CN110330176A - 基于复合人工湿地的水体污染治理系统及方法 - Google Patents

基于复合人工湿地的水体污染治理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于复合人工湿地的水体污染治理系统及方法。所述系统包括旋流沉砂器,与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池,以及与高速沉淀池通过管道连接的复合人工湿地;所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池和复合人工湿地,从而完成对水体的污染治理。本发明还公开了一种水体污染治理方法。本发明的系统和方法能够在场地空间有限的情况下,高效处理雨水排口的初期雨水,并解决周边水体在非雨季的水质保持问题。

Description

基于复合人工湿地的水体污染治理系统及方法
技术领域
本发明涉及雨水污染处理领域,尤其涉及一种基于复合人工湿地的水体污染治理系统及方法。
背景技术
随着海绵城市建设以及黑臭水体治理等理念日益深入人心。初期雨水带来的面源污染以及水体污染等问题越来越引起人们的重视。有条件的地区要推进初期雨水收集、处理和资源化利用。并加大黑臭水体治理力度,完成黑臭水体治理目标,地级及以上城市建成区黑臭水体控制。如何有效的治理初期雨水以及区域水体污染,成为亟待解决的问题。
大量的研究表明,颗粒物是径流雨水中各类污染物的主要载体,在径流雨水中起着前期吸附污染物,中期输送污染物和后期沉降释放污染物的作用,同时颗粒物自身又是影响水体透明度、浊度的重要水质指标。
初期雨水具有:1.水量变化大2.污染物含量变化较大3.可生化性低等突出特点;初期雨水径流污染控制,目前被广泛采用的是直接弃流至污水处理厂,该方法要考虑是否增加污水处理厂的处理负荷,对正常的污水处理效果有无影响等问题。
另一种常用的方法是在雨水排口附近设置人工湿地法,人工湿地与城市生态建设相适应,在城市建设人工湿地对进入河道的初期雨水进行处理,具有明显的效果。但该技术占地面积大,局限于特定区域,限制了其使用范围;其次雨水高负荷冲击易导致湿地水生态平衡遭受破坏,生物多样性锐减;再者,高悬浮物含量导致湿地渗滤系统堵塞,大大降低了其处理能力。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种水体污染治理系统。该系统能够在场地空间有限的情况下,高效处理雨水排口的初期雨水,并解决周边水体在非雨季的水质保持问题。
本申请要解决的另一个技术问题是提供一种水体污染治理方法。该方法集合旋流沉砂器、调蓄池、超高速沉淀池及复合人工湿地来处理初期雨水或者受污染水体,解决了现有处理方法存在的占地面积大、污染负荷低等缺陷。
为解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
一种水体污染治理系统,所述系统包括:
旋流沉砂器,
与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,
与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池,以及
与高速沉淀池通过管道连接的复合人工湿地;
所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池和复合人工湿地,从而完成对水体的污染治理。
作为技术方案的进一步改进,所述旋流沉砂器包括:
旋流沉砂器进水口、旋流沉砂器出水口、清扫口、旋流分离装置和沉泥区;
所述旋流沉砂器进水口及出水口位于旋流沉砂器侧壁上;
所述清扫口位于旋流沉砂器顶部;
所述旋流分离装置为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器中部;
所述沉泥区位于旋流沉砂器底部。
作为技术方案的进一步改进,所述调蓄池包括:
调蓄池进水口、出水口、提升泵和第一阀门;
所述调蓄池进水口及出水口位于调蓄池侧壁上;
所述提升泵位于调蓄池出水侧;
所述第一阀门位于调蓄池的进水管道上。
作为技术方案的进一步改进,所述高速沉淀池包括:
高速沉淀池进水口、高速沉淀池出水口、混合区、反应区和沉淀区;
所述高速沉淀池进水口位于所述混合区的侧壁上;
所述高速沉淀池出水口位于所述沉淀区的侧壁上;
所述混合区、反应区和沉淀区依次连接;
