CN104261560B - 一种河道污水净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种河道污水净化系统。系统包括数个装置模块，装置模块由框架和充氧装置构成，框架包括支架、填料箱及筛板，箱内布满生物膜填料，筛板固定在箱底部，充氧装置包括由导流板围成的空气腔、挡流板、空气管和反吹管，导流板与空气管固定，导流板表面设有半球凸起，并固定有斜锥型充氧管，空气管固定在填料箱上；挡流板置于填料箱内，底部连接有分隔网，分隔网底部与筛板连接，形成折流槽，反吹管置于折流槽中。本系统采用水体流动过程中形成的负压将空气中的氧吸入水中并溶解氧气，达到增加溶解氧的作用。从而避免了传统方法因用电设备漏电或电缆破损容易发生触电事故，安全性得到了极大的提高。本系统施工快速、当洪水来临时可快速回收。

Description

一种河道污水净化系统

技术领域

本发明涉及用于治理河道污染的装置，特别涉及一种河道污水净化系统。

背景技术

    从20世纪60年代起，面对工业革命带来的河流污染与破坏问题，欧洲各国开始重视河道污水治理。到20世纪80年代，随着现代生态学的发展,他们进一步认识到河道污水治理工程还要符合生态学的原理，提出了建设多自然型河川等理念。当河道的自净功能不能满足对进入的有机污染物进行净化的作用时,河水的污染将渐渐加重。

根据天然河床上附着生物膜的过滤作用及净化作用，人工填充滤料和载体，利用滤料和载体比表面积大，附着生物种类多、数量大的特点，从而使河流的自净能力成倍增长。生物膜技术因其降解能力强、接触时间短、占地面积小以及投资少等特点而得到了长足的发展与应用。一些发达国家已经在工程实践中运用多种生物膜技术对污染严重的中小河流进行净化并获良好效果。

传统的生物膜技术最关键的一个条件是如何保证水体中有足够的溶解氧。天然水体中都具有一定的溶解氧，当水体中溶解氧完全消耗后，水体环境变为缺氧环境，促使厌氧菌占据优势，水体中的有机质发生水解、酸化甚至产酸、产臭气，使环境恶化。因此水体净化的关键是使水中保持一定程度的溶解氧。一般冲氧采用机械增氧，如微孔曝气机、水下射流机、水景喷泉等设备，对水体进行曝气复氧及造流。复氧曝气和水体造流主要是为了增加水体的溶解氧，提高水体好氧微生物的活性，加快污染有机质的分解。这些传统的充氧技术均需外加动力,长期运行增加了运行费用及维修维护费用。同时在设备运行中，因用电设备漏电或电缆破损而容易发生触电事故。

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本发明的目的是提供一种河道污水净化系统。本系统采用生物膜法、利用河道的落差达到对河水冲氧，在好氧条件下形成生物膜附着在填料上，对河水中的有机污染物质进行代谢去除，达到净化河水的目的。

    本发明采取的技术方案是：一种河道污水净化系统，其特征在于：该系统包括连接为一体的数个河道污水净化装置模块，每个河道污水净化装置模块由模块框架和充氧装置构成，其中模块框架包括支架、填料箱及多孔筛板，其中填料箱由两侧面板构成，填料箱内布满生物膜填料，多孔筛板固定在填料箱底部，填料箱固定在支架上；所述的充氧装置包括空气腔、挡流板、空气管和反吹管，其中空气腔由前导流板、后导流板、侧导流板、底导流板和上导流板围成，并通过后导流板和底导流板与空气管固定，与空气腔接触的空气管上设有连通气孔，后导流板上固定有充氧管，空气管固定在填料箱上；所述的挡流板垂直置于填料箱内一侧，挡流板底部固定有填料分隔网，填料分隔网的底部与多孔筛板固定，如此与填料箱的一个侧面板形成折流槽；所述的反吹管置于折流槽中，其底端穿过并固定在填料分隔网上；每个河道污水净化装置模块分别通过空气管及反吹管连接，两端的河道污水净化装置模块的空气管分别连接有垂直向上的进气管和出气管。

    本发明所产生的有益效果是：本系统采用水体流动过程中形成的负压将空气中的氧吸入水中并溶解氧气，达到增加溶解氧的作用。而不需要像传统方法那样通电于充氧机械来完成河水的充氧过程。从而避免了采用传统方法因用电设备漏电或电缆破损而容易发生触电事故，安全性得到了极大的提高。本系统施工快速、当洪水来临时可快速回收。而不需像传统的净化装置那样，要么无法使用，要么被彻底损坏。

