CN101189189A - 处理集合区流出物的方法和设施 - Google Patents
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Abstract
为了处理集合区污质流，这些集合区配设有能够收集雨水或渗入水的净化网，因此要通过净化站处理的污质流流量可以在旱季与雨季期间有很大的变化，设置一容量主要适应旱季污质流流量(Qs)的净化站(1)；在净化站的上游设置一栽有植物的过滤床(12)，用于无发酵地蓄留过量的污染水，并进行预净化；将降雨或暴雨产生的过量污质流流量(Qp)引向栽有植物的过滤床(12)；并且逐渐将蓄留在栽有植物的过滤床(12)中的水排出，以便将其输送到位于下游的净化站(1)中。
Description
技术领域
[01]本发明涉及一种处理集合区流出物的方法，这些集合区配设有能够收集雨水或渗入水的净化网，使得要通过净化站处理的污质流流量可以在旱季和雨季之间有很大的改变。
背景技术
[02]“集合区”一词表示社区、居民点、联合体、工业。
[03]在城市周边或农村部分的集合区一般具有一相当大的公共净化网，该管网集合区大量的地表水。因此人们一般发现，旱季收集的废水由50-60％的地表渗入的干净水构成。
[04]另外，由于集合区很注意限制它们的投资，或者由于它们的净化网在过去的时代已经建成，该管网还收集许多雨水，叫做气象水(météorique)。
[05]然而，无论净化站是扩展型(例如细菌床型，其后跟随一栽有芦苇的床)还是密集型(对自由耕种的有益的泥浆)，净化站的大小在很大程度上考虑水利因素，这就需要超大的尺寸，增加要投资的设施成本，并独占比较大的公共土地的面积。FR 2 782 508和FR 2 858 316提供了扩展型净化站的例子。
[06]因此降雨产生的时断时续的流量导致将设施的蓄留确定在很大的要处理的水流量上，而正常使用时很少达到这些流量。
[07]可以考虑在一水池中蓄留暴雨或大雨产生的过量污染水，但是最好在二十四小时内处理这些过量的污染水，以限制发酵、臭味源，和净化处理质量的下降。
[08]最后，即使在强降雨的情况下也需要得到比较稳定的处理质量，这对净化站的大小有很大影响。
发明内容
[09]特别是，本发明的目的是提供一种处理集合区流出物的方法，该方法可以使降水特别是暴雨产生的流量峰值“平缓”，并在净化站的出口得到比较恒定的处理质量。希望设施的占地尽可能少。根据本发明，集合区流出物处理方法的特征在于：
[10]—设置一容量主要适于旱季排水流量的净化站；
[11]—在净化站的上游设置一栽有植物并能够无发酵地蓄留过量污染水并进行预净化的过滤床；
[12]—把降雨或暴雨产生的过量污质流引到栽有植物的过滤床上；以及
[13]—在几日内排出蓄留在栽有植物的过滤床中的水，以便将其输送到位于下游的净化站。
[14]种植的植物最好为芦苇。
[15]蓄留的水最好在一周或更长时间通过泵排出，这样对位于下游的净化站尺寸的影响最小。该净化站的尺寸可以确定为旱季的流量。
[16]尽管废水在栽有植物的过滤层中的蓄留时间大于几天，但没有观察到导致释放臭味污染的发酵。通过植物特别是芦苇和它们根的通气作用，废水在过滤层中不会发酵。
[17]逐渐排放蓄留在栽有植物的过滤床中的废水可以避免净化站的尺寸超大，表现为占地较小，并节约投资成本。
[18]蓄留容量由集合区选择。将废水从栽有芦苇的过滤床排出的期限应在至少一周的休养期之后，这对避免泥浆的非均质层的叠堆是必要的。
[19]可以在至少两周的时间内实现蓄留供应，植物应能够承受浸没。
[20]还设置一分流装置，特别是通过关闭一自动阀，以便在达到栽有植物过滤床的蓄留容量或者供应期结束时把污质流的总流量引向净化站。
[21]有利地，一自动程序依据芦苇床中的液体位高测量装置特别是通过超声传感器和一编程时钟管理一将污质流吸入到芦苇床的阀门。
[22]自动程序还可控制固体位高(过滤体加产生的泥浆)并以很长时间跟踪该固体位高，以便指出何时应进行清理。
[23]本发明还涉及使用前面确定的方法的处理装有一能够收集雨水或渗水的净化网的集合区流出物的设施。
[24]该设施的特征在于包括：
[25]—一容量主要适于旱季污质流流量的净化站；