所述沉淀区包括位于沉淀区上部的斜板沉淀区,以及位于所述沉淀区底部的沉泥区。
作为技术方案的进一步改进,所述复合人工湿地包括:复合人工湿地进水口、湿地调蓄沉淀池、垂直潜流湿地、水平潜流湿地、表面流湿地、复合人工湿地出水口;
所述水体从复合人工湿地进水口进入,依次流经湿地调蓄沉淀池、至少一块垂直潜流湿地、至少一块水平潜流湿地、表面流湿地,从复合人工湿地出水口流出。
作为技术方案的进一步改进,所述调蓄池还包括内部冲洗装置,所述内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备。
作为技术方案的进一步改进,所述高效沉淀池还包括药剂供应装置,所述药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制。
作为技术方案的进一步改进,所述复合人工湿地的填料包括砾石、细砂、粗砂、土壤、煤渣、钢渣、沙子、沸石、页岩等滤料中的一种或多种,所述复合人工湿地的植物包括观赏芦苇、千屈菜、黄花鸢尾、芦竹、水葱、菖蒲、香蒲中等耐水湿植物。
作为技术方案的进一步改进,所述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的待处理水体进水管道;以及
连接待处理水体进水管道和经处理后水体的水体循环管道;
所述待处理水体进水管道上设置有第二阀门,位于水体循环管道与待处理水体进水管道交汇前;
所述水体循环管道上设置有第三阀门。
作为技术方案的进一步改进,所述水体为初期雨水。
为解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
采用如上所述的水体污染治理系统进行水体污染治理的方法,所述方法依次包括如下步骤:
水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;
水体进入蓄调池进行蓄调的步骤;
水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤;以及
水体进入复合人工湿地去除污染物的步骤。
作为技术方案的进一步改进,所述方法还包括:
实现待处理水体和循环水体自主切换处理的步骤。
作为技术方案的进一步改进,所述旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤包括:水体从旋流沉砂器的进水口引入旋流沉砂器,在旋流沉砂器内沿切线方向进入旋流分离装置内进行分离,水体上升,颗粒物沉积到沉泥区,通过清扫口定期清理,去除颗粒物的水体由出水口排出。
作为技术方案的进一步改进,所述调蓄池进行调蓄的步骤包括:将旋流沉砂器的出水从调蓄池的进水口引入调蓄池内,水在调蓄池内调蓄;当调蓄池内水位达到设计水位后,关闭调蓄池进水管道上的第一阀门,停止进水;调蓄池内调蓄的水通过提升泵提升后由出水口排出。
作为技术方案的进一步改进,所述高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤包括:将调蓄池出水从高效沉淀池进水口引入高效沉淀池,水中污染物在混合区与絮凝剂充分混合后,进入反应区进行絮凝,形成絮凝体的水体进入沉淀区,在沉淀区内絮凝体经上部的斜板沉淀区沉淀分离,污泥沉积于底部沉泥区,处理后的水体通过出水口排出。
作为技术方案的进一步改进,所述复合人工湿地去除污染物的步骤包括:将高速沉淀池出水从复合人工湿地进水口引入复合人工湿地内,水体依次流经湿地调蓄沉淀池、至少一块垂直潜流湿地、至少一块水平潜流湿地、表面流湿地,利用复合人工湿地的生态系统,将水体中的污染物分解或转化为无机代谢产物,从而达到对水体的净化,处理后的水体从复合人工湿地出水口流出。
作为技术方案的进一步改进,实现待处理水体和循环水体自主切换处理的步骤包括:当处理待处理水体时,打开待处理水体进水管道上的第二阀门,关闭水体循环管道上的第三阀门,将初期雨水从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口排入区域水体;当处理循环水体时,打开水体循环管道上的第三阀门,关闭待处理水体进水管道上的第二阀门,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次排入区域水体。
与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