附图说明

图1是本系统的河道污水净化装置模块主视图；

图2是图1的右视剖面图；

图3是图2中圆弧型导流板表面平面展开图；

图4是图2中圆弧型导流板的结构示意图；

图5是图2中L型反吹管水平部分的局部剖面图；

图6是图5的侧视图；

图7是图2中充氧管结构放大的主视图；

图8是图7的侧视图；

图9是整体系统在河道使用示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1、图2、图3、图4和图9，本系统包括连接为一体的数个河道污水净化装置模块，每个河道污水净化装置模块由模块框架和充氧装置构成，其中模块框架包括支架100、填料箱101及多孔筛板102，其中填料箱101由两侧面板构成，填料箱101内布满生物膜填料103，生物膜填料103采用曝气生物滤池填料，多孔筛板102采用不锈钢、碳钢打孔后与支架100直接焊接固定在填料箱101底部，填料箱101焊接固定在支架100上；充氧装置包括空气腔200、挡流板201、空气管203和反吹管204，其中空气腔200由前导流板205、后导流板206、侧导流板207、底导流板208和上导流板209焊接围成，并通过后导流板206和底导流板208与空气管203焊接固定，与空气腔200相交的空气管203上设有连通气口219，后导流板206上采用粘接或焊接固定充氧管211，空气管203焊接固定在填料箱101上；挡流板201垂直置于填料箱101内一侧，挡流板201底部焊接固定有填料分隔网212，填料分隔网212的底部与多孔筛板102焊接固定，如此与填料箱101的一个侧面板形成折流槽213；反吹管204由垂直部分和水平部分连接构成L型，反吹管204置于折流槽213中，其底端穿过并焊接固定在填料分隔网212上；每个河道污水净化装置模块分别通过空气管203及反吹管204连接，两端的河道污水净化装置模块的空气管203分别连接有垂直向上的进气管214和出气管215；进气管214的进气口高于河岸高度，出气管215的出气口高于河道。

参照图3和图4，本系统的前导流板205为圆弧型或弧型结构，其表面设有半球凸起210，且位置交错排列布满整个前导流板205表面。

参照图5和图6，本系统的L型反吹管204水平部分的底部设有一排锥型出气口217。

参照图7和图8，本系统的充氧管211位置交错排列，每个充氧管211两侧斜锥面上设有数个微充氧管216。

参照图1，本系统的每个河道污水净化装置模块的空气管203采用快速承叉接头218连接，每个河道污水净化装置模块的反吹管204采用三通连接。

本系统河道净化原理：本系统的河道净化是以生物膜技术进行净化的。生物膜技术是使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并通过生物的新陈代谢而将水中的有机污染物质代谢。达到去除水中有机物、氮、磷等污染物质的作用，从而使污水得到净化。

生物膜中兼有好氧层和厌氧层，且微生物栖息环境稳定，利于时代周期较长的硝化和反硝化细菌生存。通过控制适当的水力停留时间可以实现硝化反硝化反应，从而达到对废水的深度脱氮处理。

生物膜好氧层需要一定的溶解于水中的氧，而天然的水体中的溶解氧量无法满足要求，造成生物缺氧而呈现厌氧状态，进而造成水体发臭。所以对水体净化进行充氧是十分必要的。

本系统采用特殊设计的结构使氧气在无动力的条件下自动溶入水中，从而完善生物膜处理河水的溶解氧条件。具体为：利用河道的上下游高度差使水从高处下跌，在下跌过程中水与空气的接触表面增大，利于氧气向水中扩散。同时，在水下跌过程中水表面的空气被水流带走，从而在其后侧方形成一定的真空条件而促进空气向水中扩散。这样一来，在无外加动力的条件下，达到了氧气溶解于水中的目的。溶解了氧气后的河水通过后续的生物填料层而形成生物膜对河水进行净化处理。

模块框架是装置模块的骨架，提供模块框架的强度及各零部件的固定。生物膜填料是使微生物固定的载体。充氧装置是对河水进行充氧的装置。L型反吹气管用于充氧装置长期使用后，因正常死亡的微生物大量积累使生物膜代谢活性降低，此时需将这些死亡的微生物进行去除。反吹管吹入大量空气，利用快速流动的空气的对膜表面进行更新及吹除杂质，从而使膜表面进行更新，膜表面重新生长大量新生的微生物，使膜获得高的代谢活性。生物膜填料采用现有的各种应用于曝气生物滤池（BAF）的填料。空气管采用快速承叉接头，便于快速施工。