[26]—在净化站的上游有一能够无发酵地蓄留过量污染水并进行预净化的栽有植物的过滤床；
[27]—用于将降雨或暴雨产生的过量污质流引入到栽有植物的过滤床的装置；
[28]—用于逐渐排出蓄留在栽有植物的过滤床中的水的装置，以便把这些水送往位于下游的净化站。
附图说明
[29]本发明除了上面展示的设置外，还包括一定数量的其它设置，下面在参照附图描述的完全不限定的实施例中将更明显地涉及这些设置。附图如下：
[30]图1是符合本发明的方法的框图；以及
[31]图2是处理设施的局部垂直剖面示意图。
具体实施方式
[32]如图1和2所示，一符合本发明的处理设施E包括用于一具有净化网的集合区污质流的净化站1，该净化网排泄大量地面水。该净化网还收集雨水。
[33]根据现有技术，旱季和雨季之间的流量变化导致将净化站的尺寸确定为以比较稳定的质量处理降雨或暴雨产生的大的水流，但在正常使用下很少达到这样的水流。
[34]根据本发明，净化站1的容量主要适应旱季的污质流流量。“适应旱季污质流流量的容量”表示可能大于旱季严格需要的流量并大大低于以同样质量处理雨季或暴雨时需要的容量，雨季或暴雨时的流量可能是旱季流量的三倍以上。
[35]净化站1的类型可以是一间歇过滤器2后跟随作为最终过滤栽有芦苇的过滤床3，该净化站在出口4给出过滤后的污质流。原始污质流从设施E的入口5进入。当然，净化站1的类型可以与上面的描述不同，例如是传统的活化泥浆型、带有薄膜的生物过滤或生物反应型，或其它类型。净化站1可以处理含碳污染，甚至含氮和/或含磷污染。
[36]入口5向一拦污装置6输送一流量Qt，拦污装置6的出口7与一D.O：“暴雨溢流”装置8连接。当污质流的入口流量Qt小于或等于相当于旱季尺寸的值Qs时，装置8把整个流量Qt送往与净化站1的入口9连接的管道10。
[37]当原始污质流流量Qt由于雨水而增加，比Qs增加的过量流量Qp被装置8带向与栽有植物并最好是芦苇R的过滤床12的入口连接的管道11，过滤床12形成降雨时收集的过量污质流的蓄留和预净化池。有利地，一除沙器13设在过滤床12的上游。一阀门H安装在除沙器13上游的管道11上。
[38]过滤床12的出口14与一泵站15的入口连接，泵站15的出口16将预处理后的污质流流量Qv输送到净化站1的间歇过滤床2中。间歇过滤床2的出口17将污质流流量Qs+Qv输送给过滤床3，以便进行最后的过滤。
[39]图2示意性表示过滤床12和泵站15的实施例。过滤床12由垂直壁17和底部18形成，垂直壁17和底部18例如由混凝土形成。
[40]在水平方向具有足够的倾斜度以便使液体流动的排水管19设在底部18附近，并在泵站15方向穿过壁17。包含回收引流管19的层20的高度h1约为0.1m。例如该层20由粒度为20/40mm的砾石构成，这些砾石包围构成回收引流管本身的穿孔管。
[41]一支撑层21设在回收引流管层之上，其高度h2最好约为30cm。例如该支撑层21由粒度为3/10mm的砂砾构成。
[42]一砂层22设在支撑层21之上。砂层22的高度h3最好约为30cm，并具有粒度为0.8/4mm的砂子。
[43]过滤体由上述冲积源含硅颗粒(有效大小为D10/D90)的不同层构成。
[44]砂层22栽有植物，最好是芦苇R。垂直壁17超过层22的上面一足够的距离，使蓄留床12能够在降雨时接受水到一位于高度h5上的最大液体位高Lm，该液体位高最好在测量的固体位高N以上约0.8m。该面N相当于一泥浆层23的上表面。层23的高度h4可以达到0.8m左右。一溢流口24设在壁17的上部，以便将过量的雨水Wp流到蓄留床12中。
[45]雨季的特征是由于地面的浸流和集流管的自清除作用在净化站的入口产生悬浮物，特别细小悬浮物的流动。
[46]设在拦污装置6下游的除沙设备13可以避免这些悬浮物造成蓄留床12的淤塞。由于为蓄留床的砂层22设置的颗粒特征，除沙器13应俘获90％颗粒直径在200μm以上的沙子。泵站15把过滤物从栽有植物的床12送往净化站1；泵站15由装有至少一个泵P1的池子25构成，并且在所示的例子中有两个泵P1和P2。
[47]泵P1和P2最好为体积型。泵P1把液体送到管线16中，管线16把液体送到净化站1中。泵P2是一备用泵，它可以作为泵P1失效的情况下的接替。
[48]过滤床12和泵送装置15可以埋在地面S下。
