CN109824213B - 一种城市小流域水体净化系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市小流域水体净化系统和方法，涉及河流净化系统。本发明公开的城市小流域水体净化系统，按水流方向依次包括：蓄水池、沉降池、净化池和人工湿地；所述的蓄水池用于蓄水和过滤漂浮或悬浮固体；所述的沉降池主要用化学方法将难沉物的降沉，本发明在沉降池中加入了化学絮凝剂，通过合理控制絮凝剂的种类，絮凝效果明显提高，加入较少量的絮凝剂就可以达到很好的絮凝效果；净化池用于水体净化，净化的水体最终可以用于建造人工湿地，通过该体系水体可以得到更好的净化，净化后的水体可用于改善景观，有利于改善环境，并能提高人们生活质量。

Description

一种城市小流域水体净化系统和方法

技术领域

本发明涉及河流净化系统，具体涉及一种城市小流域水体净化系统和方法。

背景技术

城市河流在城市生态建设中具有重要意义，城市河流具有提供城市生活和生产的水源，减弱城市的热岛效应洪涝灾害，同样也具有航运，绿地，更是城市景观多样性的一部分。随着经济的快速发展和人口的急剧膨胀，生活废水、工业废水的无节制排放及化肥的大量使用，使得自然水体中的氨氮含量普遍偏高，人类的过度干扰使得原有自然水生态系统退化，河水污染不断加剧，河道的自然景观遭到破坏，河道对城市的生态调节作用削弱，影响到人们的生活环境和生活质量。由于生活中各种清洗剂，洗衣粉或洗衣液的时候，会造成氨氮超标，从而导致水体的富营养化问题(如引发水草、藻类及微生物大量繁殖而严重消耗水体中的溶解氧)，直接影响到自然生态环境的良性发展。氨对鱼类的致死浓度为0.2～2mg/L，养殖户对水体富营养化问题非常头疼。国家对氨氮的排放制定了非常严格的控制标准，各相关企业也对氨氮废水的处理采取了各种适宜的方法。

小流域通常是指二、三级支流以下以分水岭和下游河道出口断面为界集水面积在50km²以下的相对独立和封闭的自然汇水区域。我国南方地区水网密布，小流域水体较多，一般城市灌溉用水以及废水排放都依赖于该类水体，因此，水体污染从源头排出后，大部分进入了小流域水体。

目前，对城市小流域水体净化手段一般包括两个方面，一是对污染源的控制，另一个是对污染物扩散途径的控制。在目前的水体净化治理中控制小流域水体污染是我国治理城市物体污染至关重要的一环，该方法相较于源头治理，小流域所承受的污染更为集中，投入较小，治理效果更佳。

中国专利申请201510190033.1中公开了一种适用于低流速城市小流域河网的水质净化系统及方法，利用前置库—生物绳—生物群落系统中生物协同作用净化水质，并且可以美化城市河道的环境；在该发明技术方案中，该系统由3部分组成：前置库，生物绳修复区和水生生物修复区。通过汇集污水河道排出的污水，在前置库混合并进行初步沉淀，并在前置库中生态浮床和水体中微生物的作用下吸收部分污染物质，随后通过生物绳上生物膜的作用进一步对水体中氮磷营养盐进行去除，处理后的污水最后进入生态修复区，通过水生生物群落的净化作用最终将污水净化。该系统可实现污水量及水位大幅波动的情况下对污水的净化处理，但是不能解决缺水河段的水质净化。

再如，中国专利申请201320370726.5中公开了一种河流净化系统，包括设置于河道上的泄洪闸门，以及设置于所述泄洪闸门与河岸之间的过滤堤坝，所述过滤堤坝一端位于所述泄洪闸门处，另一端位于所述泄洪闸门下游的河岸处，适于在河岸与所述过滤堤坝之间形成清理区，所述过滤堤坝由滤水材料制成的砌块砌成，其高于河流的常水位。该实用新型提供的河流净化系统，可对河水进行有效的净化、改善河道两岸的生态环境，且滤除物清理方便、结构稳定、后期维护操作简单、雨季时不影响泄洪，但是该申请中公开的净化系统不能去除水体中的氨氮等可引起水体富营养化的物质。

