CN108083419A - 水体净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水体净化系统，包括人工湿地池，人工湿地池之前依次设置格栅调节池、一级生物膜反应器、二级生物膜反应器；格栅调节池设有进水口，格栅调节池与一级生物膜反应器之间设置连通二者的第一传递通道，一级生物膜反应器的尾端与二级生物膜反应器的首端连通，二级生物膜反应器的尾端与人工湿地池之间设置连通二者的第二传递通道。通过在人工湿地池之前设置两级生物膜反应器，有效控制进入人工湿地池的水质，从而将生物膜处理技术与人工湿地技术相结合，能够持续高效处理黑臭水体，使得受污染水源达到较高的水质标准，起到预防面污染造成的水质波动的问题。

Description

水体净化系统
技术领域
本发明涉及水污染处理领域，特别地，涉及一种水体净化系统。
背景技术
随着经济的快速发展，城市水环境污染严重，城市河道中的水体多被有机污染物和氮、磷等污染物污染，黑臭水体已是各城市河道普遍存在的现象。“黑臭”被认为是一种水体中有机污染物厌气分解的生物化学现象，是水体有机物污染的极端现象。这些有机物主要来源于生活污水、生活垃圾、有机工业废水、合流智管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水、农耕污水、酸雨、初期雨水、大气扬尘等。据统计，截止到2016年第三季度，全国共统计出1945处黑臭水体，这对周围居民的健康和生态安全构成了严重的威胁，根据《水污染防治行动计划》和《城市黑臭水体整治工作指南》的相关条款和规定，城市黑臭水体的治理将是今后一段时间内重点解决的环境问题。
当前的处理技术主要有底泥疏浚、人工曝气、强化絮凝、生物-生态修复。底泥疏浚适用于所有黑臭水体，尤其是重度黑臭水体底泥污染物的清理，能够快速降低黑臭水体的内源污染负荷。然而，挖掘过程中会对底栖生境产生负面影响，底泥运输和处理处置难度较大，存在二次污染风险。人工曝气复氧能够显著增加水体中的氧气含量和微生物的量，无二次污染风险，但是设备耗电费用较高，环境条件因素影响较大。强化絮凝利用化学药剂去除黑臭水体中悬浮物以及溶解性氮磷，降低水的色度，然而化学药剂的过分投加会对河道水体生物造成改变，影响后续处理。生物-生态修复包含两个方面，其一是微生物强化技术，其二是人工湿地技术。这两种技术均能从根本上恢复河流系统的生态功能，但现有的技术只注重水面或水底等单一层次治理，易受水质、气候等外部条件影响。
现有的黑臭水体处理技术较为单一，受上述限制因素的影响，许多工程项目难以稳定运行，水质难以达标。因此，尚无有效手段应对水体及水体底泥重金属和挥发酚超标的问题。
发明内容
本发明提供了一种水体净化系统，以解决现有的黑臭水体的处理技术较为单一、水质难以达标的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种水体净化系统，包括用于改善水质的人工湿地池，人工湿地池之前依次设置格栅调节池、一级生物膜反应器、二级生物膜反应器；格栅调节池设有进水口，格栅调节池与一级生物膜反应器之间设置连通二者的第一传递通道，一级生物膜反应器的尾端与二级生物膜反应器的首端连通，二级生物膜反应器的尾端与人工湿地池之间设置连通二者的第二传递通道。
进一步地，第一传递通道与第二传递通道之间设有用于将第二传递通道内的水流回流至第一传递通道内的回流管，回流管上设置回流泵。
进一步地，格栅调节池、一级生物膜反应器及二级生物膜反应器中的至少一个内设置用于沉积污泥的污泥斗，污泥斗经排泥口连通排泥管。
进一步地，格栅调节池内设置用于间隔进水口与调节池的格栅，格栅倾斜设置于格栅调节池内部。
进一步地，一级生物膜反应器内设置承托板，承托板上填充形成第一填料层，第一传递通道经位于第一填料层之下的出水口连通一级生物膜反应器。
进一步地，二级生物膜反应器内设置两层承托板，两层承托板分别填充形成第二、第三填料层，第二、第三填料层之间设有纳米曝气管，纳米曝气管连接为其提供气源的气泵。
进一步地，第二传递通道分隔为第一腔室及第二腔室，第一腔室连通二级生物膜反应器，第二腔室连通人工湿地池，第一腔室与第二腔室之间设置连通二者的第一阀门；回流管连通第一腔室。
进一步地，人工湿地池的尾端设置出水渠，出水渠连接有用于对水质进行应急处理的应急处理装置，应急处理装置经第二阀门与出水渠连通。