[49]液体的最低液体位高Li相当于淹没泵P1和P2的最低液体位高。支撑层21的中线基本经过该液体位高Li。
[50]设有一测量过滤床12中液体位高的装置26。测量装置26最好是一超声传感器。一带有自动程序的自动装置A可以依据该液体位高测量装置和一编程时钟(未示出)出发管理吸入阀H，以便遵照预先确定的规则允许或不允许充填蓄留床12。
[51]自动装置A还控制并在一长时间内(几年)跟踪固体位高N(过滤体+产生的泥浆)，以便向经营者指出何时应进行清理。借助一双斗机械取出泥浆。通过检测池子或泵站外壳25中的下液体位高控制最低液体位高Li。
[52]设施的运行如下。
[53]旱季，将污质流的总流量Qt(Qt≤Qs)引向净化站1。
[54]降雨时，总流量Qt变得大于Qs，例如比Qs大三倍。由于净化站1的尺寸没有确定为该流量，如果流量Qt全部输送到净化站1中，则出口4处的处理后的污质流质量将大大降低。
[55]根据本发明，降雨导致的过量流量Qp被引向过滤床12，它可以充填到液体位高Lm。
[56]过滤体21、22之上的蓄留体积经过计算。该体积没有考虑到大约占0.2m3/m2的颗粒体的孔隙体积(孔隙度约为40％)。因此实际蓄留体积的高度约等于0.8+0.2＝1m。可以用于蓄留形成的泥浆的高度h4约为0.8m。
[57]床12的蓄留容量的总的选择方式是蓄留达到最大液体位高Lm的普通雨水。
[58]超过该容量时，阀门H将关闭，则流量至少部分向净化站1分流(旁通)。
[59]通过泵站15保证的过滤床12的排空流量是逐渐的，使净化站不会特别强地超负荷。该排空流量的选择方式是保证在一周(即七天)完全排空过滤床12的蓄留量。换句话说，当过滤床12充填到液体位高Lm并且没有带来新的过量时，泵站15在一周内使最大液体位高Lm过渡到下液体位高Li。
[60]选择的植物，特别是芦苇R能够承受长时间的浸没，并且可以最多在两周内实现对过滤床12的供应。一旦达到蓄留容量或者供应期结束(最多两周)，可以通过关闭自动阀H使所有可能的新的过量水通过装置8分流。在至少一周的休养期后的排库期对避免泥浆的非均质层叠堆(stratification)是必要的。
[61]由于本发明，净化站1的尺寸仍适于旱季的污质流流量，因为由于雨水产生的过量污质流的处理延伸在几天进行，最好至少为七天。
[62]过滤床12可以蓄留与种植的植物接触的水，而没有观察到导致散发有味污染的发酵。
[63]为了表示本发明在设施尺寸方面的好处，下面的表1中给出Seineet Marne(法国)一小集合区的真实案例，该集合区装有极不密封的净化网，希望处理一部分(160m3)降雨时收集的污质流，同时得到与旱季处理的水同样的浓度。
[64]表1
| 原始污质流 | 规则排污水平 | |||||||||
| 旱季 | 雨季(月变化) | 旱季 | 雨季 | |||||||
| 排量 | 浓度 | 排量 | 浓度 | 排量 | 浓度 | 效率 | 排量 | 浓度 | 效率 | |
| 流量(m3/j) | 23.4 | 183 | 23.4 | 183 | ||||||
| 最大流量(m3/h) | 3.9 | 349 | 3.9 | 46 | ||||||
| DBO5 | 9.4kg/j | 400mg/l | 14.0kg/j | 77mg/l | 0.6kg/j | 25mg/l | 94％ | 4.6kg/j | 25mg/l | 67％ |
| DCO | 23.4kg/j | 1000mg/l | 35.1kg/j | 191mg/l | 2.9kg/j | 125mg/l | 88％ | 22.9kg/j | 125mg/l | 35％ |
| MES | 14.0kg/j | 600mg/l | 28.1kg/j | 153mg/l | 0.8kg/j | 35mg/l | 94％ | 6.4kg/j | 35mg/l | 77％ |
| NK | 2.3kg/j | 100mg/l | 2.8kg/j | 15mg/l | ||||||
| PT | 0.6kg/j | 26mg/l | 0.7kg/j | 4mg/l | ||||||
[65]从水的观点看，该集合区产生的污染可以用如下的等效居民表示(基础＝150升/EH/天)：
