CN107673561B - 一种黑臭水体原位处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种黑臭水体原位处理系统，及运用该系统处理黑臭水体的方法。所述黑臭水体原位处理系统，包括预处理区、原位处理区、分离区；通过对河道中某一河段进行改造，增加水流的折流而增加水体在单位区域内的停留时间，基本不占用周边土地。以生物方法为主，物化方法为辅进行原位修复，最终达到提升黑臭水体水质的目的。该方法将黑臭水体的原位修复限定在了更小的区域从而增加了区域水体中的微生物浓度，并可实现回流，不仅使水中污染物有充分的时间进行降解，降低了处理成本，而且快速高效，无二次污染。

Description

一种黑臭水体原位处理系统及处理方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种黑臭水体原位处理系统及处理方法。

背景技术

水体黑臭是严重的水污染现象，使水体丧失自净功能，并影响生态环境和人类健康。水体黑臭是在缺氧或厌氧条件下，有机污染物进过化学、物理、生物作用而造成的。根据调查，引起水体黑臭的主要污染源有：有机污染物、底泥再悬浮和水体热污染。

目前，黑臭水体的治理方法主要有：污染源控制、水体内的水质净化和生态修复、水动力改善；其中针对水体内的水质净化按照作用原理分为物理、化学、生物等方法，常见的物理法有沉淀法、过滤法、吸附法，化学法有凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法，生物法有好氧生物处理、厌氧生物处理、光合细菌法等。中国专利CN106927627A公开了一种黑臭水体及底泥治理的方法，包括四个步骤：第一级处理：在第一级处理单元内设置曝气充氧装置；第二级处理：在第二级处理单元底部设置填料装置，在所述填料装置的上部设置造流机，向水体中添加微生物；第三级处理：河道水体进入自然沉降区，通过重力沉降，将第二级处理后脱落的好氧污泥沉降；第四级处理：第四级处理单元设置曝气充氧装置，同时向水体中添加好氧菌与藻类。黑臭水体的净化及底泥治理的方法不仅净化水体，控制水体的污染问题，还一定程度的治理了底泥，对当地生态环境修复，重建生态平衡起到了关键作用，并且治理方式无害，不会造成环境的二次污染破坏，最终实现了水体生态恢复的目标。中国专利CN 106745827A公开了一种黑臭水体的原位处理工艺，通过载有经筛选及培育的控释菌体产品、填料(人工水草)，改变水体的厌氧状态和以厌氧微生物为优势种群的现状，实现生态治理和经济效益的双丰收；中国专利CN 106630310A公开了一种城镇黑臭水体处理方法，先对黑臭水体进行引流，再进行机械格栅过滤，再将机械格栅出水引入电离离子群处理装置，进行物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，加入混凝剂进行混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离，污泥经干化后进行填埋或焚烧处理，再将快速沉淀池出水引入离子棒处理系统，进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，进行增氧处理，臭氧发生器出水回流至城镇河流。

虽然随着科学技术的发展，原有技术在实际应用中得到了改善，但是许多问题还是没有解决。利用化学处理(混凝处理)只是对污染物转移，没有移除和去除，并且对有机物和氮的处理效果有限，人工投加化学处理药剂会对生态系统造成不利影响的累积，不宜提倡；生物修复具有很大的优点，可以节约成本，不耗能或者耗能少，但是单一的投加微生物处理，可能存在氮磷效果去除不理想、溶氧不足等缺点；而且许多水处理工艺还存在占地面积大、耗能多的缺点。虽然现在已经结合各种处理方法的优势，采用原位组合工艺，但是原位处理时，移动式应急处理系统针对小面积的黑臭水体可以达到快速处理的效果，但是针对大面积的河道污染，处理成本太高，而且不能达到彻底根治的目的；单纯投加生物菌剂或采用人工水草不能解决水体溶氧情况，并且菌剂随水流流失情况严重，需要很大的投加量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种黑臭水体原位处理系统；本发明的另一目的在于提供应用黑臭水体原位处理系统处理河道黑臭水体的方法；本发明水处理工艺兼具处理能力高、处理效果好、能耗低的优势。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种黑臭水体原位处理系统，包括处理单元，所述处理单元包括预处理区、原位处理区和分离区，每个处理区设有一个或多个导流墙体，两个相邻的导流墙体组成一个折道；

所述的预处理区包括粗格栅和细格栅，占用一个或多个折道；

所述原位处理区包括五个处理池：芬顿氧化池、生物转盘池、混凝反应池、沉淀池和曝气生物滤池；所述处理池占用一个或多个折道，每个处理池独立运行，进行黑臭水体处理时选择一个或多个处理池进行作业；

