CN108408802A - 合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统，包括CSO调蓄池、生物快滤池、贮泥池和控制单元；CSO调蓄池在发生合流制溢流时暂存合流制溢流水，在溢流结束后水位下降时暂存河道黑臭水；当CSO调蓄池在发生溢流水位上涨至高于h1时，控制单元控制河道水入口的河道水泵关闭，并控制第一水泵开启以将CSO调蓄池中的待处理污水泵入生物快滤池，通过悬浮填料进行快速过滤以截留污水中的悬浮物；溢流结束后CSO调蓄池的水位下降至低于h2时，控制单元控制河道水泵和第二水泵开启，以使河道污水进入CSO调蓄池，并通过第二水泵将CSO调蓄池中的待处理污水泵入生物快滤池在生物膜和曝气装置的曝气作用下发生生化反应，主要去除溶解态污染物。

Description

合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统
技术领域
本发明涉及合流制网管溢流(CSO)及水体污染处理领域，具体涉及一种合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统。
背景技术
水环境是构成环境的基本要素之一，是人类社会赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和破坏最严重的领域。水环境的污染和破坏已成为当今世界主要的环境问题之一。城市黑臭水体是百姓反映强烈的水环境问题，不仅损害了城市人居环境，也严重影响城市形象。造成水体黑臭的原因众多，合流制排水系统溢流污染是其中重要的原因之一。合流制排水系统的溢流水中夹杂大量管道沉积物，是导致水体黑臭的重要污染源。因此，控制合流制排水系统溢流的入河污染负荷是水体黑臭治理的重中之重。
目前，合流制溢流(CSO)污染的控制与黑臭水体污染负荷的削减通常是设置两个独立的处理系统，分别治理。专利文献CN106587335 A中公布了一种黑臭水体曝气增氧修复系统，能够有效提高黑臭水体的溶解氧水平，但该系统仅仅对已污染的水体进行修复，不能对造成污染的源头进行控制；专利文献CN105056591 A公布了一种控制合流制溢流污染的悬浮式快滤池，能够有效削减合流制溢流的污染负荷，然而，降雨溢流事件并非经常发生，导致悬浮式快滤池存在晴天闲置，利用率低等问题。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种能够协同处理合流制溢流污水和河道黑臭水的合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统，达到黑臭水体污染负荷削减的目的。
本发明为达上述目的所提出的技术方案如下：
一种合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统，包括CSO调蓄池、生物快滤池、贮泥池和控制单元；所述CSO调蓄池具有溢流入口和河道水入口，所述溢流入口连接至所述合流制管网的溢流排放口，所述河道水入口供河道污水进入；所述生物快滤池内设有微孔曝气装置和负载有生物膜的悬浮填料；所述控制单元用于控制系统的各阀门、各水泵及所述微孔曝气装置的启闭；所述CSO调蓄池和所述生物快滤池之间连接有第一水泵和第二水泵；当所述CSO调蓄池的水位上涨至高于第一设定高度时，所述控制单元控制所述河道水入口的河道水泵关闭，并控制所述第一水泵开启以将所述CSO调蓄池中的待处理污水泵入所述生物快滤池，通过所述悬浮填料进行快速过滤，以截留污水中的悬浮物；当所述CSO调蓄池的水位下降至低于第二设定高度时，所述控制单元控制所述河道水泵和所述第二水泵开启，以使河道污水进入所述CSO调蓄池，并通过所述第二水泵将CSO调蓄池中的待处理污水泵入所述生物快滤池进行生化反应，去除溶解态污染物；所述生化反应是在所述微孔曝气装置的曝气作用下通过所述生物膜进行；其中，所述第一设定高度大于所述第二设定高度。
本发明上述技术方案提供的合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统，可以在合流制管网发生溢流时(例如雨天，尤其是暴雨天)通过生物快滤池中的动态悬浮填料截留污水(主要是合流制溢流水)中的SS，以去除CSO中造成水体污染和形成黑臭底泥的大部分SS；而在晴天时可以充分利用系统的生化功能(负载在所述填料上的生物膜)对河道黑臭水进行生化处理，去除河道黑臭水中以COD、氨氮为代表的溶解态污染物，减轻水体污染负荷。即本发明系统的生物快滤池在雨天溢流时即发挥物理快滤的作用，在晴天时发挥曝气生化反应的作用，从而实现系统的环境效益和经济效益的最大化。
