CN102583740B

CN102583740B - 感潮河涌的水处理装置

Info

Publication number: CN102583740B
Application number: CN201210045649.6A
Authority: CN
Inventors: 麦建波; 姚志全; 种云霄; 余光伟; 吴启堂; 陈利军; 区尧万; 刘恋; 张珺蓉
Original assignee: GUANGDONG XINDAYU ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd; South China Agricultural University
Current assignee: GUANGDONG XINDAYU ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO., LTD.; South China Agricultural University
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: CN102583740A

Abstract

本发明公开了一种感潮河涌的水处理装置，包括有：氧化沟，所述氧化沟依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，其两端与河涌相通，分别为进水口、出水口；至少两个曝气装置，其分别设于所述进水口处及所述出水口处；及生物膜处理装置，其设于所述氧化沟内。本发明将氧化沟技术应用于狭长的河道环境，又将氧化沟技术和生物膜技术相结合，同时兼具氧化沟技术和生物膜技术的优点。氧化沟为微生物提供了一个相对稳定的生长环境，使微生物在内富集，保持较高的污泥浓度，对污染物进行降解；另一方面，生物膜技术易于管理，可以消除氧化沟污泥上浮和膨胀等弊端。

Description

感潮河涌的水处理装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理领域，尤其是指一种感潮河涌的水处理装置。

背景技术

随着我国，特别是珠三角地区经济的快速发展，城市基础设施发展跟不上人口的增加，大量的生活污水未经处理直接排入附近水体。许多城镇河涌接纳了大量污水，远远超过其自净能力，有机污染导致水中溶解氧快速消耗，河水由于厌氧呈现黑臭状态，严重影响了城镇居民的生产生活和区域水环境质量，甚至阻碍城市的发展，迫切需要发展有效的治理技术控制污染，修复受破坏的河流生态系统。

目前已有的河流污染治理技术主要可分为三大类：物理技术、化学技术和生物生态技术。

物理技术包括：人工增氧、底泥疏浚和引水冲污等。人工增氧主要是对于有机污染严重，发生厌氧、缺氧的河流，通过固定式曝气、移动式曝气及水利工程增氧等，提高河水中溶解氧水平，初步缓解或消除厌氧导致的黑臭现象。底泥疏浚主要是利用机械疏浚清除受污染的底泥，但对于长期严重有机污染的河流，底泥呈半流质，其疏浚技术往往不同于传统的河流疏浚，要求较高，目前的疏浚技术还有限，不能完全现底泥的清除。引水冲污或换水稀释主要是针对污染严重且流动缓慢河流，实质是污染物的转移扩散，要求周围有较大环境容量的补给和受纳水体。

化学技术主要是指向河流投加化学物质转化或固定污染物，通常是针对重金属污染严重的河流，加入可与金属离子形成沉淀的物质，将其固定的底泥中，投加的物质包括：石灰、硅酸钙炉渣或钢渣等碱性物质。

生物生态技术主要是利用微生物及植物的作用，降解转化河流中污染物，包括微生物菌种投加技术、生物膜技术及植物浮床技术等。

利用微生物降解污染的一种方式是向河水中人为投加高效降解菌种，主要包括：硝化细菌、高效有机物降解菌和光合细菌，但高效微生物选育需要较长时间，而投加进去的菌种易流失，净化效果持续时间短。

利用微生物消除有机污染的另一种是生物膜技术，这种技术利用河流已有的微生物，通过提供强化生长代谢条件来促进其对污染物的降解，已有的净化河流的生物法有砾间接触氧化法、沟渠内接触氧化法、生物栅法等。

植物浮床技术是将植物种植到水体水面，床体可阻碍风浪，稳定水面促进沉降；植物能够吸收水中氮磷等污染物，同时可以遮挡受污染水面，改善景观。研究较多的植物为浮床水稻、美人蕉、香根草，处理效果与覆盖率越相关，覆盖率大于60%具有明显处理效果。这种方式目前存在较多的争议：（1）改变水体为陆地景观；（2）浮床植物收获投入较大，经济效益低，若不收获植物，植物则会腐烂导致水体二次污染。