所述分离区选择磁性分离、自沉降或膜分离中的一种对杂质进行分离，占用一个或多个折道。

预处理区主要是对黑臭水体杂质的去除，粗格栅拦截水中的悬浮物，细格栅拦截水体中粒径较小的杂质；

原位处理区是对黑臭水体处理的核心区域，用来去除水中的有机物质、电解质、重金属等污染物。

芬顿氧化池是通过Fe²⁺和H₂O₂接触，使Fe²⁺催化H₂O₂生成羟基自由基(·OH)，而羟基自由基通过转移电子等多种途径与有机物发生加成、取代等一系列化学反应，使大分子难降解有机物氧化降解成小分子物质(甚至是CO₂和H₂O)。氧化工艺可以改善水质的结构，将不利于生物利用的大分子有机物转化为有利于生物利用的小分子有机物，有助于加强下一阶段的生物处理。芬顿氧化产生的化学污泥，采用硫酸酸化回收作为混凝区的混凝剂使用。优选的，所述Fe²⁺选用FeSO₄。

生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种。生物转盘上的盘片交替与污水和空气想接触，会在盘片上形成一层滋生着大量微生物的生物膜，当生物膜与污水相接触时，污水中有机物被生物膜吸附降解，当生物膜与空气接触时，继续降解生物膜表面吸附水层中的有机物同时吸附水层吸收空气中的氧使之成为溶解氧而进入生物膜中；所述生物转盘采用空气驱动生物转盘或水动生物转盘，生物转盘池设有曝气装置，在曝气装置上侧设置生物转盘，转盘用空气驱动，两者相结合可提高原有设备处理能力和处理效率，减少占地面积，生物量高，活性强，污泥量少且易于沉淀，动力消耗少，而且附加设备费用低；也可以利用水流带动转盘旋转，利用折道内水体的上下流动带动生物转盘，不需要电能，可提高净化效率，节省动力。优选地，所述生物转盘采用空气驱动；

混凝反应池通过投加不同的药剂，可以去除部分悬浮物、有机污染物以及大部分的磷，可以减轻后续处理工艺的负荷；并且利用絮凝后的回流污泥作为一种催化剂，使回流污泥与水中的悬浮物形成大的絮凝体，增加了沉降速度，减小了处理池容积并且沉淀效果更佳。混凝剂可以使用聚合氯化铝、铁盐混凝剂和聚丙烯酰胺；因为芬顿氧化池的污泥酸化后可作为混凝剂，为了减少水中离子种类加入过多，可加入少量硫酸亚铁或聚合硫酸铁作为补充，共同起到混凝的作用。优选地，所述混凝剂使用聚合硫酸铁。

沉淀池主要是对混凝的污泥进行沉淀，并对部分污泥回流，促进沉降；沉淀后的水体中的杂质和污染物都会大大降低，降低了后续处理工艺的负荷，减少了悬浮物对曝气生物滤池的堵塞。

曝气生物滤池根据其在污水处理过程中去除污染物或营养物质的不同，分为除碳性、硝化型、硝化/反硝化型、反硝化型以及除磷滤池等；曝气生物滤池功能的调整是通过对曝气管道位置的设置，即好氧区及厌氧区的分配，来控制硝化反应和反硝化反应的程度，也可由出水回流、进水投加除磷混凝剂等来实现其相应的功能。本发明曝气生物滤池设有上向流和下向流，上向流在滤池顶部设格网或滤板以阻止滤料流出，下向流在滤池底部设格网或滤板以阻止滤料流出，运行一定时间后，因水头损失的增加，需要对滤池进行反冲洗，反冲洗去除生物滤池运行过程中截留的各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落的微生物膜；每个曝气生物滤池可独立工作，其中，曝气生物滤池的承托层可采用卵石后铁磁矿，滤料可采用火山岩滤料、石英砂滤料、沸石滤料、复合陶粒滤料或双层组合滤料；优选地，承托层使用卵石，滤料使用复合陶粒。

曝气生物滤池启动就是使滤池内的微生物达到一定的浓度，利用滤料的载体作用，使微生物在滤池内逐步适应新环境，曝气生物滤池启动的常用方式主要有自然富集培养启动和人工接种启动，而人工接种启动又分为活性污泥接种启动及投菌启动；优选地，采用人工投菌启动曝气生物滤池。