(1) 本发明将旋流沉砂器、调蓄池、超高速沉淀池及复合人工湿地集合成系统,可以在场地空间有限的情况下,解决现有技术存在的占地面积大、污染负荷低等缺陷,高效处理雨水排口的初期雨水,并解决周边水体在非雨季的水质保持问题,还可以养护复合人工湿地生态系统功能;
(2)本发明的系统由于采用复合人工湿地,使得该系统能有效去除水体中的大部分污染物,包含N、P等富营养化的物质,出水水质良好;
(3)本发明的系统由于采用旋流沉砂器及高效沉淀池,可以有效去除固体悬浮物,防止堵塞后续处理单元;
(4)本发明的系统由于采用调蓄池,使得系统对于来水水量的变化有较强的调节能力;
(4)本发明的系统由于采用高效沉淀池,使得系统在保证处理效果的同时,减少了占地面积。
附图说明
图1为本发明实施例中水体污染处理系统的俯视示意图;
图2为本发明实施例中水体污染处理系统的主视示意图;
图3为本发明实施例中复合人工湿地的组成及分布示意图;
图4为本发明实施例中水体污染处理方法的工艺流程图;
图5为本发明实施例中复合人工湿地在初期雨水处理模式下的工艺流程图;
图6位本发明实施例中复合人工湿地在循环水体处理模式下的工艺流程图。
附图标记说明:
10-旋流沉砂器,11-旋流沉砂器进水口,12-旋流沉砂器出水口,13-清扫口,14-旋流分离装置,15-旋流沉砂器沉泥区;20-调蓄池,21-调蓄池进水口,22-调蓄池出水口,23-提升泵,24-第一阀门;30-高速沉淀池,31-高速沉淀池进水口,32-高速沉淀池出水口,33-混合区,34-反应区,35-沉淀区,351-斜板沉淀区,352-沉淀区沉泥区,40-复合人工湿地,41-复合人工湿地进水口,42-复合人工湿地出水口,43-湿地调蓄沉淀池,44-第一垂直潜流湿地,45-第二垂直潜流湿地,46-第三垂直潜流湿地,47-第四垂直潜流湿地,48-第一水平潜流湿地,49-第二水平潜流湿地,410-表面流湿地,50-待处理水体进水管道,51-第二阀门5,60-水体循环管道,61-第三阀门,70-区域水体。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明一种水体污染治理系统,所述系统包括:
旋流沉砂器,
与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,
与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池,以及
与高速沉淀池通过管道连接的复合人工湿地;
所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池和复合人工湿地,从而完成对水体的污染治理。
初期雨水具有水量变化大、固体悬浮物粒径大、污染物含量变化较大、可生化性低等突出特点。采用旋流沉砂器可以去除水中大颗粒的固体悬浮物,避免其堵塞后续工艺设备。因此将其放在第一步。调蓄池可以对初期雨水水量变化起到调节缓冲的作用,可以降低后续处理设施的处理规模,降低投资。将其放在第二步。高速沉淀池通过混凝沉淀可以进一步去除水中的固体悬浮物,并对水中COD进行初步去除,并减轻后续工艺的污染物负荷,将其放在第三步。复合人工湿地是由人为设计和建造的、由基质、植物、微生物和水体组成的具有独特结构和强大功能的生态系统。它具有改善自然环境、保护生物多样性和净化水源的功能。复合人工湿地通过强大的生态系统,可以实现水体中COD、总氮、总磷的去除,降低水体富营养化的风险,是整个工艺流程的关键,因此将其放在第四步。
本发明人经过研究发现,通过上述四种工艺的组合而成的初期雨水及水体污染治理系统,可以实现以下效果:应对初期雨水水量变化,降低后续处理设施设计规模;解决初期雨水传统物理化学处理不能去除水中总氮及氨氮的问题;解决非雨季人工湿地处理单元连续运行的问题;为水体水质净化提供了一体化解决方案;该处理系统可节省占地。
将旋流沉砂器、调蓄池、复合人工湿地及超高速沉淀池集合成系统,可以在场地空间有限的情况下,解决现有技术存在的占地面积大、污染负荷低等缺陷,高效处理雨水排口的初期雨水,并解决周边水体在非雨季的水质保持问题。
根据本申请的某些实施方式,所述旋流沉砂器包括:
进水口、出水口、清扫口、旋流分离装置和沉泥区;
所述进水口及出水口位于旋流沉砂器侧壁上;
所述清扫口位于旋流沉砂器顶部;
所述旋流分离装置为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器中部;
所述沉泥区位于旋流沉砂器底部。