进一步地，应急处理装置内自下而上依次设置搅拌器、过滤层、超滤膜层，还包括集水箱及加药装置，加药装置用于向应急处理装置内加入药剂，集水箱经抽水管连通应急处理装置内部，用于在液位超过超滤膜层时经抽水管将水流抽吸至集水箱后溢流至出水渠内。
进一步地，人工湿地池包括从下向上依次设置的砾石层、基质层、沙石层、土壤层。
进一步地，砾石层从上往下砾石颗粒粒径依次变大，最上层的砾石粒径为1.5～2.0cm，最底层的砾石粒径为4.0～4.5cm，砾石层的高度为32～37cm；基质层采用沸石和煤渣按体积1：1混合，粒径约为7～10mm，基质层高度为32～37cm；沙石层的粒径为2～6mm，沙石层高度为30～34cm；土壤层中沙土过60目筛，粒径小于0.25mm，土壤层高度为30～35cm。
进一步地，出水渠设置用于对人工湿地池流出的水流进行取样的取水口。
本发明具有以下有益效果：
本发明水体净化系统，通过在人工湿地池之前设置两级生物膜反应器，有效控制进入人工湿地池的水质，从而将生物膜处理技术与人工湿地技术相结合，能够持续高效处理黑臭水体，使得受污染水源达到较高的水质标准，起到预防面污染造成的水质波动的问题。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例水体净化系统的结构方框示意图；
图2是本发明优选实施例水体净化系统的结构示意图。
附图标记说明：
1、进水口；
2、格栅调节池；21、第一护栏；22、格栅；23、第一污泥斗；
24、第一排泥口；25、污泥泵；
3、一级生物膜反应器；31、第二护栏；
32、第一填料层；33、第二污泥斗；34、第二排泥口；
35、排泥管；
4、二级生物膜反应器；
41、第三护栏；42、第二填料层；43、第三填料层；
44、纳米曝气管；45、第三污泥斗；46、第三排泥口；
47、回流管；48、回流泵；49、气泵；
5、人工湿地池；
51、砾石层；52、基质层；53、沙石层；54、土壤层；
55、人工植物；56、人工湿地进水口；57、取水口；
6、应急处理装置；61、第四排泥口；
62、搅拌器；63、过滤层；64、超滤膜层；65、加药装置；
66、抽水管；67、抽水泵；68、集水箱；69、电磁阀；
7、第一传递通道；71、阀门；72、出水口；
8、第二传递通道；81、进水口；82、阀门；
9、出水渠。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明优选实施例提供一种水体净化系统，包括用于改善水质的人工湿地池5，人工湿地池5之间依次设置格栅调节池2、一级生物膜反应器3、二级生物膜反应器4；格栅调节池2设有进水口，格栅调节池2与一级生物膜反应器3之前设置连通二者的第一传递通道7，一级生物膜反应器3的尾端与二级生物膜反应器4的首端连通，二级生物膜反应器4的尾端与人工湿地池5之间设置连通二者的第二传递通道8。
本实施例水体净化系统，通过在人工湿地池之前设置两级生物膜反应器，有效控制进入人工湿地池的水质，从而将生物膜处理技术与人工湿地技术相结合，能够持续高效处理黑臭水体，使得受污染水源达到较高的水质标准，起到预防面污染造成的水质波动的问题。
参照图2，本实施例中，格栅调节池2的前端设置用于导入待处理污水的进水口1，格栅调节池2内设置用于间隔进水口1与调节池的格栅22，格栅22倾斜设置于格栅调节池2内部。通过倾斜设置的格栅22实现对污水的初步预处理，且格栅22之后形成调节池。优选地，调节池内设置第一污泥斗23及第一排泥口24，经第一污泥斗23、第一排泥口24将沉积的淤泥导出至排泥管35内。可选地，格栅调节池2的四周设置用于防护及间隔的第一护栏21。
本实施例中，一级生物膜反应器3内设置承托板，承托板上填充形成第一填料层32，第一传递通道7经位于第一填料层32之下的出水口72连通一级生物膜反应器3。本实施例中，第一填料层32优选为沸石和火山岩的混合填料，在水流控制下呈现微流化状态。通过将出水口72设置于第一填料层32之下，可以更好地实现膜过滤效应。优选地，一级生物膜反应器3的底部设置第二污泥斗33及第二排泥口34，经第二污泥斗33、第二排泥口34将沉积的淤泥导出至排泥管35内。可选地，一级生物膜反应器3的四周设置用于防护及间隔的第二护栏31。
