不小于河流最大径流量时的水流截面积与透水墙面积之比，所述第一透水墙位于前坝和中坝之间，所述第二透水墙位于中坝和后坝之间，第一透水墙开孔位于第一透水墙墙体上方，第二透水墙开孔位于第二透水墙墙体下方，所述透水墙上端设置有溢流口。
[0031] 所述透水墙的开孔方式有利于河水充分地流经生态透水坝，并有利于坝前蓄水，增加水体停留时间，使水体悬浮物有效沉积。经初步沉积的河水坝前经前坝逐层过滤后，从第一道透水墙上方开孔口进入坝中填料，水流方向向下，然后从第二道透水墙下方开孔口进入后坝。
[0032] 优选地，所述透水墙之间设置有可透水的
支撑墙。
[0033] 优选地，所述跌水坝数量大于4座，跌水坝水深不超过0.7m，跌水坝高差不小于0.3m，跌水坝体
面层采取C25
混凝土结构，防渗等级P6。
[0034] 所述生物渠以化学法调节水质pH，改善含氧环境，营造植物渠水生植物生长的良好生境，既保持水土，增加水力停留时间，也能降解去除氨氮。
[0035] 优选地，所述生态渗滤坝的宽度比河道的宽度大2-3米，所述跌水坝的宽度大于河道的宽度，生态渗滤坝和跌水坝的坝体两侧嵌入河岸并回填夯实。
[0036] 优选地，所述生态渗滤坝的长度根据处理水量、水质等进行设计，但不小于2m。
[0037] 优选地，所述植物渠设有储料箱，可持续地缓慢释放植物生长所需的碳、磷
营养元素。
[0038] 优选地，所述植物渠宽度与原河道一致，设计断面为梯形。
[0039] 优选地，生态渗滤坝坝面采用C20规格，
钢筋采用Fy＝270N/mm2以及Fy＝360N/mm2。
[0040] 本发明的有益效果在于：本发明提供了一种生态沟渠，本发明的生态沟渠能够解决原地浸出工艺的离子型稀土矿浸出液导致地表水偏酸、氨氮含量高的问题；能够解决地表水偏酸、氨氮含量偏高不适宜微生物、生物和植物生长的问题；能够解决地表水氨氮含量过高不适宜微生物、生物和植物生长的问题；能够解决浸出液中植物所需营养元素缺失的问题。本发明的生态沟渠能实现pH及含氧环境的调节有利于氨氮的去除效果；工程与生物措施能避免环境的二次污染；在治理矿山废水的同时，工程措施能有效拦沙固沙；生物措施既美观绿化又能吸收处理氨氮。
附图说明
[0041] 图1为本发明
实施例的生态渗滤坝的示意图。
[0042] 图2为本发明实施例的生态沟渠的示意图。
[0043] 图3为本发明实施例的植物渠的俯视图。
[0044] 图4为本发明实施例的生态渗滤坝的示意图。
[0045] 图5为本发明实施例的生态渗滤坝的示意图。
[0046] 其中，1、后坝，2、中坝，21、填料层，3、前坝，31、第一滤料层，32、第二滤料层，33、第三滤料层，34、第三滤料层，4、防渗层，5、第一透水墙，6、第二透水墙，7、石笼，8、生态垫，9、支撑墙，10、多级生态渗滤坝，11、多级跌水坝，12、植物渠，121、流水处条形植物渠，122、河岸浅水条形植物渠，123、水位变动条形植物渠，13、河床。
具体实施方式
[0047] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0048] 实施例1
[0049] 如图2所示，作为本发明实施例的一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠，所述生态沟渠包括多级生态渗滤坝(10)、多级跌水坝(11)和植物渠(12)；
[0050] 多级跌水坝(11)设置在多级生态渗滤坝(10)的下游，植物渠(12)设置在多级跌水坝(12)的下游；
[0051] 如图1所示，单级生态渗滤坝包括坝主体、坝基座和石笼(7)，所述坝主体的断面为梯形，坝基座包括固定在河床上的防渗层(4)和竖直固定在防渗层上的第一透水墙(5)和第二透水墙(6)，所述透水墙通过开孔透水，所述坝主体设置在坝基座上方，所述坝主体被两道透水墙分割为前坝(3)、中坝(2)和后坝(1)；
[0052] 前坝分为四层，由外到内依次为第一滤料层(31)、第二滤料层(32)、第三滤料层(33)和第四滤料层(34)，所述滤料层的界面是竖直平行设置的；
[0053] 所述两道透水墙之间的中坝(2)填充有填料，构成填料层(21)，所述中坝(2)的填料上表面种植吸收氨氮的植物，所述填料包括珊瑚石、斜发沸石、生物炭、石灰、释氧物质；
[0054] 所述后坝(1)填充有滤料；
[0055] 所述单级生态渗滤坝的前坝(3)和后坝(2)的表面覆盖生态垫(8)，所述生态垫为可透水的土工膜，所述生态垫布孔种植水生植物；
[0056] 所述跌水坝的表面均匀镶嵌卵石；