沉泥区用于储存旋流分离装置分离出的固体物质,根据运行状态定期清掏,如不设置该区域,分离出的固体物质将会堵塞分离装置,导致设备失效。
根据本申请的某些实施方式,所述调蓄池包括:
进水口、出水口、提升泵和第一阀门;
所述进水口及出水口位于调蓄池侧壁上;
所述提升泵位于调蓄池出水侧;
所述第一阀门位于调蓄池的进水管道上。
第一阀门是初期雨水进入调蓄池的控制阀门,当调蓄池达到调蓄容积上限时,会将信号反馈给控制系统,关闭第一阀门,停止向调蓄池进水,转而将雨水排入市政雨水管道。如不设置该阀门,当调蓄池达到设计容积上限时,无法切断进水管向调蓄池进水通道。
根据本申请的某些实施方式,所述高速沉淀池包括:
进水口、出水口、混合区、反应区和沉淀区;
所述进水口位于所述混合区的侧壁上;
所述出水口位于所述沉淀区的侧壁上;
所述混合区、反应区和沉淀区依次连接;
所述沉淀区包括位于沉淀区上部的斜板沉淀区,以及位于所述沉淀区底部的沉泥区。
沉淀区用于使在混合区及反应区与絮凝剂充分混合的进水产生的絮凝体沉淀至沉泥区,已达到去除水中固体悬浮物的目的。不采用该设备,无法实现固体悬浮物的去除,将对后续处理工艺产生不利影响。
根据本申请的某些实施方式,所述复合人工湿地包括:
复合人工湿地进水口、湿地调蓄沉淀池、垂直潜流湿地、水平潜流湿地、表面流湿地、复合人工湿地出水口;
所述水体从复合人工湿地进水口进入,依次流经湿地调蓄沉淀池、至少一块垂直潜流湿地、至少一块水平潜流湿地、表面流湿地,从复合人工湿地出水口流出。
根据本申请的某些实施方式,所述调蓄池还包括内部冲洗装置,所述内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备。
冲洗装置用于冲洗调蓄池内沉积的淤泥,如不采用该装置,会造成调蓄池池底淤积,甚至板结,影响调蓄池的正常运行。
根据本申请的某些实施方式,所述高效沉淀池还包括药剂供应装置,所述药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制。
药剂供应装置用于向高效沉淀池内投加絮凝剂,使水中的悬浮固体行程絮凝体,加快其沉淀。如不采用该装置,会导致悬浮固体沉淀时间增加,并且一些粒径较小的颗粒物无法沉淀,不仅增加沉淀池的占地面积,而且影响处理效果。
根据本申请的某些实施方式,复合人工湿地的填料包括砾石、细砂、粗砂、土壤、煤渣、钢渣、沙子、沸石、页岩等滤料中的一种或多种。复合人工湿地的填料是认为的将上述基质中的一种或几种按照特定的比例混合组成,为植物的生长和微生物的种群附着繁殖提供适宜的条件,并通过过滤、沉淀、吸附、絮凝等作用对污水中的S、N、P等污染物进行去除。人工湿地的填料层为多种填料组成,填料的选择需要满足湿地的运行和处理性能,并有效防止阻塞等情况发生。
根据本申请的某些实施方式,复合人工湿地的植物包括观赏芦苇、千屈菜、黄花鸢尾、芦竹、水葱、菖蒲、香蒲中等耐水湿植物。上述植物对污染物的去除能力强、同时具有观赏性。优选植物为芦苇、香蒲。
根据本申请的某些实施方式,所述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的待处理水体进水管道;以及
连接待处理水体进水管道和经处理后水体的水体循环管道;
所述待处理水体进水管道上设置有第二阀门,位于水体循环管道与待处理水体进水管道交汇前;
所述水体循环管道上设置有第三阀门。
第三阀门与第二阀门相互配合,用于处理系统在初期雨水处理及水体污染处理两种工作模式间进行切换。如不设置第三阀门,会造成初期雨水与水体水在系统内混接,影响系统运行。
根据本申请的某些实施方式,所述水体为初期雨水。
本发明的系统包括初期雨水处理和水体循环水质保持两种工作模式,可以通过对控制第二阀门和第三阀门的开闭实现两种工作模式之间的切换。两种工作模式工艺处理设备以及工作方式一致。
本发明还公开了一种结合旋流沉砂器、调蓄池、复合人工湿地及超高速沉淀池的一种水体污染治理工艺方法,包括以下四个步骤:旋流沉砂器分离、调蓄池调蓄、高效沉淀池絮凝沉淀及复合人工湿地去除污染物。
上述方法通过上述旋流沉砂器、调蓄池、高效沉淀池及复合人工湿地形成的系统共同实现。
所述方法依次包括如下步骤:
水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;
水体进入蓄调池进行蓄调的步骤;
水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤;以及
