CN104692597B - 小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置，包括排污口废水收集器、上流式沉淀砂滤池、三段式生态净化笼和太阳能曝气系统；所述三段式生态净化笼由厌氧处理袋、太阳能驱动接触氧化袋和深度吸附除污出水器首尾相连而成；该装置通过废水收集器收集排污口废水，流经上流式沉淀砂滤池后进入三段式生态净化笼，该三段式生态净化笼由防水筒体和塑料法兰加工组合而成，最终通过出水口排入河道；同时，利用锚固杆固定三段式生态净化笼于河岸内侧，装置产生的脱落生物膜可人工清理。该装置结构新颖简易，检修方便，无额外能耗，河道景观效果好，且不影响防洪安全，具有较强的应用推广价值。

Description

小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置

技术领域

本发明涉及一种小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置，属于污染治理技术领域，尤其适用于城镇中小型污染河道生态修复工程。

背景技术

城镇中小河道严重污染问题是政府及当地居民面临的重大环境问题。中小河道的治理已成为我国城镇改善市容，提高居民生活水平和建设和谐社会迫切需求解决的重要工作。

目前，许多城镇污水处理以及污水收集管线建设严重滞后，造成很多城镇河道都有多个排污口，大多数是生活排污口，还有一些是厕所、企业或畜禽养殖排污口等。尽管河道生态修复技术发展很快，如生态配水技术、水下沉水植物恢复技术、鲢鳙控藻技术、生态清淤技术等，但河道排污口污染源的有效控制直接关系到河道生态修复工程的成败。

因此，为提高河道综合整治工程治理效果，确保各类生态修复技术的有效性，针对不同类型的排污口，在河道生态修复项目的设计和实施过程中，应采取不同的措施予以妥善治理，从而从源头上控制住污染源排入。除常规的截污纳管，或采取经济结构转型升级外，特别是针对生活污水排污口，还可探索建设小型分散式河道排污口污水拦截处理装置，以求尽最大能力净化排污口污水，降低城镇受纳河道水体纳污量，并依靠河道自净能力逐步恢复生态系统。

针对河道排污口污水的治理，除传统的封堵等措施外，较常见的做法包括：在周围种植水生植物（以挺水植物为主）或者设置拦污坝等，但该类简易治污模式固然工期短但收效差，其中单独种植水生植物除污能力十分有限，而拦污坝对污染物的去除效率亦相当低下，较难满足现阶段治河水质需求。如利用生物膜接触法净化生活污水，但该法仅靠生物处理除污能力有限，有必要额外辅以深度净化措施，而且未考虑进水悬浮物沉淀处理和出水脱落生物膜的回收，因此滤箱内较易堵塞并产生厌氧环境，并导致出水水质欠佳。此外，涉及进入河道水体的自适应排污口调整装置，主要是基于河流交汇区水流特性设计，增强污染物的扩散输移效果，而未考虑净化作用。本发明解决了上述问题。

发明内容

本发明的目的是为满足现状背景条件下排污口废水亟需整治的急迫需求，提供一种具有高效除污功能的小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置，包括排污口废水收集器、上流式沉淀砂滤池、三段式生态净化笼和太阳能曝气系统；其中，排污口废水收集器的收集口安装在悬空排污口上，河道悬空排污口污水经排污口废水收集器予以收集，收集口依悬空排污口的形状如圆形或方形定制；排污口废水收集器底部开孔并连接收集管路，在收集管路的首端设置细筛网。

所述收集管路尾端与上流式沉淀砂滤池的进水口相连，上流式沉淀砂滤池的主体结构为下部封底的玻璃钢材质圆柱桶体，并由中央隔板平均分隔成左右两室，所述中央隔板的底端与玻璃钢材质圆柱桶体的底部预留过水通道；在上流式沉淀砂滤池的进水口的对称部位布置波纹出水管；玻璃钢材质圆柱桶体的右室悬挂活动式石英砂滤饼，所述活动式石英砂滤饼的顶部低于波纹出水管的管底；玻璃钢材质圆柱桶体的顶部布置活动式盖板。

所述波纹出水管尾端连接三段式生态净化笼，所述三段式生态净化笼固定于河岸内侧，呈三节式圆筒状，由厌氧处理袋、太阳能驱动接触氧化袋和深度吸附除污出水器首尾相连而成；在厌氧处理袋、太阳能驱动接触氧化袋和深度吸附除污出水器的外侧均设有防水筒体；各段之间以塑料法兰相连，所述塑料法兰上开有与波纹出水管共轴且直径相同的通孔，底部配置锚固杆，锚固杆长度依实际水深而定。其中，厌氧处理袋内填充球形轻质生物填料；太阳能驱动接触氧化袋内填充组合轻质生物填料，并沿净化笼轴向均匀布设太阳能曝气头；所述太阳能曝气系统由串联的太阳能电池板、控制模块、曝气机、曝气软管和曝气头依次连接而成，所述太阳能曝气系统为太阳能驱动接触氧化袋供氧，控制模块控制曝气机按照预设时间开闭。