[66]—旱季156EH(即23400/150)
[67]—雨季1220EH(即183000/150)
[68]在上述用间歇过滤床、排列有序的塑料填料、Crosspack Hamon模型箱的净化站1进行污质流处理的案例中，只用净化站1在旱季(“旱季”列)和用符合本发明的设施(站1+床12)以每月变化的频率在雨季(“雨季”列)得到的规则排污水平(niveau de rejet réglementaire)需要下面的表2给出的尺寸。
[69]表2
| 高度 | m | 2.66 | 2.66 | 2.66 | |
| 水平面积 | m2 | 8 | 140 | 812 | |
| 供应流量 | m3/h | -19 | -349 | 19 | |
| 最终过滤 | 蓄面积积 | m2 | -92 | -460 | 120 |
| 总计 | 填面积积 | m2 | 100 | 600 | 335 |
[70]对于相同的被处理的污染和相同的处理后的水质量，净化站的占地减少因子为1.8(即600/335)。旱季的间歇过滤床的尺寸不变，这大大减少了净化站的总成本。
[71]对于该确定尺寸的例子，在设施中流动的水的不同体积在下面的表3中给出。
[72]表3
| 旱季 | 雨水蓄留J1 | 满蓄留aJ1+n | 未排空的蓄留cJ1+[n＜14天] | ||
| Qt | m3/j | 23.4 | 183 | ＞23.4 | 33.4d |
| Qe | 0 | 0 | ＞0(旁通) | 0 | |
| Qs | 23.4 | 23.4 | 23.4 | 23.4 | |
| Qp | 0 | 160 | 0 | 10 | |
| Qv | 0 | 160/7＝22.9b | 22.9 | 22.9 | |
| Vp(原始) | m3 | 0 | 0 | 160 | 150 |
| Vp(最终) | m3 | 0 | 160 | 160 | 160c |
[73]Qe表示分流流量(旁通)。
[74]a假设：达到设定的蓄留容量(这里为160m3)，但下雨了。
[75]b假设：七天蓄留(24h/24)。
[76]c假设：蓄留床已经充填150m3上次雨季间的水(并正在蓄留中)。
[77]但是如果新的充填在最后休养期结束后的至少两周进行，则可以把雨季的新污质流蓄留到具备容量的高度。
[78]在十四天的充填和排库后，不能再进行充填，并逐渐排空。一旦排空结束，接着是两个周的静止(没有供应)。
[79]d示例。
[80]e如重新达到蓄留容量，则Qe＞0。
[81]表3各列的分析如下：
[82]1.“旱季”列在Qt行出现到达设施入口5的原始污质流流量。在考虑的例子中，旱季的流量Qt等于Qs＝23.4m3/j。
[83]分流的污质流流量Qe为零，雨水流量Qp也是一样，因此等于泵站15排出的污质流流量Qv。
[84]“初始Vp”相当于蓄留在床12中的水的初始体积，并且为零。同样，体积“最终Vp”也为零，因为天气是干燥的。
[85]2.“雨水蓄留J1”列相当于过滤床12中接受160m3的雨水的一天。
[86]总流量Qt＝Qs+Qp＝183.4m3/天，近似为183m3/天。
[87]过滤床12的160m3的排库设为七天。排泄流量Qv＝160/7＝22.9m3/天。过滤床12中的原始体积Vp假设为0；最终体积Vp等于160m3。
[88]3.第三列“满蓄留J1+n”相当于雨季满的过滤床12(初始Vp＝160m3)。因此输入流量Qt大于流量Qs＝23.4m3/天。比Qs过量的流量不能送到满的过滤床12中，因此通过分流装置(旁通)分流。
[89]4.第四列相当于蓄留床12没有完全充满但也没有完全排空的情况。假设蓄留床12充填150m3上一时段的污质流，并正在排库的过程中。
[90]但是可以把雨季的新污质流蓄留到具备的容量高度，如果该新的充填在上一休养期结束至少十四天(两周)进行。
[91]当重新达到蓄留容量时，流量通过分流装置(旁通)分流。
[92]例如，已经考虑了小雨的情况，Qp＝10m3/天，该流量加入到旱季的流量23.4m3/天中，以给出33.4m3/天的总流量Qt。