分离区位于原位处理区后，如果原位处理区出水水质达到所需标准，则分离区采用自沉降节约处理成本，如果原位处理区出水水质未达到所需标准，则采用磁性分离或膜分离对水体进一步分离。优选地，所述膜分离使用中空纤维式固液分离膜。

优选地，所述黑臭水体原位处理系统是将河道中某一河段进行改造，在河段中设立导流墙体，构建的折道内的水面有高度差，可以保证水体重力流，使水体沿着导流墙体上下曲折前行。

无需外加动力维持水流在系统中的运行，使用河水自身的动力在折道内上下曲折流动既能提高传质传热效果增加水处理效率也能节能，而且原位折流处理尽量不占用周边土地，可以增加水流的折流而增加水体在单位区域内的停留时间，实现原位高效、快速处理大量黑臭水体的目的。优选的，所述黑臭水体原位处理系统位于河床缓坡，如果水流速度过慢可以将该系统建在沿水流河床向下的缓坡，水体可以在自身重力的作用下流经处理单元，无需外力节约资源；如果水流速度过于湍急，可以将该系统建在沿水流河床向上的缓坡，通过地势降低水体流速，增加水力停留时间，减少折流次数，降低工程量。

优选地，所述黑臭水体原位处理系统包括一个或多个处理单元。

优选地，所述处理单元每个折道底部都含有排泥口，每个排泥口都设有阀门并与排泥管相连，通过排泥管对污泥回流或外排处理。

通过控制污泥回流，增加区域微生物浓度，提高处理效率；并且絮凝后的污泥回流到混凝反应池可以作为一种催化剂，使回流污泥与水中的悬浮物形成大的絮凝体，增大其密度和半径，也就增加了沉降速度；黑臭水体主要是富营养化造成，而磷是限制因子，通过控制污泥外排，达到水体除磷的效果。

优选地，所述处理单元含有处理水回流装置，通过处理水回流管对处理水进行回流，以均化与稳定进水水质。

处理水回流装置设置在生物转盘池和曝气生物滤池，将处理后的水体回流到生物转盘池和曝气生物滤池可以加大水力负荷，还能及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜的更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性，抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。优选地，所述处理水回流装置位于处理单元底部。

优选地，所述原位处理区中芬顿氧化池、曝气生物滤池、生物转盘池和混凝反应池设有曝气装置。

不同处理池中曝气装置所起的作用不同，芬顿氧化池和混凝反应池中的曝气设备主要起搅拌混合的作用，位于河道底部；曝气生物滤池的曝气装置位置的不同可以影响功能，可根据不同需要选择曝气的位置，根据本申请的一个实施例，所述曝气装置位于河道底部；生物转盘池中的曝气装置主要用来推动转盘运转，并增加水体含氧量，根据本申请的一个实施例，所述曝气装置位于生物转盘左下侧，距离生物转盘底部水平距离30cm。

优选地，所述预处理区第一个导流墙体和分离区第一个导流墙体设有档板。

所述预处理区第一个导流墙体设有档板，档板与竖直方向的夹角可以为30°-60°，进一步优选地，所述夹角为45°，档板可以消耗水的动能，避免水体流动状态改变过于激烈，还能促使水中颗粒物质沉降。

所述分离区第一个导流墙体设有档板，档板与竖直方向的夹角可以是30°-45°，进一步优选地，所述夹角为30°，档板可以消耗水的动能，避免水体流动状态改变过于激烈，还能促使水中颗粒物质沉降。

优选地，所述处理单元中下向流的导流墙体与河道底部之间有细格栅。细格栅用于阻挡水中颗粒杂质，每个阶段都设置细格栅可以减少后续处理工序的负荷。

优选地，所述处理单元内部上向流的导流墙体底角处设有倾斜板。倾斜板有利于废水与生物相或药剂的充分接触，较少处理单元内部的死角空间，避免有毒有害物质在死角积累，倾斜板还可以避免水流在折角处流向改变过于激烈，促使水中颗粒物质沉降和外排。

优选地，所述芬顿氧化池和混凝池底部设有加药口。

一种黑臭水体原位处理系统处理黑臭水体的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)河道内黑臭水体首先流经预处理区，预处理包括以下步骤：黑臭水体首先流经第一粗格栅过滤掉水体中的大粒径浮渣，然后流经第一细格栅，进一步去除水体杂质

2)预处理后进入原位处理区，原位处理包括以下步骤：

a.预处理后黑臭水体进入芬顿氧化池改善水质结构b.随后在生物转盘作用下进行一次生物处理，去除水中污染物c.进入混凝反应池与水体中不能被生物降解的污染物反应d.进一步沉淀e.进入曝气生物滤池通过高活性生物膜进行二次生物氧化降解；

