CN108017228B - 一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，包括储水池、提升泵、堤顶处理单元、护坡净化单元和设于堤顶的配水总渠。该系统在河堤、河岸顶部设置补水渠道，利用岸坡、河滩空间，构建滤床和植物净化系统，对污水厂尾水进行深度处理后作为水源进行河道生态补水。本发明通过利用大面积存在的河道岸坡，解决了污水厂尾水深度处理普遍缺少场地的问题，同时通过堤顶补水解决了补水动力的问题。为利用污水厂尾水位城市河道补水提供了新的技术支撑。

Description

一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，具体的涉及一种利用河堤顶部设置补水渠道，利用岸坡、河滩空间构建净化系统，对污水厂尾水净化后进行河道生态补水的系统。

背景技术

在我国河网地区，广泛存在断头浜（封闭式河流）的现象，即一端与河道连通，而另一端封闭的河道，这种断头浜就像河网的毛细血管，关系着整个流域的生态健康。但由于断头浜往往流动缓慢、水力交换微弱、溶解氧含量低，从而严重影响河流水质情况。针对这种情况，可以通过外部引水对河道进行生态补水，增强水动力交换、提高水中溶解氧从而改善水质，目前已有类似工程案例在多个城市实施。

而城市污水处理厂每天产生的大量尾水，可以作为生态补水的水源。但随着城市水环境保护要求的逐步提高以及受限于地表水自净能力的不足等，这部分已经达到了一级B或A标准的尾水，无论是直接排放还是作为补水水源，仍然会对城市水环境造成威胁。因此需要对污水厂尾水深度处理。

对尾水进一步处理将需要建设更多的处理构筑物，增加处理成本。而即使使用处理成本较低的人工湿地等方式，也需要一定的用地。而在河道与河岸之间，存在护坡、堤坝、河滩这一部分很大的空间，目前尚缺少利用与开发。

发明内容

为了解决城市污水厂尾水深度处理受场地制约及断头浜（封闭式河流）河流水质较差的问题，本发明提供了一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，该系统可设置于河堤、护坡、河滩等场地，对污水厂尾水进行净化并用于对断头浜（封闭式河流）河流生态补水。不光减少了尾水排放对河道的生态影响，同时提高了断头浜（封闭式河流）河道水动力交换。

本发明通过下列技术方案实现：

一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，包括储水池、提升泵、堤顶处理单元4、护坡净化单元和设于堤顶的配水总渠；

所述储水池的两端分别设有进水口和出水口，所述进水口与污水处理厂的尾水排放管连接，所述出水口连接有出水管道，所述出水管道的出水端设于配水总渠上方，使得水流以跌水方式进入配水总渠，且所述提升泵设于出水管道上；所述储水池内设有N个导流挡板，使得储水池内形成N+1个过水廊道，相邻两个导流挡板呈错位设置，使得水流以S型流过上述过水廊道；所述过水廊道底部均设有排泥排渣槽，以满足控制泥龄的需求；储水池可作为尾水的厌氧预处理系统，尾水流入过水廊道，然后在过水廊道停留，总水力停留时间40~60分钟。提升泵可设置在河堤上或护坡的背水面，将污水处理厂的尾水从储水池，提升至到配水总渠；提升泵采用大小泵配合，也可根据补水要求及出水情况进行泵的优化运行。

所述堤顶处理单元包括依次设置于堤顶上的高位平台、中位平台和低位平台，且相邻的平台之间落差大于0.7米，所述高位和低位平台上均设有生物接触滤池，所述中位平台上设有生物接触滤池或水生植物种植池；所述生物接触滤池内自下而上设有红砖碎渣填料层和人造陶粒层，所述陶粒的粒径不大于4公分；所述高位平台、中位平台和低位平台上分别设有配水支管，且各配水支管均与配水总渠连通；配水总渠的尾水通过配水支管分配给不同平台的生物接触滤池中。

所述高位平台和中位平台上的生物接触滤池的出水端墙壁上均设有可种植两栖或水生植物用的凹槽，使得上一平台生物接触滤池的水流先流入到凹槽中，待溢满后以跌水方式进入下一平台的生物接触滤池；

所述护坡净化单元为护坡生态滤池，所述护坡生态滤池的底层铺设有人工陶粒层，铺设厚度为0.1~0.15 m，且人工陶粒的粒径不大于4公分，所述人工陶粒层上种植水生植物；