因此，基于以上描述，研究一种可以有效净化城市小流域水体，不受缺水河段的限制，并且可以有效去除水体中的氨氮、磷等可引起水体富营养化的物质的一种水体净化方法迫在眉睫。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实际解决的技术问题是开发一种可以有效去除城市水体中的氨氮、磷等可引起水体富营养化的物质，有效净化城市小流域水体的系统和方法，该方法不受缺水河段的限制，其净化后的水质氮磷等含量明显降低，水质透明度明显升高。

本发明的目的是提出一种城市小流域水体净化系统和方法。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种城市小流域水体净化系统，该系统按水流方向依次包括：蓄水池、沉降池、净化池和人工湿地；

所述的蓄水池、沉降池和净化池之间通过管道连通。

所述的蓄水池中设置拦水坝，所述的拦水坝用于拦截小流域水体，所述的拦水坝的高度为高出水流域的岸0.5-1m，所述的拦水坝底部设置有3-4组出水口，出水口设置有闸门，闸上设置有过滤网，所述的过滤网为笼状结构，所述的笼状结构内部还设置有3层过滤网，笼状过滤网对称的安装在闸门两侧，沿水流的方向过滤网上的网眼依次减小，分别用于过滤不同大小的漂浮或悬浮固体。

所述的蓄水池中的水经过管道进入沉降池，所述的沉降池设置有出水口和进水口，所述的沉降池中添加有化学絮凝剂；

所述的化学絮凝剂为有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合物，所述的有机絮凝剂为质量比为1-2：1的壳聚糖和木质素，所述的无机絮凝剂为硫酸亚铁、活性硅和草木灰，所述的有机絮凝剂和无机絮凝剂的质量比为5：2-3，优选为5：3；所述的硫酸亚铁、活性硅和草木灰的质量比为1：1-2：3-5；优选为1：1：4-5；再优选为1：1：5。

所述的化学絮凝剂的添加顺序为待沉降池蓄满水后，关闭出水口和进水口，调整水体pH为9-10，然后先添加无机絮凝剂，静置2-3天后再添加有机絮凝剂继续静置5-8天，所述的化学絮凝剂的用量为沉降池中水重量的0.5-0.8wt％，优选为0.6-0.7wt％。

所述的沉降池中的水经过管道进入净化池，所述的净化池设置有进水口和出水口，所述的净化池中含有水体微生物和水生植物A；

所述的水中微生物为光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌、酵母菌和乳酸菌，其菌落数的比例为3-5：0.2-0.5：2-3：0.3-0.5：0.3-0.5；优选为4-5：0.3-0.4：2.5-3：0.3-0.4：0.3-0.4；再优选为5：0.3：2.5：0.4：0.4。

水体微生物的加入量为15-25亿/毫升。

所述的水生植物A为睡莲、金鱼藻、水车前、黑藻、水菜花和浮萍中的一种或几种；

净化池净化的水体经出水口流入人工湿地，人工湿地用于种植水生植物B或养殖水生动物；

所述的水生植物B为荷花、芦苇、香蒲和水葱中的一种或几种；

所述的水生动物为鲫鱼、草鱼、胡子鱼和泥鳅中的一种或几种。

本发明还提供了一种城市小流域水体净化的方法，包括以下步骤：

步骤一：各小流域的水体经拦水坝拦截进入蓄水池，水体经蓄水池进行一级沉淀和一级过滤后进入沉降池，再沉降池中进行化学降沉；

步骤二：水体在沉降池进行二级沉淀后，将水体排入净化池，在净化池中水体通过微生物和水生植物A进行净化处理，然后将水体排入人工湿地；

步骤三：将净化处理后的水体排入人工湿地，用于种植水生植物B或养殖水生动物。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明公开的城市小流域水体净化系统，城市水体通过该体系水体可以得到更好的净化，可以有效减少异味，并将净化后的水体用于改善景观；