[0057] 所述第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层、第四滤料层的透水系数依次由小变大；
[0058] 所述第一滤料层、第二滤料层、第三滤料层、第四滤料层的滤料包括珊瑚石、斜发沸石、生物炭、石灰、释氧物质，所述后坝填充的滤料包括珊瑚石、斜发沸石、生物炭、石灰、释氧物质；
[0059] 如图3所示，所述植物渠为河道改造的条形植物渠，所述植物渠包括从河岸一边到河岸另一边依次分布的第一水位变动条形植物渠、第一河岸浅水条形植物渠、流水处条形植物渠、第二河岸浅水条形植物渠和第二水位变动条形植物渠，所述条形植物渠种植吸收降解水中氨氮的植物；
[0060] 所述第一河岸浅水条形植物渠交替搭配种植须根系水生植物和直根系水生植物，所述第二河岸浅水条形植物渠交替搭配种植须根系水生植物和直根系水生植物；所述第一水位变动条形植物渠交替搭配种植兼具耐旱型和耐涝型的直根系乔本植物、兼具耐旱型和耐涝型的直根系灌木植物和兼具耐旱型和耐涝型的直根系草本植物，所述第二水位变动条形植物渠交替搭配种植兼具耐旱型和耐涝型的直根系乔本植物、兼具耐旱型和耐涝型的直根系灌木植物和兼具耐旱型和耐涝型的直根系草本植物；所述流水处条形植物渠种植草本植物，所述条形植物渠种植的植物为吸收降解水中氨氮的植物和具有观赏价值的植物，所述流水处条形植物渠种植的植物包括：苦草、狐尾藻、伊乐藻、再力花、美人蕉、黄菖蒲，所述浅水条形植物渠种植的植物包括芦苇、香根草、黄菖蒲、再力花；
[0061] 所述石笼(7)固定在河床上并与坝基座的防渗层(4)连接；
[0062] 所述透水墙的开孔率不小于河流最大径流量时的水流截面积与透水墙面积之比，所述第一透水墙位于前坝和中坝之间，所述第二透水墙位于中坝和后坝之间，第一透水墙开孔位于第一透水墙墙体上方，第二透水墙开孔位于第二透水墙墙体下方，所述透水墙上端设置有溢流口；
[0063] 所述跌水坝数量大于4座，跌水坝水深不超过0.7m，跌水坝高差不小于0.3m，跌水坝体面层采取C25混凝土结构，防渗等级P6；
[0064] 所述生态渗滤坝的宽度比河道的宽度大2-3米，所述跌水坝的宽度大于河道的宽度，生态渗滤坝和跌水坝的坝体两侧嵌入河岸并回填夯实；
[0065] 所述生态渗滤坝的长度根据处理水量、水质等进行设计，但不小于2m；
[0066] 所述植物渠设有储料箱，可持续地缓慢释放植物生长所需的碳、磷营养元素；
[0067] 所述植物渠宽度与原河道一致，设计断面为梯形；
[0068] 所述生态渗滤坝坝面采用C20规格，
钢筋采用Fy＝270N/mm2以及Fy＝360N/mm2。
[0069] 此外，图2只是对多级生态渗滤坝(10)、多级跌水坝(11)和植物渠(12)相对
位置的示意，并非限定生态渗滤坝、跌水坝的数目。
[0070] 实施例2
[0071] 作为本发明实施例的一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠，如图4所示，本实施例的生态沟渠与实施例1的生态沟渠的唯一区别为单级生态渗滤坝存在区别，所述单级生态渗滤坝的第一透水墙和第二透水墙的位置设置在所述梯形单级生态渗滤坝的过上底边的端点的虚拟垂线的位置。
[0072] 实施例3
[0073] 作为本发明实施例的一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠，如图5所示，本实施例的生态沟渠与实施例1的生态沟渠的唯一区别为单级生态渗滤坝存在区别，
[0074] 所述单级生态渗滤坝的前坝分为四层，由外到内依次为第一滤料层(31)、第二滤料层(32)、第三滤料层(33)和第四滤料层(34)，所述滤料层的界面是倾斜平行设置的；第一滤料层(31)、第二滤料层(32)、第三滤料层(33)的断面为平行四边形，第四滤料层(34)的断面为梯形或者直
角三角形。
[0075] 本实施例的滤料层的设置能够保证所有的流水依次通过第一滤料层(31)、第二滤料层(32)、第三滤料层(33)和第四滤料层(34)。
[0076] 实施例4
[0077] 作为本发明实施例的一种治理离子型稀土矿山原地浸矿浸出液的生态沟渠，本实施例的生态沟渠与实施例1的生态沟渠的唯一区别为：所述生态沟渠包括5-10级的单级生态渗滤坝(10)、5-10级的单级跌水坝(11)和植物渠(12)。
[0078] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
