CN103304023B - 一种无动力曝气生态滤床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于城市生活污水排污口，提高排出生活污水溶解氧，并促进污水中污染物降解的无动力曝气生态滤床。本发明涉及的无动力曝气生态滤床，包括从底部进水，顶部出水的竖直纳污管，和由2层以上底部有均匀透水孔的托盘组成的生态滤床组成。利用排污管道的压力，污水由竖直纳污管底部进入，汇集后从顶部流入生态滤床。该无动力曝气生态滤床形状可与排污口环境相匹配，大小可根据排污口污水流量进行调整，无需动力驱动，曝气效率高，并可与其它水环境修复技术相结合应用。

Description

一种无动力曝气生态滤床

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体地说涉及一种无需动力，可以有效提高城市生活污水排污口出水溶解氧的生态滤床。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，我国水环境问题日益突出，城乡水环境遭遇到空前的威胁。如有调查表明长江三角洲地区农村水环境生态90%以上已丧失了基本功能，城乡河道因污染和生态系统严重退化，河道水质已基本处于V类和劣V类水质，多数河道水体污染严重、富营养化，水体缺氧，变黑变臭，造成了严峻的环境生态形势。城乡生活污水是水环境的主要污染源之一，在城乡水环境的修复和治理中，对城乡生活污水的源头控制是非常重要的。

截污纳管是城市生活污水处理的重要措施，需要投入大量的资金，因而在我国大多数城市，大量的生活污水仍然直接排入城市河道等水环境中。排入河道的生活污水有机质含量高，溶解氧含量低，长期排入的生活污水是造成城市水环境富营养化和黑臭的关键因素。目前对于城市河道排污口出水的初步处理尚比较少见，毫无疑问，增加溶解氧和降低污水有机质含量是两个主要的方面。曝气是废水需氧生物处理的重要工艺之一，是指人为通过适当设备使污染水体中溶解氧含量增高，从而使污水中微生物在有充足溶解氧的条件下，强化对污水中有机物的氧化分解作用。现在的曝气方法很多，比如，压缩空气扩散法、低速表面曝气法等，但这些方法都需要动力，应用和维护成本较高，在污水水体生化工程中，已经出现了利用入水口和蓄水池的高度差自动曝气的无需动力曝气的装置，如中国实用新型专利CN202625913U公开了一种利用入水口和蓄水池落差，设置“之”字型多层过水板，增大水与空气接触，从而达到曝气目的装置，但该装置应用范围有限，只能在入水口与蓄水池有直接落差的条件下使用，且该装置有一定的固定形状和较大的体积，不适合空间较小，环境局限较高的条件下使用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能有效提高城市生活污水排污口出水溶解氧，一定程度降低出水有机质含量，无需动力、免维护，且与排污口周边环境具有较高相容性的无动力曝气装置。

本发明包括两个核心部分，第一部分是竖直纳污管，由一根竖直放置的耐压管组成，其高度不高于排污管道前后端的垂直落差，其作用是汇集生活污水，利用城市生活污水排污口通常处于地势较低之处，排污管道前后端具有的落差产生的压力，使污水提升至竖直纳污管的顶部，并从顶部经与侧壁相连的水平管道流入相连的第二部分多层生态滤床。

该滤床由多层底部有均匀透水孔的托盘组成，透水孔的直径在0.5-1 cm之间，每1 m²透水孔数在2500-4500之间，托盘边缘高度在5-8 cm之间。生态滤床的整体高度等于或小于竖直纳污管顶部的水平出水管，其作用是让生活污水自上而下分多层均匀分散流下，扩大与空气的接触面，从而达到增加最终流入河道污水溶解氧的实际效果。生态滤床顶层托盘的面积根据排污口污水流量大小确定，确保在最大流量下污水不从托盘的边缘溢出，依次而下的托盘面积不小于上层；各层托盘之间的距离可以是不同的；托盘上铺满沸石等大颗粒生态填料，在运行过程中因微生物的附着和聚集形成的生物膜，可对水体中的污染物进行吸附和降解，从而达到降解水体中有机物含量的实际效果。

作为优选方案，竖直纳污管可根据现场环境以及便于安装的需求，制成不同形状；其底部可适当膨大，以容纳部分固型沉淀物，并可预留固型沉淀物排出的接口。

作为优选方案，竖直纳污管顶部水平出水管口，可以加装类似于花洒的利于污水分散流入生态滤床的装置，以增加整个装置的曝气效率。

作为优选方案，生态滤床的支架也可根据现场环境以及便于安装的需求，制成不同形状，相应的，多孔托盘的形状可以根据生态滤床的形状变化；同样的，生态滤床的各层托盘之间的间距可以根据需要变化。

作为优选方案，生态滤床每层的多孔托盘上可以添加沸石、砾石等大颗粒填料，它们可截留污水中部分固形物，但不影响污水的下流；运行过程中这些填料表面因微生物的附着和聚集会形成生物膜，具有吸附和降解污水中污染物的效果；这些填料也可在运行一定时间后更换，以保持生态滤床的曝气、去污效果。

有益效果

与现有技术相比，本发明提高水体溶解氧同样是通过增加污水与空气的接触面积来实现的，但本发明具有如下有益效果。

城市排污管道两端存在着天然落差，通过竖直纳污管可以在排污终端实现这种落差，从而通过多层生态滤床有效提高水体的溶解氧，且竖直纳污管的高度可以根据排污管道的进、出口的落差来调整，具有广泛的适应性。

