CN101585605A - 水质自净能力递增器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质自净能力递增器，包括增氧机和增氧生态护岸，增氧生态护岸每个单元模块为6层水箱，每层内设填料，下部设集水廊道，端部设有增氧机，增氧机内虹吸管的吸水口设在集水廊道下部。每层水箱长为10m～12m，宽为2.0m～2.5m，每层的高度为30cm，每层用填料按反滤层分层铺砌，水箱底填料沿横向嵌砌成排，每两排间设有间隙，形成集水细沟，集水细沟通到纵向的集水廊道，本层水箱端部增氧机中虹吸管的出水口通入下一层水箱的集水廊道，每层水箱的增氧机的虹吸管的吸水口设于集水廊道下部，第一层的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余层的集水廊道承接上一层增氧机虹吸管的出水。将势能通过虹吸转化为动能进行大气复氧，不需曝气。

Description

水质自净能力递增器

技术领域

本发明涉及水环境恢复生态和污水处理技术领域，特别涉及的是对于被污染的水体治理、并可恢复水质自净能力的设备——水质自净能力递增器。

背景技术

国内的天然河流，城市内河，天然湖泊和城市公园内湖的护岸大都已经进行了渠化，用浆砌块石或砼进行护岸，使得原先的天然岸坡对于污水所具有的一定自净能力降低到几乎为零。特别是对于来自广大农村的面源污染将长驱直入地进入水体。

当前国内外对于被污染的水体如天然河流、河沟、城市内河、天然湖泊、城市公园内湖和广大农村的面源污染，需要进行深度治理，特别是对于来自广大农村的面源污染的处理还没有一个既经济、又能解决问题的方法。

专利“水力增氧水质自净屏”，公开号CN 101274805A，公开了一种水力增氧水质自净屏，可将被污染的水体处理达到排放一级A标准或地表水III类或水源水。但是，此专利所提供的水力增氧自净屏长度和宽度较小，为了满足污水处理能力就要有足够的高度以保证足够的虹吸强度。但是天然河、湖的岸坡高度有限，必须加大长度和宽度。在长度和宽度加大后，它的虹吸强度就很难保证，同时每层自净屏中的水难以保证很快被虹吸吸干。

发明内容

本发明的目的旨在解决水力增氧自净屏的长度和宽度加大后，高度有限，虹吸强度不够和每层自净屏中的水难以保证好快被虹吸吸干的问题，本发明提供了一种水质自净能力递增器，可以很好的解决了此问题。

本发明的技术解决方案：一种水质自净能力递增器，包括增氧机和增氧生态护岸，增氧生态护岸由若干单元模块组成，每个单元模块分层铺设，每一层为一个水箱，在水箱中设有填料，在每层水箱的端部设有增氧机，增氧机内设有虹吸管，虹吸管吸水口设置在增氧机的下部入口处，虹吸管的吸水口距水箱底25mm处，增氧机的虹吸管顶部低于增氧机机顶5cm，所述的增氧生态护岸的每个单元模块分为6层，每层水箱长度为10m～12m，宽度为2.0m～2.5m，每层的高度为30cm，每层用填料按反滤层分层铺砌，水箱底填料沿横向嵌砌成排，每两排间设有间隙，形成集水细沟，集水细沟通到纵向的集水廊道，本层水箱端部增氧机中虹吸管的出水口通入下一层水箱的集水廊道，每层水箱的增氧机的虹吸管的吸水口设于集水廊道上，第一层的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余层的集水廊道承接上一层增氧机虹吸管的出水。所述增氧机的虹吸管为若干米长呈扁形弯管状的PVC材料铸制成，在扁形弯管出水口的下部设有克服地转力的水轮机尾水装置。所述的增氧生态护岸的两端各设有一个增氧机。所述的填料是大卵石、中卵石、小卵石、粗砂和细砂或PVC湍球，填料数量由去除负荷控制。每层用填料按反滤层分层铺砌，具体方法是最底部为3cm厚水泥砂浆上嵌砌直径5cm～7cm的填料如大卵石或PVC湍球，将填料沿横向嵌砌成排，每两排间隔1cm形成集水细沟，通到纵向的集水廊道，向上再铺砌填料，由下到上填料的直径逐级减小，也就是按反滤层分层铺砌。所述的填料上附有微生物及轮虫类生物，所附的微生物及轮虫类生物是由试验室内培养在工程现场接种后进行培养、繁殖。

本发明涉及的是对于被污染的水体如天然河流、河沟、城市内河、天然湖泊、城市公园内湖和广大农村的面源污染进行治理，并可恢复水质自净能力的设备——水质自净能力递增器。可将进入河、湖被污染的水和广大农村的面源污染的水引入水质自净能力递增器，其出水就能被处理为排放一级A标准(《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002)或地水表III类水，恢复天然水体的水质自净能力，达到可持续地恢复天然水体的水质自净能力和恢复生态目的。属于水环境恢复生态和污水处理技术领域。