所述低位平台末端与护坡净化单元之间设有布水槽，使得流过堤顶处理单元的水流经过布水槽均匀布水后进入护坡净化单元；所述护坡净化单元设置于堤顶与河道之间的护坡上；所述护坡净化单元与河道之间设有溢流板，使得水流以跌水方式进入河道。

所述生物接触滤池中还可种植人工湿地挺水植物，所述的人工湿地挺水植物包括芦苇、蒲草、荸荠、水芹、茭白荀和香蒲中的一种或多种。

所述储水池的顶部设置有盖板，盖板上布有孔口。

所述各配水支管上均设有控制管道开闭的控制阀或控制闸。

所述护坡净化单元还包括集水口和与集水口连通的灌溉管，所述灌溉管设于护坡上，并对护坡上的植物灌溉水源。

所述过水廊道底部填充人工陶粒。

所述生物接触滤池中红砖碎渣填料层和人造陶粒层的厚度分别为0.1~0.2 m和0.1~0.15 m。

所述凹槽内自下而上设有红砖碎渣填料层和人造陶粒层，红砖碎渣填料层和人造陶粒层的厚度分别为0.1~0.2 m和0.1~0.15 m，陶粒的粒径不大于4公分

所述高位、中位和低位平台的主体结构均为九五砖墙，砖墙的表面分别用20 mm的厚 1：2.5的水泥砂浆抹。

所述护坡生态滤池中水生植物的种植密度为4株/㎡。

所述护坡净化单元底部铺设有防渗膜。

所述配水支管的配水孔交错布置，孔口直径取9~12 mm。

有益效果：

1、利用动力系统或其他方式将尾水从排水口提升至堤顶，再跌落进入河堤上设置的主渠形成跌水，为好氧微生物提供氧气提高其活性，加速污染物的降解速率，在尾水沿主渠前进过程中提高污水处理的效果。主渠中水在不同段流出，进入不同段内的净化系统进行净化，不同段内净化系统的构建可因地制宜、各具特色，如台阶状的人工湿地，斜坡状的生态滤床等，从而有效去除有机物、氨氮等提高尾水水质。

2、利用绵延几十公里的河堤、护坡、河滩构建生态净化系统，充分发挥河道周边巨大空间的作用，不占用紧张的城市土地建造湿地等净化系统，大大地节约了场地。

3、构建生态净化系统的同时也营造了生态景观，引入的植物增强了系统生物多样性，保护、营造了固有物种的栖息环境，使河道生态系统最大限度地接近其自然状态。通过“亲自然河道”生态净化系统及生态景观的营造，提高水质环境的同时也形成人-水亲和的和谐关系。

4、净化后的尾水可就地进行二次利用，一方面作为河堤、护坡、河滩等绿化带的灌溉用水，整体形成一个自给自足的系统运行；另一方面进行生态补水，从而提高水力条件较差的河道的水动力交换，加快水体置换促进水生生态环境恢复以改善水质，降低河道对尾水消纳的负担。

附图说明

图1是本发明的实施例1的应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面示意图；

图3是图1的B-B剖面示意图。

图4是实施例1的储水池的俯视图。

图5是实施例1的储水池的侧视图。

图中：1为污水处理厂、2为储水池、3为提升泵、4为堤顶处理单元、5为护坡净化单元、6为实施河段、7为护坡、8为配水支管、9为配水总渠、10为溢流板、11为排泥排渣槽、12为过水廊道。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，包括储水池2、提升泵3、堤顶处理单元4、护坡净化单元5和设于堤顶的配水总渠9；

如图4和5所示，储水池2的两端分别设有进水口和出水口，进水口与污水处理厂1的尾水排放管连接，出水口连接有出水管道，出水管道的出水端设于配水总渠9上方，使得水流以跌水方式进入配水总渠9，且提升泵3设于出水管道上；储水池2内设有N个导流挡板，使得储水池内形成N+1个过水廊道12，相邻两个导流挡板呈错位设置，使得水流以S型流过上述过水廊道；过水廊道底部均设有排泥排渣槽11，以满足控制泥龄的需求；过水廊道底部填充人工陶粒。储水池的顶部设置有盖板，盖板上布有孔口。储水池可作为尾水的厌氧预处理系统，尾水流入过水廊道，然后在过水廊道停留，总水力停留时间40~60分钟。提升泵可设置在河堤上或护坡的背水面，将污水处理厂的尾水从储水池2，提升至到配水总渠9；提升泵采用大小泵配合，也可根据补水要求及出水情况进行泵的优化运行。