附图说明
图1是本发明具体实施例的合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统的原理框图；
图2是本发明具体实施例的合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的具体实施方式提供一种合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统，如图1和图2所示，该系统包括CSO调蓄池10、生物快滤池20、贮泥池30和控制单元40。其中，CSO调蓄池10具有溢流入口和河道水入口，所述溢流入口连接至合流制管网piping的溢流排放口供合流制溢流1进入，所述河道水入口供河道污水2进入。生物快滤池20内设有微孔曝气装置204和负载有生物膜的悬浮填料。控制单元40用于控制该系统的各阀门、各水泵及所述微孔曝气装置204的启闭。另外，CSO调蓄池10和生物快滤池20之间连接有第一水泵104和第二水泵105。
当CSO调蓄池10的水位h上涨至高于第一设定高度h1时，控制单元40控制所述河道水入口的河道水泵106和第二水泵105关闭，并控制第一水泵104开启以将CSO调蓄池10中的待处理污水4泵入生物快滤池20，生物快滤池20中的悬浮填料在泵入的待处理污水4的冲击下挤压成层，形成顶部快速过滤层205，从而对待处理污水4进行自下向上的快速过滤，以截留污水中的悬浮物SS。此时系统工作于合流制溢流处理工况，所述生物快滤池20起到对污水的快速过滤作用。
当CSO调蓄池10的水位h下降至低于第二设定高度h2时(h1＞h2)，控制单元控制所述河道水泵106和所述第二水泵105开启，第一水泵104关闭，以将河道污水2泵入CSO调蓄池10中，然后再通过第二水泵105将CSO调蓄池10中的待处理污水5泵入生物快滤池20中进行生化反应，去除污水中以COD、氨氮为代表的溶解态污染物。所述生化反应是在所述微孔曝气装置204的曝气作用下通过所述生物膜进行。此时系统工作于曝气生化处理工况，所述生物快滤池20起到曝气生化反应池的作用。当水位h下降至低于第一设定高度h1但高于第二设定高度h2时，控制第二水泵105开启，同时控制第一水泵104和河道水泵106关闭，以使第二水泵105抽取调蓄池中的水直至水位低于h2。
如图2所示，在CSO调蓄池10和生物快滤池20中分别设置有液位监测装置100、200，用于监测池内的水位，并且监测的水位数据均传输到控制单元40，控制单元40根据CSO调蓄池10的水位来控制系统的工况。另外，CSO调蓄池10和生物快滤池20分别连接排泥泵103、201，用于将底部沉积的污泥排放至所述贮泥池30中。更优选地，CSO调蓄池10设置溢流管3，池内水体超过池子容积时可以通过溢流管排出。
在更优选的方案中，生物快滤池20内还设有水头损失监测装置(图中未示)，用于监测所述生物快滤池20的水头损失并反馈至所述控制单元；当所述水头损失较大，超过预设值时，可以认为生物快滤池20的出水口发生堵塞，此时所述控制单元控制所述生物快滤池的预留清水区的阀门打开，以利用所述预留清水区的水对所述生物快滤池进行自动反冲洗。更进一步地，所述生物快滤池20的进水口和出水口处均设置水质监测装置(图中未示)，且所述水质监测装置的输出连接于所述控制单元；当所述生物快滤池的出水水质异常(例如出水中有机物含量高于进水的有机物含量，出水水质更差)时，所述控制单元发出检修提示，以提示对所述生物快滤池进行检修。
在另一种优选的方案中，生物快滤池20可以由多个并行工作的过滤单元构成，在所述溢流处理工况下，各过滤单元独立地进行快速过滤；在所述曝气生化处理工况下，各过滤单元内独立地进行曝气生化反应。在该优选的方案中，每一个过滤单元均设置水头损失监测装置，各自的出水口处设置水质监测装置，在各自独立工作的过程中，各自的水头损失监测装置和水质监测装置将监测数据反馈至控制单元，当某个过滤单元的出水水质异常时，控制单元可以发出提示，以提醒工作人员对出水水质异常的过滤单元进行检修，而其余过滤单元仍然能够顺利运行；同样地，当某个过滤单元的水头损失超过预设值时，表明该过滤单元可能出现出水口堵塞，此时可以发出提示，也可以自动进入反冲洗，例如控制单元此时可以控制生物快滤池20的顶部出水阀门关闭，使得其它未堵塞的过滤单元的出水可以对堵塞的过滤单元进行反冲洗。
