CN105439284B - 兼氧生物反应坡滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兼氧生物反应坡滤系统，包括至少两个沿山坡地势梯级建造而成生化塘，每相邻两生化塘分别定义为上生化塘和下生化塘，该上生化塘和下生化塘间形成有坝坡，该坝坡的坡面上铺设有砾石铺填层，从上生化塘溢出的污水流经砾石铺填层后进入下生化塘，在砾石铺填层中通过自然风的增氧作用和阳光的光合作用实现生物生态污水降解。它具有如下优点：砾石铺填层表层对流过该层生物膜的污水中的有机物进行好氧消化反应，而对污水中的氨氮进行硝化反应；砾石铺填层底层使生物膜发生缺氧的兼氧反应(反硝化和厌氧缺氧反应)，而将污水中的氨氮分解成N2回归到空气中，将污水中的有机物进一步降解；综合复杂的好氧兼氧反应而高效降解的污水中的污染物。

Description

兼氧生物反应坡滤系统
技术领域
本发明涉及一种兼氧生物反应坡滤系统。
背景技术
在多山或丘陵地形的中国南方，一方面是地形所限，另一方面是让污水从高处往底处自然流下以减少水泵的能耗，因此污水降解的生化塘总是沿着山坡地势梯级建造而成。一般塘与塘之间由坝组成，坝起到了各个塘的拦水作用。传统的坝一般仅起拦水作用，最多也只是自然生长或人工种植一些植物而已。没有能充分利用其自然状态发挥出更大的生态降解和吸纳作用。
发明内容
本发明提供了兼氧生物反应坡滤系统，其克服了背景技术中反应坡滤系统所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
兼氧生物反应坡滤系统，包括至少两个沿山坡地势梯级建造而成生化塘，每相邻两生化塘分别定义为上生化塘和下生化塘，该上生化塘和下生化塘间形成有坝坡，该坝坡的坡面上铺设有砾石铺填层，从上生化塘溢出的污水流经砾石铺填层后进入下生化塘，在砾石铺填层中通过自然风的增氧作用和阳光的光合作用实现生物生态污水降解；该铺填层的砾石粒径选在1-5cm之间。
一实施例之中：该坝坡的坡面上铺设阻挡砾石砌体层，该砾石铺填层铺设在阻挡砾石砌体层上。
一实施例之中：该坝坡的砾石铺填层上覆盖有坡滤面阻栏网，该坡滤面阻栏网与坝坡固定。
一实施例之中：该砾石铺填层与水平呈大于15°小于45°的夹角。
一实施例之中：该生化塘包括一个塘体和一接通塘体的整流渠；该整流渠具有一位于水流流向后侧的侧边，该侧边设有齿状溢水齿排，该齿状溢水齿排具有固接在该侧边的固板，该固板上侧开齿以形成齿排，污水溢出通过齿排的齿槽流出。
一实施例之中：该生化塘个数为至少三个，该位于最上面一个生化塘只包括一整流渠，该位于最下面的一个生化塘只包括一接通塘体，该位于中间的生化塘包括一个塘体和一接通塘体之后的整流渠。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
兼氧生物反应坡滤系统的坝坡的坡面上铺设有砾石铺填层，能够利用自然风与坡坝的角度构成自然给氧系统，在砾石铺填层中通过阳光的光合作用实现生物生态污水降解，具体而言包括：自然风力进入砾石铺填层表层，构成自然增氧系统，该自然风增氧使砾石铺填层构成的生物膜系统处于好氧状态而对流过该层生物膜的污水中的有机物进行好氧消化反应，而对污水中的氨氮进行硝化反应；该砾石铺填层的底层由于自然通风的不足，使增氧不够，处于一种缺氧状态，而使该底层砾石表面的生物膜发生缺氧的兼氧反应(反硝化和厌氧缺氧反应)，而将污水中的氨氮分解成N2回归到空气中，将污水中的有机物进一步降解；从而能够综合复杂的好氧兼氧反应而高效降解的污水中的污染物。