堤顶处理单元4包括依次设置于堤顶上的高位平台、中位平台和低位平台，且相邻的平台之间落差大于0.7米（如图2所示），高位、中位和低位平台的主体结构均为九五砖墙，砖墙的表面分别用20 mm的厚 1：2.5的水泥砂浆抹。高位、中位和低位平台上均设有生物接触滤池；生物接触滤池5内自下而上设有红砖碎渣填料层和人造陶粒层，陶粒的粒径不大于4公分，生物接触滤池5中红砖碎渣填料层和人造陶粒层的厚度分别为0.1~0.2 m和0.1~0.15 m。生物接触滤池中还可种植人工湿地挺水植物，人工湿地挺水植物包括芦苇、蒲草、荸荠、水芹、茭白荀和香蒲中的一种或多种。高位平台、中位平台和低位平台上分别设有配水支管8，且各配水支管8均与配水总渠9连通；配水总渠的尾水通过配水支管8分配给不同平台的生物接触滤池中。配水支管的配水孔交错布置，孔口直径取9~12 mm。各配水支管8上均设有控制管道开闭的控制阀或控制闸。

高位平台和中位平台上的生物接触滤池的出水端墙壁上均设有可种植两栖或水生植物用的凹槽，使得上一平台生物接触滤池的水流先流入到凹槽中，待溢满后以跌水方式进入下一平台的生物接触滤池；

护坡净化单元5为护坡生态滤池，护坡净化单元5底部铺设有防渗膜。护坡生态滤池的底层铺设有人工陶粒层，铺设厚度为0.1~0.15 m，且人工陶粒的粒径不大于4公分，人工陶粒层上种植水生植物，种植密度为4株/㎡。

低位平台末端与护坡净化单元5之间设有布水槽，使得流过堤顶处理单元4的水流经过布水槽均匀布水后进入护坡净化单元5；护坡净化单元5设置于堤顶与河道之间的护坡7上；护坡净化单元5与河道之间设有溢流板10，使得水流以跌水方式进入河道（如图3所示）。护坡净化单元5还包括集水口和与集水口连通的灌溉管，灌溉管设于护坡上，并对护坡上的植物灌溉水源。

实施例2

采用实施例1中的应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，分河道水质好于尾水水质或劣于尾水水质这两种情况实施上述系统。

当实施河段6的河道水质好于尾水水质时，污水处理厂的尾水先进入储水池2，尾水流过S型过水廊道，储水池2具有较大的池容，尾水可在储水池2中停留足够的时间，储水池还作为尾水的厌氧预处理系统，尾水流入过水廊道，然后在过水廊道停留，总水力停留时间40~60分钟。在过水廊道的底部中设置排泥排渣槽，以满足控制泥龄的需求（SRT<7 d）。而过水廊道底部也需要填充一定的人造陶粒，以在陶粒表面附着一定生物膜提高水质的处理效果。

通过设置一组提升泵3，将污水处理厂的尾水从储水池，提升至堤顶的配水总渠9。堤顶上设置三层较大平台，水自堤顶自流而下形成两个较大的水跌，落差大于0.7米，平台的主体结构为九五砖墙，砖墙的表面分别用20 mm的厚 1：2.5的水泥砂浆抹；在这样平台上浅挖出一个生物接触滤池，深约60公分。生物接触滤池的底部铺设有防渗膜，滤池内自下而上依次布置0.1~0.2 m的红砖碎渣填料，0.1~0.15 m的人造陶粒层 ，陶粒粒径不大于4公分，填充一定厚度，从陶粒填充层至水面留出十至二十公分，陶粒表面布满孔洞，便于在其上形成生物膜。在高位平台和中位平台上的生物滤池的末端壁面可设置种植两栖或水生植物用的的凹槽，将防渗膜铺设于种植植物的凹槽内壁，自下而上依次布置0.1~0.2 m的红砖碎渣填料，0.1~0.15 m的人造陶粒层，陶粒层上部种植一些水生植物，植物的种植密度为4株/㎡，营造水生景观，提高对尾水的处理效果。