[93]在上一休养期结束后的十四天的充填和排空之后，过滤床12的充填不能进行，因此过量的水分流，同时逐渐结束排空。一旦结束排空，则接着进行两周的静止，不给过滤床12供应水。
Claims (14)
1.处理集合区污质流的方法，这些集合区配置有一能够收集雨水或渗入水的净化网，从而要通过净化站处理的污质流流量可以在旱季与雨季期间有很大的变化，该方法的特征在于：
-设置一容量主要适应旱季污质流流量(Qs)的净化站(1)；
-在所述净化站的上游设置一裁种有植物的过滤床(12)，所述过滤床用于无发酵地蓄留过量的水质污物，并进行预净化；
-将降雨或暴雨产生的过量污质流流量(Qp)引向所述栽种有植物的过滤床(12)；以及
-为将所述蓄留在所述栽有植物的过滤床(12)中的水输送到位于下游的所述净化站(1)，按多日的方式将其排出，以避免超出净化站(1)的尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按一周或更长时间的方式排出所述的蓄留在过滤床(12)中的水。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述净化站(1)按旱季的污质流流量来设计尺寸。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将废水从所述栽有植物的过滤床(12)排出的时期之后紧跟着至少一周的休养期，以避免泥浆的非均质层叠堆。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少两周的期限内实施蓄留供应，植物应能承受长期的浸没。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置一分流装置(8、H)，以便在达到所述栽有植物的过滤床(12)的蓄留容量时或在供应期结束时将污质流流量引向所述净化站。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一带有自动程序的自动装置(A)从带有芦苇的过滤器中的液体位高测量装置(26)和一编程时钟出发管理一让污质流进入所述栽有植物的过滤床(12)中的阀门(H)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，一自动程序被设置用于控制固体位高(过滤团块+产生的泥浆)，并在一长时间内(几年)追踪该固体位高，以便指出何时应进行清理。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述植物为芦苇(R)。
10.集合区污质流的处理设施，所述集合区配设有能够收集雨水或渗入水的净化网，所述处理设施用于实施按照权利要求1至9中任一项所限定的方法，其特征在于，所述处理设施包括：
-一容量主要适应旱季污质流流量(Qs)的净化站(1)；
-一在净化站上游的栽有植物的过滤床(12)，该过滤床能够无发酵地蓄留过量的水质污物，并进行预净化；
-将降雨或暴雨产生的过量的污质流引向所述栽有植物的过滤床(12)的装置(11、24)；以及
-排出装置(15)，其按多日、特别是一周或更长时间的方式将蓄留在所述栽有植物的过滤床(12)中的水排出，以便将其输送到位于下游的净化站(1)中。
11.如权利要求10所述的污质流的处理设施，其特征在于，该处理设施包括一在所述过滤床(12)上游的除沙设备(13)。
12.如权利要求10或11所述的污质流的处理设施，其特征在于，所述过滤床(12)的出口(14)与一泵站(15)的入口连接，所述泵站(15)的出口(16)将预处理后的污质流流量注入所述净化站(1)中。
13.如权利要求10至12中任一项所述的污质流的处理设施，其特征在于，所述过滤床包括：回收引流管(19)，其设在底部(18)附近，并在泵站(15)的方向穿过一壁(17)；一支撑层(21)，其由砾石形成，并设在所述回收引流管(19)之上的一高度(h2)中；和一砂层(22)，其设在所述支撑层(21)之上。
14.如权利要求10至13中任一项所述的污质流的处理设施，其特征在于，所述过滤床的植物为芦苇(R)。
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