所述深度吸附除污出水器的内部设有过滤筛网，所述过滤筛网呈喇叭孔状结构，过滤筛网与深度吸附除污出水器的防水筒体之间填充过滤介质；深度吸附除污出水器的防水筒体两侧对称布置若干最终出水口，末端布置脱落生物膜清理口，需定期打开清理脱落生物膜，洗净后重新安装。

进一步地，所述三段式生态净化笼四周种植水生植物净化带，包括挺水植物和漂浮植物。

本发明的有益效果是：

（1）污染物去除效果较好，如悬浮物、COD、氮磷各指标均能处理至较好水平，该技术对尚未处理的河道排污口废水进行处理是可行的。

（2）本发明结构简易、检修方便，生物量流失少、巧妙借鉴“鱼网”的设计理念，将钢筋混凝土或玻璃钢结构等生硬的污水处理装备设计为柔韧可变、可拆卸且符合水力学特征的废水生态净化袋，具有极高的创新性。

（3）本发明充分利用现状排污沟的沟底高程与河道常水位的落差，不设提升泵，即充分利用现有水力落差，废水全程依靠重力流流经废水处理装置，无额外能耗，可节约大量运行费用。

（4）周边设计植物种植带即可造景，美化修饰净化装置，不影响雨季排洪，而且可净化污水，提高了河道的景观生态性。

（5）运行费用低、管理简便，不影响防洪安全、可依地形调整生态净化笼的形状及尺寸，且生态净化笼主要布置于排污口外侧河道内，绿地占用面积低，不影响河道行洪及通航，工程可实施性较强。

附图说明

图1是本发明装置工艺流程图；

图2是本发明的应用平面示意图；

图3是本发明的应用高程示意图；

图中：悬空排污口1、排污口废水收集器2、细筛网2-1、收集口2-2、收集管路2-3、上流式沉淀砂滤池3、玻璃钢材质圆柱桶体3-1、进水口3-2、波纹出水管3-3、中央隔板3-4、活动式石英砂滤饼3-5、活动式盖板3-6、厌氧处理袋4、球形轻质生物填料4-1、太阳能驱动接触氧化袋5、组合轻质生物填料5-1、过滤筛网6、深度吸附除污出水器7、过滤介质7-1、太阳能曝气系统8、太阳能曝气头8-1、太阳能电池板8-2、控制模块8-3、曝气机8-4、曝气软管8-5、水生植物净化带9、锚固杆10、塑料法兰11、出水口12、脱落生物膜清理口13、防水筒体14。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明生态净化集成装置借鉴传统“鱼网”的理念有机集成了过滤、厌氧酸化、太阳能生物接触氧化、生物滤池、吸附除污、水生植物净化等工艺，形成了一套高效低耗的污水处理技术，无需耗用常规能源。适用于目前较常见的生活污水排污口及雨污混排口的废水处理。

如图1-3所示，本发明小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置，包括排污口废水收集器2、上流式沉淀砂滤池3、三段式生态净化笼和太阳能曝气系统8；其中，排污口废水收集器2的收集口2-2安装在悬空排污口1上，河道悬空排污口1污水经排污口废水收集器2予以收集，收集口2-2依悬空排污口1的形状如圆形或方形定制；排污口废水收集器2底部开孔并连接收集管路2-3，在收集管路2-3的首端设置细筛网2-1；其中，由于悬空排污口1废水通常含大型垃圾较少，可直接安装细筛网2-1进行过滤；收集口2-2依悬空排污口1的形状和规格差异而调整，包括半包型和全包型，其中全包型仅适用于纯粹排放污染物的排污口，而半包型适用于雨污混排口，后者设计主要用于收集初期雨水和部分污水，但不影响雨季的大量排水。排污口废水收集器2可按实际排污口1的大小和形状进行定制，材质优选不锈钢薄板剪裁、弯曲并焊接而成。此外，收集管路2-3应该根据实际工程现场择优选取，柔性或硬质管材均可。