在对生物快滤池20进行反冲洗的同时，控制单元40控制排泥泵201打开，以将反冲洗的泥水混合物排入到贮泥池30。贮泥池30主要用于储存来自CSO调蓄池10和生物快滤池20的污泥和反冲洗泥水混合物。贮泥池的污泥主要分为以下几种：①CSO调蓄池中随降雨冲刷而出的下垫面沉积物和合流制管道沉积物；②河道黑臭水中的悬浮污染物在CSO中的沉积；③生物快滤池中截留的下垫面沉积物、合流制管道沉积物及黑臭水中的悬浮污染物；④生物快滤池中填料表面生物膜的脱落；⑤生物快滤池反冲洗的泥水混合物。
贮泥池30内设置溢流堰、挡板和吸泥管，CSO调蓄池10和生物快滤池20的排泥泵的排泥出口均位于所述挡板上方，以使所述排泥出口的泥水冲击在所述挡板上，起到缓冲作用，可以防止对贮泥池30底部的污泥造成过大的扰动。贮泥池30中沉淀一定时间后，也可析出上层清液，当清液超过设置的所述溢流堰时，可以通过清液回流管路6回流至CSO调蓄池。另外，贮泥池30还设置有污泥转输阀门107，吸泥管将贮泥池中的淤泥通过污泥转输阀门107或排空泵301排出通过排泥泵排出，并由有关部门收集处理，收集时间间隔可根据合流制溢流水和河道黑臭水中的SS浓度以及降雨溢流事件发生的频次确定。清理CSO调蓄池底部淤泥的时间根据合流制溢流水和河道黑臭水中的SS浓度以及降雨溢流事件发生的频次确定。
此外，CSO调蓄池10和生物快滤池20也分别连接有排空泵102、203，设备检修时，控制单元40控制阀门101、202打开，通过排空泵102、203分别将CSO调蓄池10和生物快滤池20排空。
考虑到系统主要用于收集并处理合流制溢流水和河道黑臭水，因此CSO调蓄池、生物快滤池和贮泥池都需要做防渗透处理。CSO调蓄池采用钢筋混凝土修筑；生物快滤池可不采用混凝土修筑，但需要做防渗水设计；贮泥池采用模块修筑。对于系统中各池子的体积，CSO调蓄池根据其连接的溢流排放口的溢流水量设计；CSO调蓄池与生物快滤池的总容积按照能容纳的溢流水量、黑臭水体水量及生物快滤池反冲洗所需水量设计，其目的在于使系统在最不利情况下仍能有效收集和处理合流制溢流水和河道黑臭水；贮泥池的容积可按照溢流水和黑臭水的SS浓度和处理水量以及生物快滤池的反冲洗水量确定。
下面通过具体的实施例来对本发明的系统及其工作原理进行更加详细的说明。
合流制溢流处理工况：
通常，发生降雨尤其是暴雨时，城市合流制管网发生溢流，雨污溢流水通过溢流排放口进入到所述CSO调蓄池10中，CSO调蓄池水位上涨，当水位上涨到超过h1时，控制单元启动第一水泵104，同时河道水泵106处于关闭状态，此时第一水泵104可以快速将，CSO调蓄池10中的待处理污水4(即雨污合流)抽到生物快滤池20中，生物快滤池20中的快速过滤填料在待处理污水4的冲击作用下于生物快滤池20顶部挤压成层，形成漂浮于顶部的快速过滤层205，对待处理污水4进行快速过滤后，得到的出水8由顶部出水口排入河道river。此时的生物快滤池20发挥物理过滤的作用。
曝气生化处理工况：
合流制溢流结束后，继续运行第一水泵104直至CSO调蓄池中的水位下降至h2，此时控制单元控制第一水泵104关闭，同时启动第二水泵105、河道水泵106和微孔曝气装置204以及水质监测装置，河道水泵106将河道污水2(黑臭水体)抽到CSO调蓄池中，可以一定程度降低水中的SS，然后再由第二水泵105将CSO调蓄池中的待处理污水5(经过初步沉淀而去除部分SS的河道污水)抽到生物快滤池20中，底部的微孔曝气装置204提供生化反应所需氧，同时填料上负载的生物膜和污水发生生化反应，去除污水中以氨氮、COD为代表的溶解态污染物，此时的生物快滤池发挥生化反应的作用，曝气生化处理后的出水9经顶部出水口排入河道river。在此过程中，设置于生物快滤池的进出水口处的水质检测装置实时监控进出水的水质，一旦发现出水水质异常即将异常信号传输给维护人员或监管部门进行及时维护。在设置多个过滤单元的实施例中，其中的一个或某几个过滤单元发生异常并不影响其它过滤单元的正常工作。
总之，本发明提供的系统，可以错峰处理合流制溢流水和河道黑臭水，发挥挂膜的动态填料作为快速滤料和生物膜载体的双重作用，一方面有效削减降雨期间CSO中的SS(含有大量黑臭物质)等入河污染负荷，另一方面在晴天可以高效去除河道黑臭水中的氨氮等致黑致臭物质，即雨天为快滤池，晴天为曝气生化池，从而有效削减黑臭水体污染负荷。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种合流制管网溢流及水体污染一体化削减系统，其特征在于：包括CSO调蓄池(10)、生物快滤池(20)、贮泥池(30)和控制单元(40)；