有益效果：

1.本发明设计的水质自净能力递增器的长度和宽度加大后，将填料大卵石PVC湍球沿横向嵌砌成排，每两排间隔1cm形成集水细沟，通到纵向的集水廊道，形成了类似“井点”(基坑排水遇到流沙使用)集水细沟为支管，集水廊道为干管，在虹吸大流量的情况下保证很快被虹吸吸干护岸中的水。保证了在增加了的水质自净能力递增器的长度和宽度的情况下依然能够保证有足够的虹吸强度。

2.本发明设计的增氧机，即增氧机中的虹吸管为若干米长呈扁形弯管状的PVC材料铸制成，扁形弯管长度加长后，就会因为地转力形成旋涡而破坏虹吸，在若干米长呈扁形弯管出水口的下部设计有克服地转力的水轮机尾水装置。

3.本发明充分利用了大气复氧双膜理论中的水中溶解氧增加率与比表面面积成正比的规律。水箱设计每层一个单元模块长度为10m～12m，宽度为2.0m～2.5m，高度为0.30m，共计6层，其中填料可应用卵石、黄砂分层铺砌，并顺序按大卵石、中卵石、小卵石、粗砂和细砂铺砌，其比表面面积可达600m²，也可用PVC湍球。通过渗流运动和水力学的虹吸运动可增加7m负压的势能并转化为动能，进行大气复氧，不需鼓风曝气再耗能，不需运行费用，造价也低，且无噪音，无泡沫，不投药，无二次污染，不堵塞，污泥量小。可抗冲击负荷，长期停运后也能很快恢复。

4.工艺简单，全部自控无需专人管理。只要将广大农村的面源来水拦截进入截污水沟，通过起博器进入增氧生态护岸，则直接运行费用可不需一分钱。或者将已经污染的河、湖污水用一个水泵将污水泵入截污水沟，这时直接运行费用仅为一个水泵的电费，出水即自动达到设计要求如排放一级B标准、排放一级A标准、地表水III类标准。

5.因地制宜进行处理：a.若占地限制，则可向空间发展，改用水泵将污水泵入，即改装为水力增氧自净屏处理设备；b.在城市生态景观小区，则可将生态护岸的表层种植草皮或绿化。亦可用来搞活生态景观小区水景的秀丽，创造一个具有优美的自然景观的和谐社会。

6.处理规模大、小都可以适用。由于是利用水力势能增氧，处理规模的放大或缩小都不能在垂直方向放大或缩小，水的水力势能下去以后就上不来了。因此只能是单元模块在水平方向前后左右进行并联放大或缩小。

附图说明

图1是本发明的河、湖的增氧生态护岸断面结构示意图。

图2是本发明的河、湖的增氧生态护岸主视图

图中1是污水、2是截污水沟、3是起搏器、4是增氧生态护岸、5是增氧机、6是扩散器。

具体实施方式

下面对照附图对本发明的结构进行进一步的说明。

在天然河流、城市内河、天然湖泊和城市公园内湖已经渠化了的护岸如浆砌块石或砼的护岸与土岸即岸坡结合部分挖开，建立水质自净能力递增器。

一种水质自净能力递增器，包括增氧机5和增氧生态护岸4，增氧生态护岸4由若干单元模块组成，每个单元模块分层铺设，每一层为一个水箱，在水箱中设有填料，在每层水箱的端部设有增氧机4，增氧机4内设有虹吸管，虹吸管吸水口设置在增氧机4的下部入口处，虹吸管4的吸水口距水箱底25mm处，增氧机4的虹吸管顶部低于增氧机4机顶5cm，所述的增氧生态护岸4的每个单元模块分为6层，每层水箱长度为10m～12m，宽度为2.0m～2.5m，每层的高度为30cm，每层用填料按反滤层分层铺砌，水箱底填料沿横向嵌砌成排，每两排间设有间隙，形成集水细沟，集水细沟通到纵向的集水廊道，本层水箱端部增氧机中虹吸管的出水口通入下一层水箱的集水廊道，每层水箱的增氧机的虹吸管的吸水口设于集水廊道上，第一层的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余层的集水廊道承接上一层增氧机虹吸管的出水。

增氧生态护岸的一个单元模块长度一般为10m～12m，宽度为2.0m～2.5m，设计层数为6层，每层的高度为30cm，每层宽度为2.15m，净宽为1.50m是比较合适的宽度。从砼基础开始向上，每30cm一层的增氧生态护岸也就是反滤层，其结构最底部为3cm厚水泥砂浆上嵌砌5cm～7cm的大卵石也可用PVC湍球，将大卵石或PVC湍球沿横向嵌砌成排，每两排间隔1cm形成集水细沟，通到纵向的集水廊道，向上再铺砌填料，由下向上按照直径由大到小铺砌，即中卵石、小卵石、粗砂和细砂顺序按反滤层分层铺砌，总共高度为30cm，填料数量由去除负荷控制。按照这样的结构逐层铺砌到第6层顶部，再铺砌3cm厚水泥砂浆后即回填土，上覆草皮或当地植物或农作物。这样的设置形成了类似“井点”，集水细沟为支管，集水廊道为干管，在虹吸大流量的情况下，也能保证很快被虹吸吸干增氧生态护岸中的水。