三层平台向下自流的水经过一个布水槽均匀布水后，进入护坡净化单元5，护坡净化单元的底层铺设人工陶粒，具体尺寸、大小与之前所用陶粒相同，铺设厚度约为0.1 m。陶粒上种植水生植物，水流在重力的作用下流经整个湿地，后从溢流板上进行最后一次水跃补氧后进入河道。护坡净化单元5还设有集水口和与集水口连通的灌溉管，灌溉管铺设于护坡上，并对护坡上的植物灌溉水源。这样的话，部分进入灌溉管作为护坡绿植灌溉用水，部分由溢流板10就地进入河道补水。

当实施河段6的河道水质劣于尾水水质时，不需要在过水廊道底部填充人造陶粒。且可以将污水处理厂端的储水池中总水力停留时间缩短至30分钟。同时，也可将中位平台上的生物接触滤池取消，改为可种植水生植物的水生植物种植池，减少成本。

Claims (10)

1.一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：包括储水池（2）、提升泵（3）、堤顶处理单元（4）、护坡净化单元（5）和设于堤顶的配水总渠（9）；

所述储水池（2）的两端分别设有进水口和出水口，所述进水口与污水处理厂（1）的尾水排放管连接，所述出水口连接有出水管道，所述出水管道的出水端设于配水总渠（9）上方，使得水流以跌水方式进入配水总渠（9），且所述提升泵（3）设于出水管道上；所述储水池（2）内设有N个导流挡板，使得储水池内形成N+1个过水廊道（12），相邻两个导流挡板呈错位设置，使得水流以S型流过上述过水廊道；所述过水廊道底部均设有排泥排渣槽（11）；

所述堤顶处理单元（4）包括依次设置于堤顶上的高位平台、中位平台和低位平台，且相邻的平台之间落差大于0.7米，所述高位、中位和低位平台上均设有生物接触滤池；所述生物接触滤池内自下而上设有红砖碎渣填料层和人造陶粒层，所述陶粒的粒径不大于4公分；所述高位平台、中位平台和低位平台上分别设有配水支管（8），且各配水支管（8）均与配水总渠（9）连通；

所述高位平台和中位平台上的生物接触滤池的出水端墙壁上均设有可种植两栖或水生植物用的凹槽，使得上一平台生物接触滤池的水流先流入到凹槽中，待溢满后以跌水方式进入下一平台的生物接触滤池；

所述护坡净化单元（5）为护坡生态滤池，所述护坡生态滤池的底层铺设有人工陶粒层，铺设厚度为0.1~0.15 m，且人工陶粒的粒径不大于4公分，所述人工陶粒层上种植水生植物；

所述低位平台末端与护坡净化单元（5）之间设有布水槽，使得流过堤顶处理单元（4）的水流经过布水槽均匀布水后进入护坡净化单元（5）；所述护坡净化单元（5）设置于堤顶与河道之间的护坡上；所述护坡净化单元（5）与河道之间设有溢流板(10)，使得水流以跌水方式进入河道。

2.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述生物接触滤池中种植人工湿地挺水植物，所述的人工湿地挺水植物包括芦苇、蒲草、荸荠、水芹、茭白荀和香蒲中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述储水池的顶部设置有盖板，盖板上布有孔口。

4.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述各配水支管（8）上均设有控制管道开闭的控制阀或控制闸。

5.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述护坡净化单元（5）还包括集水口和与集水口连通的灌溉管，所述灌溉管设于护坡上，并对护坡上的植物灌溉水源。

6.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述过水廊道底部填充人工陶粒。

7.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述生物接触滤池中红砖碎渣填料层和人造陶粒层的厚度分别为0.1~0.2 m和0.1~0.15 m。

8.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述凹槽内自下而上设有红砖碎渣填料层和人造陶粒层，红砖碎渣填料层和人造陶粒层的厚度分别为0.1~0.2 m和0.1~0.15 m，陶粒的粒径不大于4公分。

9.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述护坡生态滤池中水生植物的种植密度为4株/㎡。

10.根据权利要求1所述的一种应用于封闭河流补水的污水厂尾水净化旁路复合系统，其特征在于：所述护坡净化单元（5）底部铺设有防渗膜。

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