所述CSO调蓄池(10)具有溢流入口和河道水入口，所述溢流入口连接至所述合流制管网的溢流排放口，所述河道水入口供河道污水进入；所述生物快滤池内设有微孔曝气装置和负载有生物膜的悬浮填料；所述控制单元用于控制系统的各阀门、各水泵及所述微孔曝气装置的启闭；所述CSO调蓄池和所述生物快滤池之间连接有第一水泵(104)和第二水泵(105)；
当所述CSO调蓄池的水位上涨至高于第一设定高度时，所述控制单元控制所述河道水入口的河道水泵(106)关闭，并控制所述第一水泵开启以将所述CSO调蓄池中的待处理污水(4)泵入所述生物快滤池，通过所述悬浮填料进行自底向上的快速过滤，以截留污水中的悬浮物；
当所述CSO调蓄池的水位下降至低于第二设定高度时，所述控制单元控制所述河道水泵(106)和所述第二水泵(105)开启，以使河道污水(2)进入所述CSO调蓄池，并通过所述第二水泵将CSO调蓄池中的待处理污水(5)泵入所述生物快滤池进行生化反应，以去除溶解态污染物；所述生化反应是在所述微孔曝气装置的曝气作用下通过所述生物膜进行；其中，所述第一设定高度大于所述第二设定高度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述CSO调蓄池还设有溢流管，用于在待处理污水超过所述CSO调蓄池的容积时进行溢流排放。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述CSO调蓄池还设有排泥泵，用于将沉积污泥排放至所述贮泥池。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述CSO调蓄池内设置液位监测装置，用于监测所述CSO调蓄池的水位。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述生物快滤池内还设有水头损失监测装置，用于监测所述生物快滤池的水头损失并反馈至所述控制单元；
当所述水头损失超过预设值时，所述控制单元控制所述生物快滤池的预留清水区阀门打开，以利用所述预留清水区的水对所述生物快滤池进行自动反冲洗。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述生物快滤池的进水口和出水口处均设置水质监测装置，且所述水质监测装置的输出连接于所述控制单元；当所述生物快滤池的出水水质异常时，所述控制单元发出检修提示，以提示对所述生物快滤池进行检修。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述生物快滤池包括多个并行工作的过滤单元，各所述过滤单元均设置水头损失监测装置，用于监测该过滤单元的水头损失并反馈至所述控制单元；
当某过滤单元的水头损失超过预设值时，所述控制单元控制所述生物快滤池的顶部出水阀门关闭，以利用其它过滤单元的出水对所述某过滤单元进行自动反冲洗。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述生物快滤池的进水口和各所述过滤单元的出水口处均设置水质监测装置，且所述水质监测装置的输出连接于所述控制单元；当某一过滤单元的出水水质异常时，所述控制单元发出检修提示，以提示对出水水质异常的过滤单元进行检修。
9.如权利要求5或7所述的系统，其特征在于：所述生物快滤池底部还连接有排泥泵，在进行所述自动反冲洗时，所述控制单元控制所述排泥泵打开以将底部淤泥和反冲洗水一同排入所述贮泥池。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述贮泥池内设置有一挡板，所述CSO调蓄池和所述生物快滤池的排泥泵的排泥出口均位于所述挡板上方，以使所述排泥出口的泥水冲击在所述挡板上。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述贮泥池设置有溢流堰和连接于所述CSO调蓄池的清液回流管路，当所述贮泥池内的水位超过所述溢流堰时，溢流水通过所述清液回流管路回流至所述CSO调蓄池。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述CSO调蓄池、所述生物快滤池和所述贮泥池均连接有排空泵。
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