水体进入复合人工湿地去除污染物的步骤。
根据本申请的某些实施方式,所述方法还包括:
实现待处理水体和循环水体自主切换处理的步骤。
进一步地,实现待处理水体和循环水体自主切换处理的步骤包括:当处理待处理水体时,打开待处理水体进水管道上的第二阀门,关闭水体循环管道上的第三阀门,将待处理水体从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口排入区域水体;当处理循环水体时,打开水体循环管道上的第三阀门,关闭待处理水体进水管道上的第二阀门,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次排入区域水体。
本发明人经研究发现,通过第三阀门与第二阀门相互配合,可以实现处理系统在初期雨水处理及水体污染处理两种工作模式间进行切换。既能保证雨季通过复合人工湿地的生物化学反应有效的去除水中的总氮及氨氮,降低水体富营养化的风险,又能在非雨季,通过将水体水引入处理系统,实现水质净化的同时,还可以养护复合人工湿地生态系统功能。
根据本申请的某些实施方式,所述旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤包括:水体从旋流沉砂器的进水口引入旋流沉砂器,在旋流沉砂器内沿切线方向进入旋流分离装置内,在水流的推动作用下,产生旋转运动,由于悬浮物和水的密度不同,在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下,使密度低的水上升,密度大的颗粒物包括悬浮物沉积到设备底部沉泥区,通过清扫口定期清理。去除颗粒物的水体通过导流管由出水口排出。
旋流沉砂器的沉泥区储存的固体物质,根据运行状态,需要经过清扫口定期清掏,如不能及时清掏,分离出的固体物质将会堵塞分离装置,导致设备失效。
根据本申请的某些实施方式,所述调蓄池进行调蓄的步骤包括:将旋流沉砂器的出水从调蓄池的进水口引入调蓄池内,水在调蓄池内调蓄;当调蓄池内水位达到设水位后,关闭调蓄池进水管道上的第一阀门,停止进水;调蓄池内调蓄的水通过提升泵提升后由出水口排出。
由于初期雨水行入调蓄池采用重力流方式,因此调蓄池采用全地下式,埋深较深,提升泵用于将调蓄池内储存的雨水提升至下一道处理工艺,采用提升泵可以减小下一步处理工艺的埋深,节省工程投资,降低管理难度。
根据本申请的某些实施方式,所述高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤包括:将调蓄池出水从高效沉淀池进水口引入高效沉淀池,水中污染物在混合区与絮凝剂充分混合后,进入反应区,在投加的絮凝剂作用下,接触碰撞形成絮凝体进入沉淀区,在重力的作用下经斜板沉淀区沉淀分离,污泥沉积于沉泥区,处理后的水通过出水管由出水口排出。
沉淀区用于使在混合区及反应区与絮凝剂充分混合的进水产生的絮凝体沉淀至沉泥区,已达到去除水中固体悬浮物的目的。不采用该设备,无法实现固体悬浮物的去除,将对后续处理工艺产生不利影响。
根据本申请的某些实施方式,所述复合人工湿地去除污染物的步骤包括:将高速沉淀池出水从复合人工湿地进水口引入复合人工湿地内,水体依次流经湿地调蓄沉淀池、至少一个垂直潜流湿地、至少一个水平潜流湿地、表面流湿地,利用复合人工湿地的植物、微生物生态系统,将水体中的污染物分解或转化为无机代谢产物,从而达到对水体的净化,处理后的水体从复合人工湿地出水口流出。
复合人工湿地通过强大的生态系统的配合控制溶解氧浓度在实现去除COD的前提下,还可实现对水中总氮及氨氮的去除,降低水体富营养化的风险,是整个工艺流程的关键。
下面的实施例将对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例中水体污染处理系统的俯视示意图;
图2为本发明实施例中水体污染处理系统的主视示意图。
如图1和图2所示,本发明实施例的一种水体污染治理系统包括:
旋流沉砂器10,
与旋流沉砂器10通过管道连接的调蓄池20,
与调蓄池20通过管道连接的高速沉淀池30,以及
与高速沉淀池30通过管道连接的复合人工湿地40;
该系统通过将水体依次流经旋流沉砂器10、调蓄池20、高速沉淀池30和复合人工湿地40,从而完成对水体的污染治理。
其中,旋流沉砂器10包括:
旋流沉砂器进水口11、旋流沉砂器出水口12、清扫口13、旋流分离装置14和沉泥区15;旋流沉砂器进水口11及出水口12位于旋流沉砂器10侧壁上;清扫口13位于旋流沉砂器10顶部;旋流分离装置14为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器10中部;沉泥区15位于旋流沉砂器10底部。
调蓄池20包括:
调蓄池进水口21、调蓄池出水口22、提升泵23和第一阀门24;调蓄池进水口21及出水口22位于调蓄池20侧壁上;提升泵23位于调蓄池20出水侧;第一阀门24位于调蓄池20的进水管道上。
高速沉淀池30包括:
高速沉淀池进水口31、高速沉淀池出水口32、混合区33、反应区34和沉淀区35;高速沉淀池进水口31位于混合区33的侧壁上;高速沉淀池出水口32位于沉淀区35的侧壁上;混合区33、反应区34和沉淀区35依次连接;沉淀区35包括位于沉淀区35上部的斜板沉淀区351,以及位于沉淀区35底部的沉泥区352。
图3为本发明实施例中复合人工湿地的组成及分布示意图。
如图3所示,复合人工湿地40包括:
复合人工湿地进水口41、湿地调蓄沉淀池43、第一垂直潜流湿地44、第二垂直潜流湿地45、第三垂直潜流湿地46、第四垂直潜流湿地47、第一水平潜流湿地48、第二水平潜流湿地49、表面流湿地410、复合人工湿地出水口42。
进一步地,调蓄池20还包括内部冲洗装置,内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备;高效沉淀池 30还包括药剂供应装置,药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制;,
上述系统可以用于处理任何被污染的水体,尤其适用于处理初期雨水。
当利用该系统处理初期雨水时,考虑到雨水并非时刻存在,因此本发明人将上述系统设计成可以在初期雨水处理和水体循环水质保持两种工作模式之间任意切换。
为了实现上述两种工作模式,上述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的待处理水体进水管道50;以及
连接待处理水体进水管道50和经处理后水体(即图中的区域水体70)的水体循环管道60;待处理水体进水管道50上设置有第二阀门51,位于水体循环管道60与待处理水体进水管道50交汇前;水体循环管道60上设置有第三阀门61。
实现上述处理初期雨水与水体循环处理程序的自主切换的方式为:当处理待处理水体时,打开待处理水体进水管道50上的第二阀门51,关闭水体循环管道60上的第三阀门61,将待处理水体从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口排入区域水体70;当处理循环水体时,打开水体循环管道60上的第三阀门61,关闭待处理水体进水管道50上的第二阀门51,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次排入区域水体70。
图4为本发明实施例中水体污染处理方法的工艺流程图。
如图4所示,采用上述水体污染治理系统进行水体污染治理的具体步骤依次如下:
S1、水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;进水通过旋流沉砂器进水口11进入旋流沉砂器10,水在旋流沉砂器10内沿切线方向进入旋流分离装置14内,在水流的推动作用下,产生旋转运动,由于颗粒物包括悬浮物和水的密度不同,在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下,使密度低的水上升,密度大的颗粒物沉积到设备底部沉泥区15,通过清扫口13定期清理,去除颗粒物的水体通过导流管由旋流沉砂器出水口12排出。
S2、水体进入蓄调池进行蓄调的步骤:旋流沉砂器10的出水从调蓄池进水口21引入调蓄池20内,水在调蓄池20内调蓄,当调蓄池20内水位达到设水位后,关闭调蓄池20前进水管道上的第一阀门24,停止进水。调蓄池20内调蓄的水通过提升泵23提升后由调蓄池出水口22排出。