3)原位处理后进入分离区，通过自沉降或磁性分离去除杂质，最终杂质分离后的水体进入河道。

本发明通过黑臭水体原位处理系统处理黑臭水体，具有以下优势：

第一，基本不占用周边土地。折流式黑臭水体原位处理系统是将河道中某一河段改造而成，与河道融为一体，水体沿着导流墙体移动前行，通过增加水流的折流而增加水体在单位区域内的停留时间，减少系统占地面积，基本不占用周边土地，做到原位高效、快速处理大量黑臭水体。

第二，可控处理工艺。物理法运行费用低、技术成熟；化学法反应迅速、见效快；生物法利用微生物的代谢作用去除废水中的有机污染物，可以从根本上治理，无二次污染；本发明研究多种处理方法对黑臭水体的处理效果，选择出一套效果最佳的处理工艺，并按顺序建立相应的反应池；通过分析黑臭水体的水质参数，控制反应池的运行，选择物理法、化学法和生物法中一种或多种，在一定程度上实现了黑臭水体处理工艺的可控调整。

第三，能耗低。本发明的黑臭水体原位处理系统借助河道自身的水体流动，使黑臭水体依次进入处理单元的预处理区、原位处理区、分离区后得到净化，无需外加动力系统，大大节约了能源。

第四，全面、高效。通过在河道内建立导流墙体，可以使流经该河段的水体全部得到处理，避免了以往原位处理方法中存在的只有局部水体得到处理、处理量小的问题，使得原位处理系统上游全部是未处理水体，原位处理系统下游全部是处理后水体，全面、高效、快速。

第五，原位处理区各个反应池优劣互补，协同作用。预处理后黑臭水体进入芬顿氧化池改善水质结构，随后在生物转盘作用下进行一次生物处理去除水中污染物，进入混凝反应池与水体中不能被生物降解的污染物反应，进一步沉淀，进入曝气生物滤池通过高活性生物膜进行二次生物氧化降解；芬顿氧化产生的污泥可以酸化处理后作为混凝池的氧化剂，并且富余的药剂可以在后续的处理工艺中被消耗，不会对水体造成二次污染；生物转盘池用来缓解芬顿氧化后水质的强烈变化，同时消耗富余的药剂，避免影响后续混凝剂的混凝效果；混凝反应池用来去除部分悬浮物、有机污染物以及大部分的磷，通过进一步减少水体的悬浮物可以减轻后续处理工艺尤其是曝气生物滤池的负荷；沉淀池用来缓解水质的强烈变化，通过进一步减少水体的悬浮物可以减轻后续处理工艺尤其是曝气生物滤池的负荷；曝气生物滤池利用水体自身的流动，无需外加动力，进一步对水体进行修复；各个反应池优劣互补，协同作用，形成一个完善的污水处理工艺。

不同的黑臭水体形成的原因不同，水体的污染程度不同，污染物种类不同，可以根据水体污染程度和最终要达成的水质目标选择使用原位处理区中的一种或多种反应池运行，或者仅仅采用曝气充氧，以期用最简洁的工艺实现目的，也可以使反应池全部运行达到最佳的处理效果。

本发明通过黑臭水体原位处理系统处理黑臭水体，系统占地面积小，基本不占用周边土地，做到原位治理，能够快速、高效处理大量黑臭水体，并且无二次污染，有利于河道自然生态系统的构建。

附图说明

图1为本发明的黑臭水体原位处理系统的结构示意图。

其中：粗格栅1、细格栅2、芬顿氧化池3、处理水回流管4、沉淀池5、曝气生物滤池6、滤料7、生物转盘8、混凝反应池9、分离区10、上向流导流墙体11、闸门12、档板13、排泥口14、阀门15、加药口16、曝气装置17、水泵18、倾斜板19、排泥管20、下向流导流墙体21、生物转盘池22；I为河道水位、II为水流方向。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围

如图1所示，一种黑臭水体原位处理系统，包括处理单元，处理单元包括预处理区、原位处理区和分离区，每个处理区设有一个或多个导流墙体，两个相邻的导流墙体组成一个折道；

预处理区包括粗格栅1和细格栅2，占用一个或多个折道；

原位处理区包括五个处理池：芬顿氧化池3、生物转盘池8、混凝反应池9、沉淀池5和曝气生物滤池6；所述处理池占用一个或多个折道，每个处理池独立运行，进行黑臭水体处理时选择一个或多个处理池进行作业；