整个设备大小可按污水流量进行适当调整，形状可与河岸完美结合，不影响景观；不需要任何动力设备，做到了真正的无动力曝气。

生物滤床填料可定期更换以保证高效的有机物降解、处理能力；竖直纳污管的形状和大小可进行特殊设计后与生态滤床共同组成A/O反应器。

生态滤床可与植物景观生态修复系统联动，达到提高污水出水溶解氧、降低有机物含量的同时也美化了环境。

整个生态滤床还可以有效截留污水中的固形物，并且便于清理，显著较少排入河道的固体废弃物，从而减少了河道中淤泥的产生。

说明书附图

图1 为无动力曝气生态滤床的剖面示意图。图中标号部分1为：垂直纳污管，2为：生态滤床支架，3为：生态滤床托盘，4为：大颗粒填料，5为：河道水面，6为：纳污管顶部侧壁出水管，7为：纳污管底部与排污口连接管，除标号外其它箭头示意污水的流向。

图2 为生态滤床托盘俯视示意图，其中8表示细孔。

图3为排污管与垂直纳污管的连接示意图，10为排污管。在图3中，纳污管与排污管连接，由于排污管的高度高于纳污管而具有压力差，根据连通器原理，纳污管的液体就自动从纳污管顶部的出水管排除，然后从上而下经过生态滤床托盘。

具体实施方式

通过以下实施例对本发明作更详细说明，但以下实施例仅是说明性的，本发明并不受这些实施例的限制。

实施例1：

一种无动力曝气生态滤床，其组成示意图如图1所示，试制的用于模拟实验的无动力曝气生态滤床主要由两部分组成。

1、竖直纳污管，由一根竖直放置的高1.2 m的厚壁PVC管组成，其底部与模拟排污口密闭连接，污水由其底部进入后，由于模拟排污管道入水口和排水口存着的自然落差，被提升至竖直PVC管的顶部，从纳污管顶部侧壁连出的出水管排入生态滤床。

2、试制的多层生态滤床为3层，每层由长1 m、宽0.8 m，底部有直径1 cm的圆形均匀细孔、边缘高约5 cm的PVC托盘组成，PVC托盘分层固定在不锈钢支架上，每层间隔30 cm，托盘上铺一层厚度不超过托盘边缘的平均体积约13 cm³的大颗粒沸石，污水由顶层进入生态滤床后，由于多孔板的分散，充分与空气接触，溶解氧含量大大提高。

在模拟实验条件下，自动抽取低溶解氧河道污水进行实验，污水流量实验表明在低于1200 L/min的条件下，污水不会从顶层托盘的边缘流出。控制流量约为500 L/min，对入水和出水的溶氧检测表明，入水的溶解氧为1.4 mg/L，经生态滤床后的污水溶解氧为为6.5 mg/L。在连续运行过程中对入水和出水的溶氧进行了监测，入水的溶氧在1.2 mg/L-1.9 mg/L之间，出水的溶氧在6.3 mg/L-6.6 mg/L之间。经过约14天的运行后，PVC平板上沸石表面形成一层光滑的生物膜，对污水中的COD_MN进行了连续3天，每天2次的检测，入水的COD_MN平均值为65 .4 mg/L，出水的COD_MN平均值为57.6 mg/L。

实施例2：

在杭州市郊某河道的一生活污水排污口进行了无动力曝气生态滤床的应用实验，该排污口污水的平均流量约380 L/min，水体溶解氧2.4 mg/L，COD_MN约为138 mg/L，通过实验测得该排污口污水经竖直纳污管提升的有效高度约1.3 m。

根据实际数据，制作的适于该排污口的无动力曝气生态滤床竖直纳污管高1.25 m，生态滤床为3层，每层由长1 m、宽0.75 m，底部有直径0.8 cm的圆形均匀细孔、边缘高约6 cm的PVC托盘组成，PVC托盘分层固定在不锈钢支架上，顶层和第二层间隔35 cm，第二层和第三层间隔30 cm，托盘上铺一层厚度约4 cm的平均体积约13 cm³的大颗粒沸石。

该系统安装后，分别从竖直纳污管顶部和生态滤床底部取样，测得溶解氧分别为2.5mg/L和6.6 mg/L，随后连续多天的监测中，出水溶解氧在6.5 mg/L到6.8 mg/L之间。运行14天后，对水体的COD_MN进行了连续3天，每天2次的检测，入水的COD_MN平均值为136.7 mg/L，出水的COD_MN平均值为125.3 mg/L。

Claims (2)

1.一种用于增加城市生活污水排污口出水溶解氧的无动力曝气生态滤床，其特征在于，该生态滤床由下列组件组成：竖直纳污管和生态滤床，所述竖直纳污管由一根竖直放置的耐压管组成，其高度不高于排污管道上下端的垂直落差，纳污管的底部与排污管的排污口密闭连接，纳污管的顶部侧壁有水平出水管道伸向生态滤床上方；所述生态滤床包括底部有均匀透水孔的托盘，所述的托盘被固定在多层支架上，多层支架的高度等于或小于竖直纳污管的顶部出水管；所用多孔托盘为2-3层，所述的透水孔的直径为0.5-1cm，每1m2的托盘底部包括2500-4500个透水孔；多孔托盘上添加各种透水的大颗粒填料，用于吸附或降解污染物；所述的填料为沸石，其中，所述沸石的平均体积为13cm3，厚度2-5厘米；其中，从水平出水管道流出的污水流量为380-500L/min。

2.如权利要求1所述的生态滤床，所述竖直纳污管的顶部保持敞开，侧壁连出的出水管道低于竖直纳污管管道顶部，出水管道口包括使污水分散流入生态滤床的装置。