(2)本发明公开的体系中在沉降池中加入了化学絮凝剂，本发明通过合理控制絮凝剂的种类，将有机絮凝剂和无机絮凝剂混合使用，使絮凝剂可以发挥更好的作用，絮凝效果明显提高，加入较少量的絮凝剂就可以达到很好的絮凝效果；

(3)本发明公开的体系中在净化池中加入了水中微生物，通过合理控制各种微生物的菌落数比例，可以明显降低水体中氨氮含量，降低水体富营养化程度。

(4)本发明公开的体系中构建了人工湿地，可以明显提高城市的景观，有利于改善环境，提高人们生活质量。

附图说明

图1为小流域水体净化的系统的布置示意图；

图2为过滤网的笼状结构主视图；

附图中A为过滤网，笼状过滤网对称的安装在闸门两侧，沿水流的方向过滤网上的网眼依次减小。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件进行。

实施例1

如图1和图2所示，一种城市小流域水体净化系统，该系统按水流方向依次包括：蓄水池、沉降池、净化池和人工湿地；所述的蓄水池、沉降池和净化池之间通过管道连通。

所述的蓄水池中设置拦水坝，所述的拦水坝用于拦截小流域水体，所述的拦水坝的高度为高出水流域的岸0.5m，所述的拦水坝底部设置有3组出水口，出水口设置有闸门，闸上设置有过滤网，所述的过滤网为笼状结构(如图2)，所述的笼状结构内部还设置有3层过滤网，笼状过滤网对称的安装在闸门两侧，沿水流的方向过滤网上的网眼依次减小，分别用于过滤不同大小的漂浮或悬浮固体。

所述的蓄水池中的水经过管道进入沉降池，所述的沉降池设置有出水口和进水口，所述的沉降池中添加有化学絮凝剂；

所述的化学絮凝剂为有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合物，所述的有机絮凝剂为质量比为1：1的壳聚糖和木质素，所述的无机絮凝剂为质量比为1：1：5硫酸亚铁、活性硅和草木灰，所述的有机絮凝剂和无机絮凝剂的质量比为5：3；

所述的化学絮凝剂的添加顺序为待沉降池蓄满水后，关闭出水口和进水口，调整水体pH为9，然后先添加无机絮凝剂，静置3天后再添加有机絮凝剂继续静置8天，所述的化学絮凝剂的用量为沉降池中水重量的0.5wt％。

所述的沉降池中的水经过管道进入净化池，所述的净化池设置有进水口和出水口，所述的净化池中含有水体微生物和水生植物A；

所述的水中微生物为光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌、酵母菌和乳酸菌，其菌落数的比例为5：0.3：2.5：0.4：0.4。