增氧机4的虹吸管是由若干米长呈扁形弯管状的PVC材料铸制成，在扁形弯管出水口的下部设有克服地转力的水轮机尾水装置。这样就可以避免因为虹吸管长度加长后，因为地转力形成漩涡而破坏虹吸。增氧机安装于增氧生态护岸每个单元模块的每层水箱的两端。

增氧生态护岸的填料上所附的微生物及轮虫类生物是由试验室内培养在工程现场接种后进行培养、繁殖。

工作过程：污水1来自广大农村的面源污染，进入截污水沟2。让污水1流向截污水沟2的下游一端，进入起博器3。让涓涓细流的农村面源或大雨形成的农村面源，在起博器3中形成大水量的脉冲，排入增氧生态护岸单元模块的第一层中。该污水先流入集水廊道，并通过填料沿纵向嵌砌形成的集水细沟，形成均匀的上升，污水自下而上运动，且其中携带的悬浮物自下而上被截留，其中水位上升到增氧机中的虹吸管顶部，并超过后，则产生虹吸，增加7m负压。由于虹吸管的吸水口在集水廊道之中距底部25mm，以很大的流速，7.3m水头，吸干集水廊道中的污水，整个增氧生态护岸中的污水很通畅地自上而下由小孔隙向大孔隙流动，流入集水细沟，通到横向的集水廊道排入下一层增氧生态护岸，这也是每一层填料不堵塞的原因，同时将空气吸入填料的孔隙之中，空气沿大颗粒孔隙向小颗粒孔隙自下而上地与所有填料中的水膜相接触而进行大气复氧，使得填料表面的水膜中溶解氧迅速增加。当每一层的污水被吸干后，虹吸自动断开，且有一段间歇时间，故使得填料中水膜的大气复氧时间很充分，又由于水膜很薄，其中的溶解氧很快向饱和值接近，故适宜填料表面生物膜中好氧微生物生长、繁殖，并很快分解污水。

由于污水的不断进入，该层的水位又上升，再次虹吸，周而复始，并且自上一层向下一层，逐层传递，每传递一层，污水中的溶解氧增加一次，它是递增的，同时填料上所附微生物也要分解污水一次，填料上所附微生物的数量也要增加一次，分解污水的能力也是递增的，故称为“水质自净能力递增器”，至底层通过二沉池，将携带的悬浮物沉淀，上清液出水时再通过扩散器6均匀地排入河、湖之中。通过6层增氧生态护岸处理后，去除了COD和氮、磷，即可达排放一级A标准或地表水III类水质或水源水，恢复天然水体的水质自净能力。

Claims (6)

1.一种水质自净能力递增器，包括增氧机和增氧生态护岸，增氧生态护岸由若干单元模块组成，每个单元模块分层铺设，每一层为一个水箱，在水箱中设有填料，在每层水箱的端部设有增氧机，增氧机内设有虹吸管，虹吸管吸水口设置在增氧机的下部入口处，虹吸管的吸水口距水箱底25mm处，增氧机的虹吸管顶部低于增氧机机顶5cm，其特征在于，所述的增氧生态护岸的每个单元模块分为6层，每层水箱长度为10m～12m，宽为2.0m～2.5m，每层的高度为30cm，每层用填料按反滤层分层铺砌，水箱底填料沿横向嵌砌成排，每两排间设有间隙，形成集水细沟，集水细沟通到纵向的集水廊道，本层水箱端部增氧机中虹吸管的出水口通入下一层水箱的集水廊道，每层水箱的增氧机的虹吸管的吸水口设于集水廊道下部，第一层的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余层的集水廊道承接上一层增氧机虹吸管的出水。

2.如权利要求1所述的水质自净能力递增器，其特征在于，所述增氧机的虹吸管为若干米长呈扁形弯管状的PVC材料铸制成，在扁形弯管出水口的下部设有克服地转力的水轮机尾水装置。

3.如权利要求1所述的水质自净能力递增器，其特征在于，所述的增氧生态护岸的两端各设有一个增氧机。

4.如权利要求1所述的水质自净能力递增器，其特征在于，所述的填料是大卵石、中卵石、小卵石、粗砂和细砂或PVC湍球，填料数量由去除负荷控制。

5.如权利要求1所述的水质自净能力递增器，其特征在于，每层用填料按反滤层分层铺砌，具体方法是最底部为3cm厚水泥砂浆上嵌砌直径5cm～7cm的填料，将填料沿横向嵌砌成排，每两排间隔1cm形成集水细沟，通到纵向的集水廊道，向上再铺砌填料，由下到上填料的直径逐级减小，也就是按反滤层分层铺砌。

6.如权利要求1所述的水质自净能力递增器，其特征在于，所述的填料上附有微生物及轮虫类生物，所附的微生物及轮虫类生物是由试验室内培养在工程现场接种后进行培养、繁殖。

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