砾石铺填层与水平呈大于15°小于45°的夹角，大于15°以能有效利用自然风，利用自然风与坡坝的角度构成自然给氧系统。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的坡滤系统的框架示意图。
图2绘示了一较佳实施例的坡滤系统的结构示意图。
图3绘示了一较佳实施例的整流渠和生化塘塘体的连接结构示意图。
图4绘示了一较佳实施例坝坡的结构示意图。
具体实施方式
请查阅图1至图4，兼氧生物反应坡滤系统，包括至少两个沿山坡地势梯级建造而成生化塘10，本实施例之中，设有四个生化塘。每相邻两生化塘分别定义为上生化塘和下生化塘，该上生化塘和下生化塘间形成有坝坡20。该坝坡20的全部坡面上铺设有砾石铺填层30，从上生化塘溢出的污水流经砾石铺填层后进入下生化塘；在砾石铺填层中通过阳光的光合作用实现生物生态污水降解。通过自然风的增氧作用、坝坡的闲置面积、坡度自然水力的涓流作用、砾石铺填层的巨大表面积构成的生物膜消化作用、坝面砾石铺填层的减缓雨水冲刷保护坝体和利用雨水冲刷更新生物膜的作用，以能最大限度地充分利用阳光的光合作用，构成了自然生物生态的零能耗生物生态污水降解系统。
为了使生化塘或进入生化塘的流水均匀地流经坡滤系统，在坡顶设整流渠，因此该生化塘10可包括一个塘体11和一连接塘体11之后的整流渠12，最好：位于最上面的一个生化塘10可不具有塘体11，但具有整流渠12；位于最下面的一个生化塘10可不具有整流渠12，但具有塘体11。该上生化塘中都具有整流渠 12，该下生化塘中都具有塘体11，使得最上面的坝坡20构成入水坝坡的坡滤系统，最下面的坝坡20构成出水坝坡的坡滤系统。该整流渠呈长方体渠状结构，保持水平，防止污水从某一底处直接流入坡滤系统，造成布水不均的情况。该水渠与坡滤宽度等长，沿一端或两端，也可呈长度方向多口流入。
该整流渠12具有一位于水流流向后侧的侧边，该侧边设有齿状溢水齿排13，该齿状溢水齿排13具有固接在该侧边的固板，该固板上侧缘开齿以形成齿排13，污水溢出通过齿排13的齿槽流出，该齿槽可构成涓流口，以使污水均匀流入坡滤 系统
该坝坡20的全部坡面上铺设阻挡砾石砌体层31，在阻挡砾石砌体层31上全部铺设上述砾石铺填层30。该阻挡砾石砌体层21用于阻拦砾石下滑、坍塌，以避免砾石下滑、坍塌。该砾石铺填层30上铺设坡滤面阻栏网31，该坡滤面阻栏网31覆盖于砾石铺填层30并加以固定(如与坝坡20基础连接固定，如将坡滤面阻栏网31多个点固定在坝坡20坡面)，避免砾石下滑、坍塌的作用，其在坝坡20坡面的斜角过大时作用尤其有效。
该砾石铺填层设在坡坝，能够利用自然风与坡坝的角度构成自然给氧系统。具体解释为：由于砾石铺填层的砾石间构成自然空隙，使自然风力可以进入砾石铺填层表层，构成自然增氧系统。该自然风增氧使得砾石铺填层构成的生物膜系统处于好氧状态而对流过该层生物膜的污水中的有机物进行好氧消化反应，而对污水中的氨氮进行硝化反应。而砾石铺填层的底层由于自然通风的不足，使增氧不够，处于一种缺氧状态，而使该底层砾石表面的生物膜发生缺氧的兼氧反应(反硝化和厌氧缺氧反应)，而将污水中的氨氮分解成N2回归到空气中，将污水中的有机物进一步降解。且由于该发明构成的生物膜面积巨大，生物膜反应复杂，从而能够综合复杂的好氧兼氧反应而高效降解的污水中的污染物。