分离区10选择磁性分离、自沉降或膜分离中的一种对杂质进行分离，占用一个或多个折道。

黑臭水体原位处理系统是将河道中某一河段进行改造，在河段中设立导流墙体，构建的折道内的水面有高度差，可以保证水体重力流，使水体沿着导流墙体上下曲折前行。

黑臭水体原位处理系统包括一个或多个处理单元。

处理单元每个折道底部都含有排泥口14，每个排泥口都设有阀门15并与排泥管20相连，通过排泥管对污泥回流或外排处理；排泥管出口处连接有水泵18。

处理单元含有处理水回流装置，通过处理水回流管4对处理水进行回流可以均化与稳定进水水质。

原位处理区中芬顿氧化池、曝气生物滤池、生物转盘池和混凝反应池设有曝气装置17。芬顿氧化池和混凝反应池设有加药口16，曝气生物滤池中滤料7可采用火山岩滤料、石英砂滤料、沸石滤料、复合陶粒滤料中的一种或多种。

预处理区第一个导流墙体和分离区第一个导流墙体设有档板13。

预处理区第一个导流墙体设有档板13，档板与竖直方向的夹角可以为30°-60°；分离区第一个导流墙体设有档板13，档板与竖直方向的夹角可以为30°-60°；预处理区第一个导流墙体设有闸门12。

所述处理单元内部下向流的导流墙体21与河道底部之间有细格栅。

所述处理单元内部上向流的导流墙体11底角处设有倾斜板19。

一种黑臭水体原位处理系统处理黑臭水体的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)河道内黑臭水体首先流经预处理区，预处理包括以下步骤：黑臭水体首先流经第一粗格栅过滤掉水体中的大粒径浮渣，然后流经第一细格栅，进一步去除水体杂质

2)预处理后进入原位处理区，原位处理包括以下步骤：

a.预处理后黑臭水体进入芬顿氧化池改善水质结构b.随后在生物转盘作用下进行一次生物处理，去除水中污染物c.进入混凝反应池与水体中不能被生物降解的污染物反应d.进一步沉淀e.进入曝气生物滤池通过高活性生物膜进行二次生物氧化降解；

3)原位处理后进入分离区，通过自沉降、磁性分离或膜分离去除杂质，最终杂质分离后的水体进入河道。

实施例1

某河道黑臭水体水质情况，COD为223mg/L；总磷3.88mg/L；氨氮13.75mg/L；溶解氧为0.31mg/L；透明度为10cm；SS(悬浮物)为183.4mg/L。

1)芬顿氧化实验

考察反应时间、双氧水投加量和H₂O₂/Fe²⁺摩尔比对处理效果的影响，反应温度为室温24.3℃，进水pH值为7.93，反应过程中对温度和pH值不进行调节。

实验结果表明，反应时间为30min，双氧水投加量为7mmo/L，H₂O₂/Fe²⁺摩尔比5:1时处理效果最佳，此时COD为91mg/L；总磷0.397mg/L；氨氮11.86mg/L。

2)混凝实验

聚合硫酸铁作为混凝剂，聚丙烯酰胺作为助凝剂；考察反应时间、混凝剂投加量、助凝剂投加量对处理效果的影响，反应温度为室温24℃，进水pH值为7.93，反应过程中对温度和pH值不进行调节。

实验结果表明，反应时间为45min，聚合硫酸铁(以Fe³⁺计)投加量为10.67mg/L，聚丙烯酰胺投加量为1.0mg/L时，处理效果最佳，COD为108.8mg/L，总磷为0.722mg/L,SS为33mg/L。

3)曝气生物滤池模拟实验

选择曝气生物滤柱作为实验用反应器，柱高1m，内径0.1m，下向流进水进气，复合陶粒作为滤料，填充高度为0.8m；陶粒的比表面积为9.052㎡/g，孔径为0.2cm³/g。反应温度为室温25℃，进水pH值为7.93，反应过程中对温度和pH值不进行调节。

反应器内只有滤料时，实验结果表明，当维持单个反应器水力停留时间2小时，气水比为5:1时，出水COD为72mg/L，总磷1.78mg/L，氨氮1.25mg/L，SS为42mg/L。

采用人工投菌启动，投加菌种为好氧反硝化菌；反应器运行稳定后，进水流量为8L/h，气水比为5:1时，出水COD为50.97mg/L，总磷0.51mg/L，氨氮0.57mg/L，SS为49mg/L。