本实施例中，二级生物膜反应器4内设置两层承托板，两层承托板分别填充形成第二、第三填料层42、43，第二、第三填料层42、43之间设有纳米曝气管44，纳米曝气管44连接为其提供气源的气泵49。优选地，位于上层的第二填料层42采用火山岩，位于下层的第三填料层43采用活性炭。且在火山岩填料层与活性炭填料层之间设置纳米曝气管，显著增加了氧气的利用效率，大大降低水中有机物含量。优选地，二级生物膜反应器4的底部设置第三污泥斗45及第三排泥口46，经第三污泥斗45、第三排泥口46将沉积的淤泥导出至排泥管35内。可选地，二级生物膜反应器4的四周设置用于防护及间隔的第三护栏41。
本实施例中，第一传递通道7位于格栅调节池2与一级生物膜反应器3之间，第二传递通道位于二级生物膜反应器4与人工湿地池5之间。其中，第一传递通道7设有用于控制格栅调节池2导出水流至其内的阀门71及用于导出水流至一级生物膜反应器3内的出水口72。
优选地，为了有效降低水体中的营养盐含量，第一传递通道7与第二传递通道8之间设有用于将第二传递通道8内的水流回流至第一传递通道7内的回流管47，回流管47上设置回流泵48。从而便于在回流泵48的驱动下实现将经二级生物膜过滤后的水体回流至前端重复进行过滤的操作。
优选地，本实施例中，第二传递通道8分隔为第一腔室及第二腔室，第一腔室经进水口81连通二级生物膜反应器4，第二腔室连通人工湿地池5，第一腔室与第二腔室之间设置连通二者的第一阀门(图2所示的阀门82)，第二腔室经人工湿地进水口56连通人工湿地池5；回流管47连通第一腔室。
本实施例将生物膜处理技术、纳米曝气技术、人工湿地技术有机结合。在人工湿地前端设置两级生物膜反应器，有效控制进入人工湿地的水质，可有效应对黑臭水体中难处理污染物的去除，保证该系统稳定运行。
本实施例中，人工湿地池5包括从下向上依次设置的砾石层51、基质层52、沙石层53、土壤层54，土壤层54上种植有人工植物55。优选地，砾石层51从上往下砾石颗粒粒径依次变大，最上层的砾石粒径为1.5～2.0cm，最底层的砾石粒径为4.0～4.5cm，砾石层51的高度为32～37cm；基质层52采用沸石和煤渣按体积1：1混合，粒径约为7～10mm，基质层52高度为32～37cm；沙石层53的粒径为2～6mm，沙石层53高度为30～34cm；土壤层54中沙土过60目筛，粒径小于0.25mm，土壤层54高度为30～35cm。采用该结构的人工湿地池，可以增强对水体的清污效果，且由于自下而上各层粒径逐渐变小，高度逐渐增厚，实现了对水体的逐层过滤及净化的效果。
本实施例中，人工湿地池5的尾端设置出水渠9，出水渠9连接有用于对水质进行应急处理的应急处理装置6，应急处理装置6经电磁阀69与出水渠9连通。
优选地，出水渠9设置用于对人工湿地池5流出的水流进行取样的取水口57。通过对取水口57取样的结果来判断是否开启应急处理装置6。优选地，取水口57处设置一自动取样机构及水质检测仪，该水质检测仪根据取样结果自动控制应急处理装置6的启动/关闭。具体地，通过控制电磁阀69的导通/关闭来控制应急处理装置6的启动/关闭，从而实现根据取水口水质情况，合理开启装置，从而能有效应对水质波动，去除水体中难处理污染物如重金属及挥发酚，保证系统稳定运行。
本实施例中，应急处理装置6内自下而上依次设置搅拌器62、过滤层63、超滤膜层64，还包括集水箱68及加药装置65，加药装置65用于向应急处理装置6内加入药剂，集水箱68经抽水管66连通应急处理装置6内部，用于在液位超过超滤膜层64时经抽水管66将水流抽吸至集水箱68后溢流至出水渠9内。抽水管66设置有抽水泵67，以在水体液位超过设定阈值时经过抽水泵67将水流抽吸至集水箱68内。
本实施案例的工作方式分为两种状态，包括正常处理状态和开启应急装置状态。
1.正常处理状态，阀门71、82开启，电磁阀69关闭，回流泵48，气泵49开启，抽水泵67关闭。原水经过格栅调节池2初步处理后，进入第一传递通道7，与二级生物膜反应器4回流的水混合，通过一级生物膜反应器3，二级生物膜反应器4，经由第二传递通道8进入人工湿地池5，依次通过砾石层51、基质层52、沙石层53、土壤层54，并在人工植物55的作用下经过取水口57排入出水渠9中。
2.应急处理装置6开启状态，参照步骤1，电磁阀69开启，搅拌器62开启，加药箱65向应急处理装置6中加入药剂，当水没过超滤膜64顶端时，抽水泵67开启，将水抽到集水箱68中，达到一定量后溢出并与出水渠9中水混合。
工程实例：
本实施例技术应用于宁夏某黑臭河道治理，该河道位于工业区，河道污染严重，特别是重金属含量严重超标，相关数据具体如下：