尽管目前针对河流污染治理已发展出多种技术，但很多技术都是针对静止的水体。若河涌与动态水体相连，随着动态水体的涨落潮，河涌水也有明显的涨落期，涨潮时河水从上游流往下游，水位上升，落潮时河水从下游流往上游，水位下降，每天两次半日潮，河水呈双向流动。受潮汐作用的影响，感潮河道有其独特的水力特征：一是河水的流动性不利于微生物的生长，生长起来的活性微生物容易被水流带走，而大大减弱治理效果；二是涨落潮水流扰动会使表层底泥反复扬起悬浮；三是受污染河水在潮汐作用下在河道及下游区来回荡漾，使污染物不断积累。有研究表明，与静态释放相比，感潮作用加速了底泥污染物释放速率及释放量。其中，Cu、Zn、Pb、Cr、COD、NH₄ ⁺-N和TP的平均释放速率提高了1-4倍，释放量增加了0.3-1.8倍，底泥平均好氧速率提高了1.28倍，对浊度影响很大。因此，开发适应于感潮流态的治理技术十分必要。

另一方面，氧化沟以其显著的优势成为了中小城市污水厂的首选工艺。氧化沟流程简化，操控灵活，水力停留时间和污泥龄较长，有机物去除较为彻底，剩余污泥高度稳定，污泥一般不需厌氧消化。氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除。氧化沟在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。

但同时氧化沟工艺也存在一些缺陷。在氧化沟工艺中水力停留时间较长，发生高度的硝化作用，在厌氧区中容易发生反硝化作用，产生污泥上浮。同时，氧化沟的负荷低、污泥龄长，使氧化沟内活性污泥微生物大多处于内源呼吸状态，污泥老化，老化的污泥絮体易被曝气打碎，从而形成飘泥。当废水中的碳水化合物较多，氮磷含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引起丝状菌性污泥膨胀。

发明内容

本发明的目的是提供一种感潮河涌的水处理装置，其能够克服现有技术的不足，有效改善感潮河涌的水质。

本发明是这样实现的：

一种感潮河涌的水处理装置，其包括有：

氧化沟，所述氧化沟依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，所述S形沟体的两端与河涌相通，其两端分别为进水口、出水口；

至少两个曝气装置，其分别设于所述进水口处及所述出水口处；

及生物膜处理装置，其设于所述氧化沟内。

在河涌涨潮时，河水从上游流到下游，开启上游（此时上游的开口为进水口）的曝气装置，河水流入氧化沟先进行曝气，在好氧区进行有机物的降解、聚磷菌吸磷、硝化反应，随着河水的流动，氧气逐渐消耗，河水进入缺氧区，在缺氧区进行反硝化反应；而在落潮时，河水会从下游流到上游，开启下游（此时下游的开口为进水口）的曝气装置，处理流程遇上相同。这样，在涨潮时上游是进水口，属于好氧区，下游是出水口，属于厌氧区，而在落潮时，进水口、出水口的位置恰好相反，这种好氧环境和厌氧环境的交替更有利于污染物的去处。

将氧化沟技术与生物膜技术相结合，两种水技术优劣势相互互补，使氧化沟装置容易管理，能够很好的解决氧化沟污泥上浮和膨胀等技术问题；同时，又兼具生物膜技术的优点，微生物活性高，泥龄短，产生的剩余污泥自行脱落到氧化沟中，防止滞留而使水质恶化。

在优选的实施例中，所述氧化沟包括有第一沟体及第二沟体，所述第一沟体及所述第二沟体的形状为U型，且所述第一沟体和所述第二沟体相对设置并部分嵌套形成S状沟体。

在优选的实施例中，所述生物膜处理装置包括有：悬浮架及漂浮结构，所述悬浮架上悬挂有组合填料，所述漂浮结构固定于所述悬浮架上。所述漂浮结构能够确保所述悬浮架能够浮于水面上，随着水位的升降而升降，使所述组合填料能够始终浸泡在河水里。

在本优选实施例中，所述悬浮架为竹竿搭建形成，其具有多个节点，所述组合填料悬挂于所述节点上。

在本优选实施例中，所述漂浮结构为化工桶或泡沫板。

在本优选实施例中，所述第一沟体及所述第二沟体采用多块三合板分隔形成。

在本优选实施例中，相邻两个所述三合板交叠设置并粘贴固定，防止河水从两个所述三合板的连接处流走，而造成短流，影响水处理的效果。

在本优选实施例中，其还包括有多个加固桩，多个所述加固桩两两为对分别位于所述三合板的两侧，固定件将所述加固桩及所述三合板固定，避免所述三合板因流水的冲击而移位或被流水冲走。

在本优选实施例中，所述曝气装置为射流曝气机。这种曝气方式，冲击力大，对水体和底泥同时形成冲击，具有很好的充氧效果，将底泥中的硫化物氧化成硫酸根离子；同时，射流曝气机的作用使得河水流剧烈混合、剪切，活性污泥形成细密的絮凝体，丝状菌很难繁殖，不易产生污泥膨胀；另一方面，还可以改变河道的DO条件，创造出一个适合微生物生长的环境。