实施例2

中试试验：

某河道黑臭水体水质情况，COD为223mg/L；总磷3.88mg/L；氨氮13.75mg/L；溶解氧为0.31mg/L；透明度为10cm；SS(悬浮物)为183.4mg/L。

将折流反应器嵌入模拟河道内，折流反应器与模拟河道宽度为1m，深度为0.5m，折流反应器为上下折流，有十个折道，折道竖直方向长度长度为1m，水平方向长度为为1m，折流挡板竖直方向长度0.75m；

1)按照图1的方式，在折流反应器内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为5mm，细格栅间隙为2mm，预处理区和分离区分别占据一个折道，模拟河道水体流速为0.2m/s，水温约24℃，曝气量暂定为200m³/h，不添加任何药剂。根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，曝气量为400m³/h，出水COD为155mg/L；总磷3.65mg/L；氨氮13.09mg/L，溶解氧为3.0mg/L，透明度为22cm。

2)按照图1的方式，在折流反应器内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为5mm，细格栅间隙为2mm，预处理区和分离区分别占据一个折道，模拟芬顿氧化池占据一个折道，模拟河道水体流速为0.2m/s，水温约24℃，控制折流反应器前端闸门的升降，调节折道内水体的水力停留时间，将模拟芬顿氧化池的水力停留时间调节为30min，曝气量暂定为200m³/h，双氧水投加量为7mmo/L，H₂O₂/Fe²⁺摩尔比5:1。根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为102mg/L；总磷0.531mg/L；氨氮11.77mg/L，溶解氧为2.5mg/L，透明度为27cm。

3)按照图1的方式，在折流反应器内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为5mm，细格栅间隙为2mm，预处理区和分离区分别占据一个折道，模拟混凝反应池占据一个折道，模拟河道水体流速为0.2m/s，水温约24℃，控制折流反应器前端闸门的升降，调节折道内水体的水力停留时间，将模拟混凝反应池的水力停留时间调节为45min，聚合硫酸铁(以Fe³⁺计)投加量为10.67mg/L，聚丙烯酰胺投加量为1.0mg/L，曝气量暂定为200m³/h；根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为127.9mg/L；总磷0.845mg/L；氨氮7.07mg/L，溶解氧为2.3mg/L，透明度为34cm,SS为51mg/L。

4)按照图1的方式，在折流反应器内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为5mm，细格栅间隙为2mm，预处理区和分离区分别占据一个折道，曝气生物滤池占据二个折道，模拟河道水体流速为0.2m/s，水温约24℃，控制折流反应器前端闸门的升降，调节折道内水体的水力停留时间，将模拟混凝反应池的水力停留时间调节为1.5h，滤料填充高度距离顶部滤板5cm,采用人工投菌启动，投加菌种为好氧反硝化菌，曝气量暂定为230m³/h；反应器运行稳定后，曝气量为250m³/h，出水COD为65.29mg/L，总磷0.57mg/L，氨氮1.08mg/L，SS为72mg/L，溶解氧为2.4mg/L，透明度为24cm。

5)按照图1的方式，在折流反应器内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为5mm，细格栅间隙为2mm，预处理区和分离区分别占据一个折道，分离区设置膜组件，选用中空纤维式固液分离膜，模拟河道水体流速为0.2m/s，水温约24℃，控制折流反应器前端闸门的升降，调节折道内水体的水力停留时间，反应器运行稳定后，出水COD为79.87mg/L，总磷2.08mg/L，氨氮10.07mg/L，SS为43mg/L，溶解氧为0.42mg/L，透明度为39cm。

6)按照图1的方式，在折流反应器内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为5mm，细格栅间隙为2mm，预处理区和分离区分别占据一个折道，模拟芬顿氧化池占据一个折道，模拟混凝反应池占据二个折道，沉淀池占据一个折道，曝气生物滤池占据二个折道，分离区设置膜组件，模拟河道水体流速为0.2m/s，水温约24℃，控制折流反应器前端闸门的升降，调节折道内水体的水力停留时间，每个处理池曝气量不同，将模拟芬顿氧化池折道的水力停留时间调节为30min，曝气量定为200m³/h，双氧水投加量为7mmo/L，H₂O₂/Fe²⁺摩尔比5:1；模拟混凝反应池曝气量定为200m³/h，聚合硫酸铁(以Fe³⁺计)投加量为10.67mg/L，聚丙烯酰胺投加量为1.0mg/L；曝气生物滤池曝气量定为250m³/h，滤料填充高度距离顶部滤板5cm，采用人工投菌启动，投加菌种为好氧反硝化菌和反硝化除磷菌种；