其中，前期和中期均开启应急处理装置，后期关闭。以上数据可发现，前期治理中(10天)，尽管关闭整改重金属排污企业，河流中重金属含量依然严重超标，这说明底泥疏浚有可能造成二次内源污染。中期治理中出水的镉和汞因浓度过低难以检测，此时也可发现难处理污染物如挥发酚及重金属总体达标，关闭应急处理装置，设置为正常处理状态。后期治理中可发现除个别指标如BOD5超过目标值以外，其他指标均达到IV类水标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水体净化系统，包括用于改善水质的人工湿地池(5)，其特征在于，所述人工湿地池(5)之前依次设置格栅调节池(2)、一级生物膜反应器(3)、二级生物膜反应器(4)；所述格栅调节池(2)设有进水口(1)，所述格栅调节池(2)与所述一级生物膜反应器(3)之间设置连通二者的第一传递通道(7)，所述一级生物膜反应器(3)的尾端与所述二级生物膜反应器(4)的首端连通，所述二级生物膜反应器(4)的尾端与所述人工湿地池(5)之间设置连通二者的第二传递通道(8)。
2.根据权利要求1所述的水体净化系统，其特征在于，
所述第一传递通道(7)与所述第二传递通道(8)之间设有用于将所述第二传递通道(8)内的水流回流至所述第一传递通道(7)内的回流管(47)，所述回流管(47)上设置回流泵(48)。
3.根据权利要求1所述的水体净化系统，其特征在于，
所述格栅调节池(2)、所述一级生物膜反应器(3)及所述二级生物膜反应器(4)中的至少一个内设置用于沉积污泥的污泥斗，所述污泥斗经排泥口连通排泥管(35)。
4.根据权利要求3所述的水体净化系统，其特征在于，
所述格栅调节池(2)内设置用于间隔进水口(1)与调节池的格栅(22)，所述格栅(22)倾斜设置于所述格栅调节池(2)内部。
5.根据权利要求3所述的水体净化系统，其特征在于，
所述一级生物膜反应器(3)内设置承托板，所述承托板上填充形成第一填料层(32)，所述第一传递通道(7)经位于所述第一填料层(32)之下的出水口(72)连通所述一级生物膜反应器(3)；和/或
所述二级生物膜反应器(4)内设置两层承托板，所述两层承托板分别填充形成第二、第三填料层(42、43)，所述第二、第三填料层(42、43)之间设有纳米曝气管(44)，所述纳米曝气管(44)连接为其提供气源的气泵(49)。
6.根据权利要求2所述的水体净化系统，其特征在于，
所述第二传递通道(8)分隔为第一腔室及第二腔室，所述第一腔室连通所述二级生物膜反应器(4)，所述第二腔室连通所述人工湿地池(5)，所述第一腔室与所述第二腔室之间设置连通二者的第一阀门；所述回流管(47)连通所述第一腔室。
7.根据权利要求1至6任一所述的水体净化系统，其特征在于，
所述人工湿地池(5)的尾端设置出水渠(9)，所述出水渠(9)连接有用于对水质进行应急处理的应急处理装置(6)，所述应急处理装置(6)经第二阀门与所述出水渠(9)连通。
8.根据权利要求7所述的水体净化系统，其特征在于，
所述应急处理装置(6)内自下而上依次设置搅拌器(62)、过滤层(63)、超滤膜层(64)，还包括集水箱(68)及加药装置(65)，所述加药装置(65)用于向所述应急处理装置(6)内加入药剂，所述集水箱(68)经抽水管(66)连通所述应急处理装置(6)内部，用于在液位超过所述超滤膜层(64)时经所述抽水管(66)将水流抽吸至所述集水箱(68)后溢流至所述出水渠(9)内。
9.根据权利要求7所述的水体净化系统，其特征在于，
所述人工湿地池(5)包括从下向上依次设置的砾石层(51)、基质层(52)、沙石层(53)、土壤层(54)。
10.根据权利要求9所述的水体净化系统，其特征在于，
所述砾石层(51)从上往下砾石颗粒粒径依次变大，最上层的砾石粒径为1.5～2.0cm，最底层的砾石粒径为4.0～4.5cm，所述砾石层(51)的高度为32～37cm；所述基质层(52)采用沸石和煤渣按体积1：1混合，粒径约为7～10mm，所述基质层(52)高度为32～37cm；所述沙石层(53)的粒径为2～6mm，所述沙石层(53)高度为30～34cm；所述土壤层(54)中沙土过60目筛，粒径小于0.25mm，所述土壤层(54)高度为30～35cm。
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