所述收集管路2-3尾端与上流式沉淀砂滤池3的进水口3-2相连，上流式沉淀砂滤池3的主体结构为下部封底的玻璃钢材质圆柱桶体3-1，并由中央隔板3-4平均分隔成左右两室，所述中央隔板3-4的底端与玻璃钢材质圆柱桶体3-1的底部预留过水通道；在上流式沉淀砂滤池3的进水口3-2的对称部位布置波纹出水管3-3；玻璃钢材质圆柱桶体3-1的右室悬挂活动式石英砂滤饼3-5，所述活动式石英砂滤饼3-5的顶部低于波纹出水管3-3的管底；玻璃钢材质圆柱桶体3-1的顶部布置活动式盖板3-6；所述上流式沉淀砂滤池3可除去废水携带的泥沙及过滤悬浮物，可视废水污染特性适当投加絮凝剂；其中，砂滤饼可定期更换，上流式沉淀砂滤池3的池底沉渣应定期清理，活动式盖板3-6应密封性能良好，以防雨水及河水侵入。

所述波纹出水管3-3尾端连接三段式生态净化笼，所述三段式生态净化笼固定于河岸内侧，呈三节式圆筒状，由厌氧处理袋4、太阳能驱动接触氧化袋5和深度吸附除污出水器7首尾相连而成；在厌氧处理袋4、太阳能驱动接触氧化袋5和深度吸附除污出水器7的外侧均设有防水筒体14；各段之间以塑料法兰11相连，随时可以拆卸更换；所述塑料法兰11上开有与波纹出水管3-3共轴且直径相同的通孔，底部配置锚固杆10；其中，厌氧处理袋4内填充球形轻质生物填料4-1；太阳能驱动接触氧化袋5内填充组合轻质生物填料5-1，并沿净化笼轴向均匀布设太阳能曝气头8-1；所述太阳能曝气系统8由串联的太阳能电池板8-2、控制模块8-3、曝气机8-4、曝气软管8-5和曝气头8-1依次连接而成；所述太阳能曝气系统为太阳能驱动接触氧化袋供氧，控制模块控制曝气机按照预设时间开闭。

所述深度吸附除污出水器7的内部设有过滤筛网6，所述过滤筛网6呈喇叭孔状结构，过滤筛网6与深度吸附除污出水器7的防水筒体14之间填充过滤介质7-1；深度吸附除污出水器7的防水筒体14两侧对称布置若干最终出水口12，末端布置脱落生物膜清理口13，需定期打开清理脱落生物膜，洗净后重新安装。

所述三段式生态净化笼的厌氧处理袋4、太阳能驱动接触氧化袋5和深度吸附除污出水器7分别为厌氧段、好氧段和过滤吸附段，该设计借鉴传统的“鱼笼”设计，其中厌氧段填充球形轻质生物填料4-1；好氧段则引入组合式轻质生物填料5-1，并布设太阳能曝气头8-1，从而营造厌氧好氧氛围，以达到除碳脱氮除磷的预期效果，且不需污泥回流，该段水流紊动剧烈，污水、生物膜和空气三者的充分接触促进了物质传递速度及生物膜的演替，极大提高了生态净化笼的有机污染负荷。为防止脱落生物膜直接排入受纳水体，同时对氧化段出水进行深度净化，过滤吸附段作为最后环节由筛网及过滤填充介质组合而成，从而提高对磷素和悬浮物的截留效果。深度吸附除污出水器7具有双重作用，首先可以截留住脱落的生物膜排入河道水体，可定期取下筛网并清理脱落生物膜，洗净后再重新安装，其次可防止河道内生物随意进入，如鱼类等。三段式生态净化笼由防水布包裹成圆筒状，并固定于河床。

所述曝气系统8中曝气头8-1选取抗堵塞的砂滤头。由于太阳能辐射的昼夜变化特征，白天曝气系统8有足够的电力输出，能够支撑曝气生物滤料段对溶解氧的需求，填料外部形成的好氧菌群和内部形成的兼氧和厌氧菌群可进行硝化反硝化反应，外围硝化反应为内部反硝化反应提供底物这一“离子泵”效应促使了氮素的反硝化去除过程。此外，河道地表水体溶解氧含量通常较高，为配合黑臭河道治理，施工人员往往对河道进行曝气，因此在生态袋非排水时段，河道富氧水体可进入好氧段，从而保持好氧段水体呈现富氧状态且不至干涸。而在夜间，曝气系统8停止电力输出，好氧段内可形成厌氧环境。综上可知生态净化笼内可形成厌氧-好氧的交替环境，有利于生物脱氮作用的强化。

除此之外，可在三段式生态净化笼四周种植水生植物净化带，所述水生植物净化带9指在生态净化笼与排污口交接位置种植适量挺水植物及漂浮植物，植物在净化水质的同时兼具水生生物栖息地及景观效果营造功能，该技术目前已被用于地表水及污水等水体生态处理工程中。本发明集成挺水植物优选美人蕉和菖蒲，漂浮植物优选狐尾藻，挺水植物及漂浮植物的搭配使用，层次合理，结构清晰，且这三种植物抗污性较好，对生态袋的遮挡修饰效果较好，在污染底泥基质中亦可正常生长，同时在植物生长前期可利用底泥和水体中的养分资源并逐步过渡到对河道水体高浓度氮磷营养盐类物质的吸收去除。