水体微生物的加入量为25亿/毫升。

所述的水生植物A为睡莲、金鱼藻、水车前、黑藻、水菜花和浮萍；

净化池净化的水体经出水口流入人工湿地，人工湿地用于种植水生植物B或养殖水生动物；

所述的水生植物B为荷花、芦苇、香蒲和水葱；

所述的水生动物为鲫鱼、草鱼、胡子鱼和泥鳅。

使用所公开的一种城市小流域水体净化体系进行水体净化的方法，包括以下步骤：

步骤一：各小流域的水体经拦水坝拦截进入蓄水池，水体经蓄水池进行一级沉淀和一级过滤后进入沉降池，再沉降池中进行化学降沉；

步骤二：水体在沉降池进行二级沉淀后，将水体排入净化池，在净化池中水体通过微生物和水生植物A进行净化处理，然后将水体排入人工湿地；

步骤三：将净化处理后的水体排入人工湿地，用于种植水生植物B或养殖水生动物。

为了证明本实施例提供的净化系统可以更好的净化水体，对该流域净化系统作用进行监测，取样装置分别设置在蓄水池入水口和净化池出水口，监测指标包括TN、TP、BOD₅和COD_cr，蓄水池入水口处TN、TP、BOD₅和COD_cr的含量分别是81.40mg/L、1.62mg/L、9.25mg/L和120.64mg/L，净化池出水口处TN、TP、BOD₅和COD_cr的含量分别是3.8mg/L、0.12mg/L、6.32mg/L和37.62mg/L，该净化系统对TN、TP、BOD₅、COD_cr的平均去除率分别为95.33％、92.6％、31.7％和68.82％，蓄水池中水体透明度为10cm，处理后净化池中水体的透明度为45cm，经处理的水体达到可排放水平。

实施例2

如图1和图2所示，一种城市小流域水体净化系统，该系统按水流方向依次包括：蓄水池、沉降池、净化池和人工湿地；

所述的蓄水池、沉降池和净化池之间通过管道连通。

所述的蓄水池中设置拦水坝，所述的拦水坝用于拦截小流域水体，所述的拦水坝的高度为高出水流域的岸1m，所述的拦水坝底部设置有4组出水口，出水口设置有闸门，闸上设置有过滤网，所述的过滤网为笼状结构(如图2)，所述的笼状结构内部还设置有3层过滤网，笼状过滤网对称的安装在闸门两侧，沿水流的方向过滤网上的网眼依次减小，分别用于过滤不同大小的漂浮或悬浮固体。

所述的蓄水池中的水经过管道进入沉降池，所述的沉降池设置有出水口和进水口，所述的沉降池中添加有化学絮凝剂；

所述的化学絮凝剂为有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合物，所述的有机絮凝剂为质量比为2：1的壳聚糖和木质素，所述的无机絮凝剂为质量比1：2：5硫酸亚铁、活性硅和草木灰，所述的有机絮凝剂和无机絮凝剂的质量比为5：2；

所述的化学絮凝剂的添加顺序为待沉降池蓄满水后，关闭出水口和进水口，调整水体pH为10，然后先添加无机絮凝剂，静置2天后再添加有机絮凝剂继续静置8天，所述的化学絮凝剂的用量为沉降池中水重量的0.8wt％；

所述的沉降池中的水经过管道进入净化池，所述的净化池设置有进水口和出水口，所述的净化池中含有水体微生物和水生植物A；

所述的水中微生物为光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌、酵母菌和乳酸菌，其菌落数的比例为3：0.5：3：0.3：0.5；

水体微生物的加入量为15亿/毫升。

所述的水生植物A为睡莲、金鱼藻、水车前、黑藻、水菜花和浮萍；

净化池净化的水体经出水口流入人工湿地，人工湿地用于种植水生植物B或养殖水生动物；

所述的水生植物B为荷花、芦苇、香蒲和水葱；

所述的水生动物为鲫鱼、草鱼、胡子鱼和泥鳅。

使用所公开的一种城市小流域水体净化体系进行水体净化的方法，包括以下步骤：

步骤一：各小流域的水体经拦水坝拦截进入蓄水池，水体经蓄水池进行一级沉淀和一级过滤后进入沉降池，再沉降池中进行化学降沉；

步骤二：水体在沉降池进行二级沉淀后，将水体排入净化池，在净化池中水体通过微生物和水生植物A进行净化处理，然后将水体排入人工湿地；

步骤三：将净化处理后的水体排入人工湿地，用于种植水生植物B或养殖水生动物。

为了证明本实施例提供的净化系统可以更好的净化水体，对该流域净化系统作用进行监测，取样装置分别设置在蓄水池入水口和净化池出水口，监测指标包括TN、TP、BOD₅和COD_cr，蓄水池入水口处TN、TP、BOD₅和COD_cr的含量分别是80.58mg/L、1.65mg/L、9.32mg/L和118.54mg/L，净化池出水口处TN、TP、BOD₅和COD_cr的含量分别是4.0mg/L、0.15mg/L、6.28mg/L和37.21mg/L，该净化系统对TN、TP、BOD₅、COD_cr的平均去除率分别为95.04％、90.91％、32.62％和68.61％，蓄水池中水体透明度为8cm，处理后净化池中水体的透明度为40cm，经处理的水体达到可排放水平。