S3、水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤:调蓄池20出水从高效沉淀池进水口31引入高效沉淀池30,通过向水中投加混凝剂和絮凝剂,使水中难以沉淀的颗粒互相聚合而形成絮凝体,絮凝体具有强大吸附力,不仅能吸附悬浮物,还能吸附部分细菌和溶解性物质,絮凝体与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体。絮凝体通过吸附作用,体积增大而下沉,从而进行初步去除水中污染物。磁粉能够强化絮凝内部的反应,大大提升了污染物沉降速率。水中污染物在混合区33与絮凝剂充分混合后,进入絮凝反应区34,在投加的絮凝剂作用下,接触碰撞形成絮凝体进入沉淀区35,在重力的作用下经斜板沉淀区351沉淀分离,污泥沉积于沉泥区352,处理后的水通过出水管由高速沉淀池出水口32排出。
S4、水体进入复合人工湿地去除污染物的步骤:将高速沉淀池出水从复合人工湿地进水口41引入复合人工湿地内,水体依次流经湿地调蓄沉淀池、四块垂直潜流湿地、两块水平潜流湿地、表面流湿地,利用复合人工湿地的强大的生态系统,将水体中的污染物分解或转化为无机代谢产物,从而达到对水体的净化,处理后的水体从复合人工湿地出水口42流出,排入区域水体70。
其中,复合人工湿地的运行模式分为两种,分别为初期雨水处理模式和循环水体处理模式。
图5为本发明实施例中复合人工湿地在初期雨水处理模式下的工艺流程图。
当上述水体污染治理系统用于处理初期雨水时,复合人工湿地处于初期雨水处理模式。具体地,水体在复合人工湿地的流向为首先流经湿地调蓄沉淀池,之后分为两路,这两路水体均依次流经垂直潜流湿地和水平潜流湿地,最后汇合流入表面流湿地,最终经出水口流出。针对初期雨水水量变化大、污染物含量变化大、可生化性低等特点,设计出该处理模式,可充分利用复合湿地的强大生态系统,对初期雨水进行高效率的处理。
图6位本发明实施例中复合人工湿地在循环水体处理模式下的工艺流程图。
当上述水体污染治理系统用于处理循环水体时,复合人工湿地处于循环水体处理模式。具体地,水体在复合人工湿地的流向为首先流经湿地调蓄沉淀池,之后依次流经多块垂直潜流湿地,再依次流经多块水平潜流湿地,最后汇合流入表面流湿地,最终经出水口流出。针对循环水体水量稳定、污染物含量稳定、可生化性优良等特点,设计出该处理模式,可充分利用复合湿地的强大生态系统,对循环水体进行高效率的处理。
其中,调蓄池20还应配置内部冲洗装置,包括冲洗管道、排泥管道及自动控制设备,通过定期对调蓄池进行冲洗,使调蓄池内沉积的污泥,经排泥管道就近排入市政污水管道。
高效沉淀池30还应设置药剂供应装置,包括自动加药设备,絮凝剂的加入量均根据水的流量自动控制。此外,考虑到水流速度的大小对絮凝沉降作用时间的影响,絮凝剂的加入比例也根据水流量自动调节,从而实现智能化添加药剂,这极大地简化了操作运行步骤,不仅节约了人力成本也节约了运行成本。
另外,如上所述,该方法可以在初期雨水处理和水体循环水质保持两种工作模式之间任意切换,主要通过对待处理水体进水管道50上的第二阀门51以及水体循环管道60上的第三阀门61进行开闭控制来实现切换。相应的,复合人工湿地所处的运行模式与该方法所处的工作模式相一致。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种水体污染治理系统,其特征在于,所述系统包括:
旋流沉砂器,
与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,
与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池,以及
与高速沉淀池通过管道连接的复合人工湿地;
所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池和复合人工湿地,从而完成对水体的污染治理。
2.根据权利要求1所述的水体污染治理系统,其特征在于,所述旋流沉砂器包括:
旋流沉砂器进水口、旋流沉砂器出水口、清扫口、旋流分离装置和沉泥区;
所述旋流沉砂器进水口及出水口位于旋流沉砂器侧壁上;
所述清扫口位于旋流沉砂器顶部;
所述旋流分离装置为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器中部;
所述沉泥区位于旋流沉砂器底部。
3.根据权利要求1所述的水体污染治理系统,其特征在于,所述调蓄池包括:
调蓄池进水口、调蓄池出水口、提升泵和第一阀门;
所述调蓄池进水口及出水口位于调蓄池侧壁上;
所述提升泵位于调蓄池出水侧;
所述第一阀门位于调蓄池的进水管道上。
4.根据权利要求1所述的水体污染治理系统,其特征在于,所述高速沉淀池包括:
高速沉淀池进水口、高速沉淀池出水口、混合区、反应区和沉淀区;
所述高速沉淀池进水口位于所述混合区的侧壁上;