反应器运行稳定后，出水COD为16.81mg/L，总磷0.26mg/L，氨氮0.22mg/L，SS为33mg/L，溶解氧为6.7mg/L，透明度为65cm。出水水质总磷达到地表水环境质量标准IV类标准，其他指标达到地表水环境质量标准III类标准。

实施例3

河道黑臭水体水质情况，COD为203-342mg/L；总磷2.96-3.88mg/L；氨氮11.91-13.75mg/L；溶解氧为0.31-0.55mg/L；透明度为10-13cm；SS(悬浮物)为183.4-203.7mg/L。

在上述黑臭水体河道的上游，沿水流方向河床向下的缓坡区域对河道进行改造，通过设置导流墙体实现河水的上下折流，黑臭水体原位处理系统含一个处理单元，处理单元共设置10个导流墙体，共九个折道，5个上向流导流墙体，5个下向流导流墙体；河道宽度为5m，平均深度为2.1m，折道竖直方向长度为3m，水平方向长度为5m；下向流导流墙体竖直方向长度为1.5m，处理单元第一个上向流导流墙体竖直方向长度为1.5m，其余上向流导流墙体竖直方向长度依次递减5cm，生物转盘池两相邻导流墙体之间的距离为1.8m，混凝反应池两相邻导流墙体之间的距离为1.0m，其他相邻导流墙体之间的距离为0.6m；将第一折道和第二折道作为预处理区，第三到第八折道作为原位处理区，第九折道作为沉降区；处理单元每个折道底部都含有排泥口，每个排泥口都设有阀门并与排泥管相连；生物转盘池和曝气生物滤池底部设有处理水回流装置；芬顿氧化池、曝气生物滤池、生物转盘池和混凝反应池设有曝气装置，芬顿氧化池设置沉水式曝气泵；曝气生物滤池设置曝气管，位于生物滤池底部；生物转盘池设置曝气管，曝气管位于生物转盘左下侧，距离生物转盘底部水平距离30cm；混凝反应池设置沉水式曝气泵；预处理区第一个导流墙体设有档板，档板与竖直方向的夹角为45°，分离区第一个导流墙体设有档板，档板与竖直方向的夹角为30°；处理单元内部下向流的导流墙体与河道底部之间有细格栅，细格栅间隙为2mm；处理单元内部上向流的导流墙体底角处设有倾斜板，倾斜板与竖直方向的夹角为30°；水体流速为0.39m/s，水温在15-28℃，按照图1的方式，在折道内部安装粗格栅、细格栅，其中粗格栅间隙为7mm，细格栅间隙为3mm，预处理区占据二个折道，芬顿氧化池占据一个折道，生物转盘池占据一个折道，混凝反应池占据二个折道，沉淀池占据一个折道，曝气生物滤池占据二个折道，分离区占据一个折道并设置膜组件。控制折流反应器前端闸门的升降，调节折道内水体的水力停留时间，每个处理池曝气量不同，将芬顿氧化池折道的水力停留时间调节为30min，曝气量定为200m³/h，双氧水投加量为7mmo/L，H₂O₂/Fe²⁺摩尔比5:1；生物转盘池曝气量定为300m³/h，，混凝反应池曝气量定为200m³/h，聚合硫酸铁(以Fe³⁺计)投加量为10.67mg/L，聚丙烯酰胺投加量为1.0mg/L；曝气生物滤池曝气量定为250m³/h，滤料填充高度距离顶部滤板5cm,采用人工投菌启动，投加菌种为反硝化菌和反硝化除磷菌种；系统运行稳定后，测量水质参数的变化。

1)原位处理区各个处理池暂不运行即不添加药剂、不投加人工菌剂、不加入滤料，将所有曝气装置打开，将曝气量暂定为300m³/h，各参数采用中试试验参数，根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，曝气量为400m³/h，出水COD为145mg/L；总磷3.71mg/L；氨氮13.29mg/L，溶解氧为3.0mg/L，透明度为11cm。

2)原位处理区芬顿氧化池投加药剂，其他处理池暂不运行，各参数采用中试试验参数，根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为92.95mg/L；总磷1.242mg/L；氨氮11.87mg/L，溶解氧为2.1mg/L，透明度为15cm。

3)原位处理区混凝反应池投加药剂，其他处理池暂不运行，各参数采用中试试验参数，将混凝剂聚合硫酸铁用酸化处理后的芬顿氧化池产生的污泥替代；根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为101mg/L，总磷1.61mg/L，氨氮1.13mg/L，SS为55mg/L，溶解氧为2.5mg/L，透明度为31cm。