在本优选实施例中，所述氧化沟的高度高出河涌涨潮时的最高水位。

本发明感潮河涌的水处理装置与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明将氧化沟技术应用于狭长的河道环境，同时，又将氧化沟技术和生物膜技术相结合，同时兼具氧化沟技术和生物膜技术的优点。氧化沟的沟体为微生物提供了一个相对稳定的生长环境，使微生物在内富集，保持较高的污泥浓度，对污染物进行降解；另一方面，增强了氧化沟的易管理性，可以很好地消除氧化沟污泥上浮和膨胀等弊端，又兼具膜法的优点，生物活性高，泥龄短，产生的剩余污泥自行脱落到氧化沟中，防止滞留而使水质恶化。

附图说明

图1为本发明感潮河涌的水处理装置的平面图；

图2为本发明感潮河涌的水处理装置的剖面图；

图3为本发明感潮河涌的水处理装置的生物膜装置的结构示意图；

图4为本发明感潮河涌的水处理装置在涨潮时的水流方向示意图；

图5为本发明感潮河涌的水处理装置在落潮时的水流方向示意图；

图6为硫化物的浓度变化折线图；

图7为总磷的浓度变化折线图；

图8为氮的浓度变化折线图；

图9为COD的浓度变化折线图；

图10为SS的浓度变化折线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1及图2所示（箭头方向为水流方向），本发明感潮河涌的水处理装置，其包括有：氧化沟1，所述氧化沟1依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，所述S状沟体的两端与河涌相通，其两端分别为进水口、出水口；所述氧化沟1的进水口及出水口处分别设有一个曝气装置21、22；及生物膜处理装置3，其设于所述氧化沟1内。

将氧化沟技术与河涌本身结合，在河涌上建设S状的氧化沟，并通过所述氧化沟1与所述曝气装置21、22的结合，在氧化沟1内按水流方向依次形成好氧区、缺氧区及厌氧区。在厌氧区，主要将大分子有机物分解为小分子有机酸和其它产物，反硝化菌将氮氧化物还原成氮气；在好氧区，将小分子有机污染物完全降解为CO₂、H₂O、SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、NO₂ ^-、NO₃ ^-等无机物，聚磷菌吸磷，硝化菌将氨氮氧化为硝氮。

如图4所示（箭头方向为水流方向），在河涌涨潮时，河水从上游流到下游，开启上游（此时上游的开口为进水口）的曝气装置21，河水流入氧化沟1先进行曝气，在好氧区进行有机物的降解、聚磷菌吸磷、硝化反应，随着河水的流动，氧气逐渐消耗，河水进入缺氧区，在缺氧区进行反硝化反应；如图5所示（箭头方向为水流方向），而在落潮时，河水会从下游流到上游，开启下游（此时下游的开口为进水口）的曝气装置22，处理流程上相同。这样，在涨潮时上游是进水口，属于好氧区，下游是出水口，属于厌氧区，而在落潮时，进水口、出水口的位置恰好相反，这种好氧环境和厌氧环境的交替更有利于污染物的去处。

当水体遭受严重有机污染时，水中溶解氧迅速耗尽，造成水体缺氧，有机物的分解便从有氧分解转为厌氧分解，细菌厌氧分解产生二价硫和铁会形成硫化亚铁，硫化亚铁的沉淀造成黑色沉积，并产生H₂S臭味，导致黑臭现象，是造成河道黑臭的主要原因。通过曝气充氧，可使溶解氧与黑臭物质之间发生氧化还原反应，进而消除河道黑臭现象。发生如下反应：

H₂S+2O₂=SO₄ ^2-+2H⁺

4FeS+9O₂+6H₂O=4FeOOH+4SO₄ ^2-+8H⁺

FeS₂+(15/4)O₂+(5/2)H₂O=FeOOH+2SO₄ ^2-+4H⁺

在本优选实施例中，所述曝气装置21、22均为射流曝气机。这种曝气方式，冲击力大，对水体和底泥同时形成冲击，具有很好的充氧效果，将底泥中的硫化物氧化成硫酸根离子；同时，射流曝气机的作用使得河水流剧烈混合、剪切，活性污泥形成细密的絮凝体，丝状菌很难繁殖，不易产生污泥膨胀；另一方面，还可以改变河道的DO条件，创造出一个适合微生物生长的环境。