本系统的工作原理以及使用方法：在对河道净化使用时，将支撑模块框架的四根支架固定在河床下，一般膜块框架宽度为0.5米。应根据河道的宽度确定装置模块的数量。例如：河道宽度10米，装置模块应串联使用20个，达到10米宽度，组成一道拦河的河道污水净化系统。

当河水通过装置模块顶部及圆弧型导流板表面的半球凸起的高位置时，水流被抬升而流速降低，河水厚度变薄。此时，河水与空气接触的表面积增加而扩大了氧气溶解于水中的溶解扩散面积，利于氧气的溶解。当水流越过上顶导流板最高点后向下方跌落。此时水流速增加，在水流下落过程中与相互交错的充氧管相切，分散了水流，使水与空气的接触面积迅速大大增加，同时水流下落过程中随着速度的快速增加，使水流下形成一定的负压，在该负压下，空气从空气管通过空气管与空气腔间管道相交的部分任意开设的连通气孔而向空气腔流动，进入充氧管，然后通过充氧管两侧斜锥面上的微充氧管进入河水中，达到将空气中的氧溶解于水中的目的。

在一定的溶解氧条件下，河水中的微生物附着在填料表面对水中的有机污染物质进行代谢分解。在生物膜，该生物膜由大量微生物附着在填料表面吸附生长而成。该生物膜的表面向内以此由好氧-兼氧-厌氧过渡，好氧条件下发生硝化作用。在好氧条件下，污水中的铵(或氨)被硝化细菌作用而氧化成硝酸。由铵(或氨)转化为硝酸的过程叫做硝化作用，厌氧条件下发生反硝化。也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N₂）或一氧化二氮（N₂O）的过程，达到脱氮的目的。

当长时间使用后，有可能造成填料堵塞，此时可通过L型反吹管口吹入空气或用干净的清水进行反吹洗，洗净后可继续使用。

Claims (7)

1.一种河道污水净化系统，其特征在于：该系统包括连接为一体的数个河道污水净化装置模块，每个河道污水净化装置模块由模块框架和充氧装置构成，其中模块框架包括支架（100）、填料箱（101）及多孔筛板（102），其中填料箱（101）由两侧面板构成，填料箱（101）内布满生物膜填料（103），多孔筛板（102）固定在填料箱（101）底部，填料箱（101）固定在支架（100）上；所述的充氧装置包括空气腔（200）、挡流板（201）、空气管（203）和反吹管（204），其中空气腔（200）由前导流板（205）、后导流板（206）、侧导流板（207）、底导流板（208）和上导流板（209）围成，并通过后导流板（206）和底导流板（208）与空气管（203）固定，与空气腔（200）相交的空气管（203）上设有连通气孔（219），后导流板（206）上固定有充氧管（211），空气管（203）固定在填料箱（101）上；所述的挡流板（201）垂直置于填料箱（101）内一侧，挡流板（201）底部固定有填料分隔网（212），填料分隔网（212）的底部与多孔筛板（102）固定，如此与填料箱（101）的一个侧面板形成折流槽（213）；所述的反吹管（204）置于折流槽（213）中，其底端穿过并固定在填料分隔网（212）上；每个河道污水净化装置模块分别通过空气管（203）及反吹管（204）连接，两端的河道污水净化装置模块的空气管（203）分别连接有垂直向上的进气管（214）和出气管（215）。

2.根据权利要求1所述的一种河道污水净化系统，其特征在于：所述前导流板（205）为圆弧型或弧型结构，其表面设有半球凸起（210），且位置交错排列布满整个前导流板（205）表面。

3.根据权利要求1所述的一种河道污水净化系统，其特征在于：所述充氧管（211）为斜锥型，且位置交错排列，每个充氧管（211）两侧的斜锥面上设有数个微充氧管（216）。

4.根据权利要求1所述的一种河道污水净化系统，其特征在于：所述反吹管（204）由垂直部分和水平部分连接构成L型，反吹管（204）水平部分底部设有一排锥型出气口（217）。

5.根据权利要求1所述的一种河道污水净化系统，其特征在于：所述生物膜填料（103）采用曝气生物滤池填料。

6.根据权利要求1所述的一种河道污水净化系统，其特征在于：所述每个河道污水净化装置模块的空气管（203）采用快速承叉接头（218）连接，每个河道污水净化装置模块的反吹管（204）采用三通连接。

7.根据权利要求1所述的一种河道污水净化系统，其特征在于：所述进气管（214）的进气口高于河岸高度，出气管（215）的出气口高于河道。