4)原位处理区生物转盘池运行，其他处理池暂不运行，根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为169.98mg/L，总磷1.07mg/L，氨氮0.98mg/L，SS为81mg/L，溶解氧为2.9mg/L，透明度为17cm。

5)原位处理区曝气生物滤池运行，其他处理池暂不运行，各参数采用中试试验参数，根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为86.75mg/L，总磷1.37mg/L，氨氮0.68mg/L，SS为63mg/L，溶解氧为2.6mg/L，透明度为29cm。

6)原位处理区处理池暂不运行，分离区采用微滤中空纤维膜，各参数采用中试试验参数，根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为104.67mg/L，总磷2.37mg/L，氨氮10.82mg/L，SS为42mg/L，溶解氧为0.41mg/L，透明度为35cm。

7)原位处理区处理池全部运行，分离区采用微滤中空纤维膜，各参数采用中试试验参数，根据实际情况对反应参数进行微调，运行稳定后，出水COD为19.66mg/L，总磷0.28mg/L，氨氮0.86mg/L，SS为31mg/L，溶解氧为6.3mg/L，透明度为50cm。出水水质总磷达到地表水环境质量标准IV类标准，其他指标达到地表水环境质量标准III类标准。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种黑臭水体原位处理系统，包括处理单元，所述处理单元包括预处理区、原位处理区和分离区，每个处理区设有一个或多个导流墙体，两个相邻的导流墙体组成一个折道；

所述的预处理区包括粗格栅和细格栅，占用一个或多个折道；预处理区第一个导流墙体设有闸门；

所述预处理区第一个导流墙体设有档板，档板与竖直方向的夹角为30°-60°；

所述原位处理区由芬顿氧化池、生物转盘池、混凝反应池、沉淀池和曝气生物滤池五个处理池组成；所述处理池占用一个或多个折道，每个处理池独立运行，进行黑臭水体处理时选择上述五个处理池进行作业；

预处理后黑臭水体进入芬顿氧化池改善水质结构，随后在生物转盘作用下进行一次生物处理去除水中污染物，进入混凝反应池与水体中不能被生物降解的污染物反应，进一步沉淀，进入曝气生物滤池通过高活性生物膜进行二次生物氧化降解；

所述分离区第一个导流墙体设有档板，档板与竖直方向的夹角是30°-45°；

所述分离区选择磁性分离、自沉降或膜分离中的一种对杂质进行分离，占用一个或多个折道；

所述处理单元内部上向流的导流墙体底角处设有倾斜板；

所述黑臭水体原位处理系统是将河道中某一河段进行改造，在河段中设立导流墙体，构建的折道内的水面有高度差，保证水体重力流，使水体沿着导流墙体上下曲折前行。

2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述黑臭水体原位处理系统包括一个或多个处理单元。

3.根据权利要求1所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述处理单元每个折道底部都含有排泥口，每个排泥口都设有阀门并与排泥管相连，通过排泥管对污泥回流或外排处理。

4.根据权利要求1所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述处理单元含有处理水回流装置，通过处理水回流管对处理水进行回流，以均化与稳定进水水质。

5.根据权利要求1所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述原位处理区中芬顿氧化池、曝气生物滤池、生物转盘池和混凝反应池设有曝气装置。

6.根据权利要求1所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述预处理区第一个导流墙体和分离区第一个导流墙体设有档板。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述处理单元内部下向流的导流墙体与河道底部之间有细格栅。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种黑臭水体原位处理系统，其特征在于，所述处理单元内部上向流的导流墙体底角处设有倾斜板。

9.一种黑臭水体原位处理系统处理黑臭水体的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)河道内黑臭水体首先流经预处理区，预处理包括以下步骤：黑臭水体首先流经第一粗格栅过滤掉水体中的大粒径浮渣，然后流经第一细格栅，进一步去除水体杂质；

2)预处理后进入原位处理区，原位处理包括以下步骤：

a.预处理后黑臭水体进入芬顿氧化池改善水质结构b.随后在生物转盘作用下进行一次生物处理，去除水中污染物c.进入混凝反应池与水体中不能被生物降解的污染物反应d.进一步沉淀e.进入曝气生物滤池通过高活性生物膜进行二次生物氧化降解；

3)原位处理后进入分离区，通过自沉降、磁性分离或膜分离去除杂质，最终杂质分离后的水体进入河道。