该砾石铺填层采用砾石而非卵石，是因为砾石表面不规则且带棱角，能在坡滤 系统中，当该铺填层与水平呈大于15°小于45°的夹角a时，会更好地(因重力、摩擦力、夹角咬合力的作用)呈斜坡状堆积而不会坍塌，既能保持有效空隙又能保证不会坍塌。实例中采用铺填层厚度为35cm(范围可设定为10-50cm)。砾石粒径是决定该铺填层形成生物膜面积的决定因素，粒径太小则使得该铺填层比表面积不足直接影响该铺填层构成的生物膜面积而影响该坡滤系统的消化效率。所以实例将该铺填层的砾石粒径选在了1-5cm之间。根据测算其表面积≥ 100m2/m3。在35cm厚度情况下，每平方米铺填层生物膜面积＞30m2以上，即相当于一个30m2的生化塘的效率，其与生化塘的效率比是1：30，可以大大地节约用地面积。
该砾石铺填层的长度即坡滤层坡长。为了考虑污水缓慢的流过该生物膜滤层，使污水在由砾石铺填层构成的生物膜系统中的停留时间足够，坡长应考虑＞3米，实例设计为6米以上。宽度则按坝的实际宽度设计。该坡滤层有效消化面积计算公式为：有效消化面积估计值＝坡滤层长度L2×宽度L1×厚度×100m2。
该砾石铺填层的有效消化面积与需降解污水水量的关系：坡滤层面积越大则消化能力越强，但必须要保持一定的最低数量，否则消化能力很弱，不能发挥作用。实例设计为：水量：坡滤有效消化面积＝1：100。该有效消化面积可以是单个坡率系统，也可以是由多个坡滤系统组成。
根据需要：该坡率系统在使用过程中表面能自然生长了植被系统，但不能过密，以免影响自然送风的条件。该植被系统能增加了植被吸纳的生态消化能力，但必须定时定期清理该植被，以使植被能不断地保持吸纳能力和利于自然通风使坡滤系统保持好氧兼氧状态。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.兼氧生物反应坡滤系统，包括至少两个沿山坡地势梯级建造而成生化塘，每相邻两生化塘分别定义为上生化塘和下生化塘，该上生化塘和下生化塘间形成有坝坡，其特征在于：该坝坡的坡面上铺设有砾石铺填层，从上生化塘溢出的污水流经砾石铺填层后进入下生化塘，在砾石铺填层中通过自然风的增氧作用和阳光的光合作用实现生物生态污水降解，通过阳光照射于自然生长在坡率系统表面的植被系统实现上述的光合作用；该铺填层的砾石粒径选在1-5cm之间。
2.根据权利要求1所述的兼氧生物反应坡滤系统，其特征在于：该坝坡的坡面上铺设阻挡砾石砌体层，该砾石铺填层铺设在阻挡砾石砌体层上。
3.根据权利要求1所述的兼氧生物反应坡滤系统，其特征在于：该坝坡的砾石铺填层上覆盖有坡滤面阻栏网，该坡滤面阻栏网与坝坡固定。
4.根据权利要求1所述的兼氧生物反应坡滤系统，其特征在于：该砾石铺填层与水平呈大于15°小于45°的夹角。
5.根据权利要求1所述的兼氧生物反应坡滤系统，其特征在于：该生化塘包括一个塘体和一接通塘体的整流渠；该整流渠具有一位于水流流向后侧的侧边，该侧边设有齿状溢水齿排，该齿状溢水齿排具有固接在该侧边的固板，该固板上侧开齿以形成齿排，污水溢出通过齿排的齿槽流出。
6.根据权利要求1所述的兼氧生物反应坡滤系统，其特征在于：该生化塘个数为至少三个，该位于最上面一个生化塘只包括一整流渠，该位于最下面的一个生化塘只包括一接通塘体，该位于中间的生化塘包括一个塘体和一接通塘体之后的整流渠。
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