深度吸附除污出水器7内部生物膜的死亡脱落以及废水中过量悬浮物造成的填料堵塞，可遣工人乘船或在岸边将深度吸附除污出水器7拆卸后，更换填料并重新安装到位。

所述厌氧段产生的沼气和好氧段带入的空气和产生的二氧化碳、氮气等气体可沿三级生态净化笼逐级溢出，同时驱动污水前进，并在总排口排出，从而在水面形成上溢气泡。通过关停太阳能曝气系统8，可直观检查三段式生态净化笼的产甲烷量，启动太阳能曝气系统8则可检查曝气效果。此外三段式生态净化笼8内气体可冲刷老化生物膜，并将其推出三段式生态净化笼8，从而实现生物膜的新老更替。

根据河流排污口污水多自流入河的特征，即污染物发生源高程必定高于河水，排污口与河道通常水位存在高程差异，本发明需充分利用此高程差并通过合理的结构设计使污水实现全程自流。

实施例

本发明部分设计技术参数如下：

a.设计污水处理流量为1-10m³/d，水力停留时间为16-36小时。

b.三段式生态净化笼长度共2-8米，厌氧段、好氧段和过滤段长度比分别为1:2:1，直径为50-100厘米。

本发明实施效果评价因子可选取生化需氧量（BOD₅），化学需氧量（COD_cr），悬浮物含量（SS），氨氮（NH₄ ⁺-N）和总磷（TP）共5个水质因子，并对照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）进行评价。

在此需要强调的是，具体实施方式是为了对本发明做出的进一步说明阐述，并非对本发明保护范围的限制。因此，本发明的上述内容可由本领域技术人员做出改动或修改，但这些非本质性的变动和调整，仍属于本发明的权利保护范围。

Claims (2)

1.一种小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置，其特征在于，包括排污口废水收集器(2)、上流式沉淀砂滤池(3)、三段式生态净化笼和太阳能曝气系统(8)；其中，排污口废水收集器(2)的收集口(2-2)安装在悬空排污口(1)上；排污口废水收集器(2)底部开孔并连接收集管路(2-3)，在收集管路(2-3)的首端设置细筛网(2-1)；

所述收集管路(2-3)尾端与上流式沉淀砂滤池(3)的进水口(3-2)相连，上流式沉淀砂滤池(3)的主体结构为下部封底的玻璃钢材质圆柱桶体(3-1)，并由中央隔板(3-4)平均分隔成左右两室，所述中央隔板(3-4)的底端与玻璃钢材质圆柱桶体(3-1)的底部预留过水通道；在上流式沉淀砂滤池(3)的进水口(3-2)的中心轴对称部位布置波纹出水管(3-3)；玻璃钢材质圆柱桶体(3-1)的右室悬挂活动式石英砂滤饼(3-5)，所述活动式石英砂滤饼(3-5)的顶部低于波纹出水管(3-3)的管底；玻璃钢材质圆柱桶体(3-1)的顶部布置活动式盖板(3-6)；

所述波纹出水管(3-3)尾端连接三段式生态净化笼，所述三段式生态净化笼固定于河岸内侧，呈三节式圆筒状，由厌氧处理袋(4)、太阳能驱动接触氧化袋(5)和深度吸附除污出水器(7)首尾相连而成；在厌氧处理袋(4)、太阳能驱动接触氧化袋(5)和深度吸附除污出水器(7)的外侧均设有防水筒体(14)；各段之间以塑料法兰(11)相连，所述塑料法兰(11)上开有与波纹出水管(3-3)共轴且直径相同的通孔，底部配置锚固杆(10)；

其中，厌氧处理袋(4)内填充球形轻质生物填料(4-1)；太阳能驱动接触氧化袋(5)内填充组合轻质生物填料(5-1)，并沿净化笼轴向均匀布设太阳能曝气头(8-1)；所述太阳能曝气系统(8)由串联的太阳能电池板(8-2)、控制模块(8-3)、曝气机(8-4)、曝气软管(8-5)和太阳能曝气头(8-1)依次连接而成；

所述深度吸附除污出水器(7)的内部设有过滤筛网(6)，所述过滤筛网(6)呈喇叭孔状结构，过滤筛网(6)与深度吸附除污出水器(7)的防水筒体(14)之间填充过滤介质(7-1)；深度吸附除污出水器(7)的防水筒体(14)两侧对称布置若干最终出水口(12)，末端布置脱落生物膜清理口(13)。

2.根据权利1所述一种小型分散式河道悬空排污口生活污水生态净化集成装置，其特征在于，所述三段式生态净化笼四周种植水生植物净化带(9)，包括挺水植物和漂浮植物。