对比例1

与实施例1的区别在于：只加了有机絮凝剂，其他操作与步骤与实施例1相同。

经检测对TN、TP、BOD₅、COD_cr的平均去除率分别为80.44％、78.65％、20.51％和42.43％，明显低于实施例1。

对比例2

与实施例1的区别在于：有机絮凝剂和无机絮凝剂的质量比为5：1；其它操作与步骤与实施例1相同。

经检测对TN、TP、BOD₅、COD_cr的平均去除率分别为83.65％、80.23％、22.32％和45.26％，明显低于实施例1。

对比例3

与实施例1的区别在于：硫酸亚铁、活性硅和草木灰的质量比为1：0.5：1；其它操作与步骤与实施例1相同。

经检测对TN、TP、BOD₅、COD_cr的平均去除率分别为83.96％、80.84％、23.48％和46.58％，明显低于实施例1。

对比例4

与实施例1的区别在于：光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌、酵母菌和乳酸菌，其菌落数的比例为5：0.2：2：0.1：0.3；其它操作与步骤与实施例1相同。

经检测对TN、TP、BOD₅、COD_cr的平均去除率分别为82.85％、79.65％、24.31％和45.65％，明显低于实施例1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种城市小流域水体净化系统，其特征在于：该系统按水流方向依次包括：蓄水池、沉降池、净化池和人工湿地；所述的蓄水池中设置拦水坝，所述的拦水坝底部设置有出水口，出水口设置有闸门，闸门上设置有过滤网，所述的过滤网为笼状结构；所述的沉降池中添加有化学絮凝剂；所述的化学絮凝剂为有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合物；

所述的有机絮凝剂为质量比为1-2：1的壳聚糖和木质素，所述的无机絮凝剂为质量比1：1-2：3-5的硫酸亚铁、活性硅和草木灰，所述的有机絮凝剂和无机絮凝剂的质量比为5：2-3；

所述的化学絮凝剂的添加顺序为待沉降池蓄满水后，关闭出水口和进水口，调整水体pH为9-10，然后先添加无机絮凝剂，静置2-3天后再添加有机絮凝剂继续静置5-8天，所述的化学絮凝剂的用量为沉降池中水重量的0.5-0.8wt％；所述的净化池中含有水体微生物和水生植物A；所述的水体微生物为光合细菌、芽孢杆菌、硝化细菌、酵母菌和乳酸菌，其菌落数的比例为3-5：0.2-0.5：2-3：0.3-0.5：0.3-0.5；所述的人工湿地用于种植水生植物B或养殖水生动物。

2.根据权利要求1所述的城市小流域水体净化系统，其特征在于：所述的蓄水池、沉降池和净化池之间通过管道连通。

3.根据权利要求1所述的城市小流域水体净化系统，其特征在于：所述的水生植物A为睡莲、金鱼藻、水车前、黑藻、水菜花和浮萍中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的城市小流域水体净化系统，其特征在于：所述的水生植物B为荷花、芦苇、香蒲和水葱中的一种或几种；

所述的水生动物为鲫鱼、草鱼、胡子鱼和泥鳅中的一种或几种。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述的城市小流域水体净化系统进行水体净化的方法，包括以下步骤：

步骤一：各小流域的水体经拦水坝拦截进入蓄水池，水体经蓄水池进行一级沉淀和一级过滤后进入沉降池，再沉降池中进行化学降沉；

步骤二：水体在沉降池进行二级沉淀后，将水体排入净化池，在净化池中水体通过微生物和水生植物A进行净化处理，然后将水体排入人工湿地；

步骤三：将净化处理后的水体排入人工湿地，用于种植水生植物B或养殖水生动物。

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