所述高速沉淀池出水口位于所述沉淀区的侧壁上;
所述混合区、反应区和沉淀区依次连接;
所述沉淀区包括位于沉淀区上部的斜板沉淀区,以及位于所述沉淀区底部的沉泥区。
5.根据权利要求1所述的水体污染治理系统,其特征在于,所述复合人工湿地包括:
复合人工湿地进水口、湿地调蓄沉淀池、垂直潜流湿地、水平潜流湿地、表面流湿地、复合人工湿地出水口;
所述水体从复合人工湿地进水口进入,依次流经湿地调蓄沉淀池、至少一块垂直潜流湿地、至少一块水平潜流湿地、表面流湿地,从复合人工湿地出水口流出。
6.根据权利要求1-5任一所述的水体污染治理系统,其特征在于,
所述调蓄池还包括内部冲洗装置,所述内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备;
所述高效沉淀池还包括药剂供应装置,所述药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制;
所述复合人工湿地的填料包括砾石、细砂、粗砂、土壤、煤渣、钢渣、沙子、沸石、页岩等滤料中的一种或多种,所述复合人工湿地的植物包括观赏芦苇、千屈菜、黄花鸢尾、芦竹、水葱、菖蒲、香蒲中等耐水湿植物等耐水湿植物。
7.据权利要求1所述的水体污染治理系统,其特征在于,所述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的待处理水体进水管道;以及
连接待处理水体进水管道和经处理后水体的水体循环管道;
所述待处理水体进水管道上设置有第二阀门,位于水体循环管道与待处理水体进水管道交汇前;
所述水体循环管道上设置有第三阀门。
8.一种采用如权利要求1-7任一所述的水体污染治理系统进行水体污染治理的方法,其特征在于,所述方法依次包括如下步骤:
水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;
水体进入调蓄池进行调蓄的步骤;
水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤;以及
水体进入复合人工湿地去除污染物的步骤。
9.根据权利要求8所述的水体污染治理方法,其特征在于,所述方法还包括:
实现待处理水体和循环水体自主切换处理的步骤;
优选地,实现待处理水体和循环水体自主切换处理的步骤包括:当处理待处理水体时,打开待处理水体进水管道上的第二阀门,关闭水体循环管道上的第三阀门,将待处理水体从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口排入区域水体;当处理循环水体时,打开水体循环管道上的第三阀门,关闭待处理水体进水管道上的第二阀门,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次排入区域水体。
10.根据权利要求8所述的水体污染治理方法,其特征在于,
所述旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤包括:水体从旋流沉砂器进水口引入旋流沉砂器,在旋流沉砂器内沿切线方向进入旋流分离装置内进行分离,水体上升,颗粒物沉积到沉泥区,通过清扫口定期清理,去除颗粒物的水体由旋流沉砂器出水口排出;
所述调蓄池进行调蓄的步骤包括:将旋流沉砂器的出水从调蓄池进水口引入调蓄池内,水在调蓄池内调蓄;当调蓄池内水位达到设计水位后,关闭调蓄池进水管道上的第一阀门,停止进水;调蓄池内调蓄的水通过提升泵提升后由调蓄池出水口排出;
所述高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤包括:将调蓄池出水从高效沉淀池进水口引入高效沉淀池,水中污染物在混合区与絮凝剂充分混合后,进入反应区进行絮凝,形成絮凝体的水体进入沉淀区,在沉淀区内絮凝体经上部的斜板沉淀区沉淀分离,污泥沉积于底部沉泥区,处理后的水体通过高效沉淀池出水口排出;
所述复合人工湿地去除污染物的步骤包括:将高速沉淀池出水从复合人工湿地进水口引入复合人工湿地内,水体依次流经湿地调蓄沉淀池、至少一个垂直潜流湿地、至少一个水平潜流湿地、表面流湿地,利用复合人工湿地的生态系统,将水体中的污染物分解或转化为无机代谢产物,从而达到对水体的净化,处理后的水体从复合人工湿地出水口流出。
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