同时参阅图1及图2，所述氧化沟1包括有第一沟体11及第二沟体12，所述第一沟体11及所述第二沟体12的形状均为U型，所述第一沟体11和所述第二沟体12相对设置并部分嵌套形成S状沟体。所述第一沟体11及所述第二沟体12采用多块三合板分隔形成三条沟道，相邻两个所述三合板交叠设置并粘贴固定，防止河水从所述三合板的连接处流走，而造成短流，影响水处理的效果。三合板的高度需要高出河涌涨潮时的最高水位。另一方面，U型沟道的转弯处为弧形，避免死角，增强河水的流动性。

当然，所述第一沟体11及所述第二沟体12还可以采用工程塑料建造；若需要长期对河涌进行处理，可采用混凝土建造，但该种方法不能重复利用；而本实施例采用三合板建造，易于拆除。

为了对所述三合板进行加固，可每隔一米设置一对加固桩，两个加固桩分别位于所述三合板的两侧，加固桩透过污泥层，深入砂石层0.5米，避免因河水冲刷污泥层而无法起到固定加固桩的作用，再通过铁钉等固定件将加固桩与三合板固定。

如图3所示，所述生物膜处理装置3包括有：悬浮架31及漂浮结构32，所述悬浮架31上悬挂有组合填料33，所述漂浮结构32固定于所述悬浮架31上。其中，所述漂浮结构32为化工桶或泡沫板，本实施例优选为化工桶。所述漂浮结构32的作用，确保所述悬浮架31能够始终漂浮于水面，而使固定于所述悬浮架上的所述组合填料33能够始终浸泡在河水里。

所述悬浮架31为竹竿纵横交错搭建形成，其具有多个节点，所述组合填料33悬挂于所述节点上。所述组合填料33的长度根据河水的深度决定，在本优选实施例中，一立方米悬挂63米组合填料。利用水中的土著微生物对组合填料33进行挂膜，以组合填料上完全覆盖均匀褐色的膜状粘稠物为挂膜成熟标志，土著微生物较为适应河道中的环境，通过曝气将其活化，避免接种外源微生物容易出现不适应的情况。

如图6至图10所示，其分别表示采用本发明感潮河涌的水处理装置之后对硫化物、总磷、氮、COD及SS的变化折线图。从图6中可以看出，经过3天的曝气氧化，硫化物的浓度从原来的300mg/kg降到150mg/kg，去除率达到50%；若继续曝气氧化，硫化物的浓度持续降低，到第30天时，已经将硫化物的浓度控制在0mg/kg左右，去除率达到99%以上。随着硫化物的氧化，底泥臭味完全消除，其他水质指标也均有明显的降低。如图7中可以看出，总磷的浓度从进水的1.5mg/L降到0.5mg/L，去除率70%左右。从图8中可以看出，总氮的浓度从进水的60mg/L降到30mg/L，去除率50%左右。从图9中可以看出，COD的浓度从进水的70mg/L降到20mg/L，去除率70%左右。从图10中可以看出，SS的浓度从进水的200mg/L降到50mg/L，去除率80%左右。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims

1.一种感潮河涌的水处理装置，其特征在于，其包括有：

氧化沟，所述氧化沟依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，所述S状沟体的两端与河涌相通，且S状沟体的两端分别为进水口、出水口；

及生物膜处理装置，其设于所述氧化沟内，所述生物膜处理装置包括有：悬浮架及漂浮结构，所述悬浮架上悬挂有组合填料，所述漂浮结构固定于所述悬浮架上。

2.根据权利要求1所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述氧化沟包括有第一沟体及第二沟体，所述第一沟体及所述第二沟体的形状为U型，且所述第一沟体和所述第二沟体相对设置并部分嵌套形成S状沟体。

3.根据权利要求1所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述悬浮架为竹竿搭建形成，所述悬浮架具有多个节点，所述组合填料悬挂于所述节点上。

4.根据权利要求1所述的感潮河涌的水处理装置，所述漂浮结构为化工桶或泡沫板。

5.根据权利要求2所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述第一沟体及所述第二沟体采用多块三合板分隔形成。

6.根据权利要求5所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，相邻两个所述三合板交叠设置并粘贴固定。

7.根据权利要求6所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，其还包括有多个加固桩，多个所述加固桩两两为对分别位于所述三合板的两侧，固定件将所述加固桩及所述三合板固定。

8.根据权利要求1所述的感潮河涌的处理装置，其特征在于，所述曝气装置为射流曝气机。

9.根据权利要求1所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述氧化沟的高度高出河涌涨潮时的最高水位。