CN110590060A - 城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其结构包括净化箱、箱体边框、拦截网、三角加固架、净污载体、固定套环、手把、顶盖、卡扣；其中箱体边框设于净化箱的各边缘，拦截网铺设于净化箱的弧形底面和侧面上，三角加固架设于净化箱的弓形侧面中央，净污载体填充于净化箱中；固定套环设于净化箱的底部，手把对称设于净化箱顶部的左右两侧，顶盖的一侧通过合页与净化箱连接，另一侧通过卡扣连接固定。优点：1）安装于输水管涵中，不存在占地问题；2）对初期雨水污染物去除效率高；3）不影响原有管涵的排水能力；4）安装拆卸简单，内部填充载体可替换更新；5）实施费用低，维护管理容易，可大规模推广应用。

Description

城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置

技术领域

本发明涉及的是一种城市初期雨水管涵输送过程污染物降解去除装置，属于城市初期雨水径流污染控制技术领域。

背景技术

随着污水处理设备和技术水平的不断提高，城市污水的处理已从后期治理逐渐转向从源头解决污染，因此初期雨水污染问题已成为国内外关注的热点。城市降雨在汇流过程中冲刷、溶解了来自大气、沥青混凝土路面、屋面、垃圾、固体废弃物等不同下垫面上累积的有机物、病原体、重金属、油脂等各类污染物，而降解径流中所携带的污染物几乎都集中在初期几毫米雨水中。如果城市初期雨水未经处理、直排进入受纳水体，对城市河湖水环境质量和居民生活造成严重影响。

目前，城市初期雨水的处理技术措施主要包括源头分散控制和收集调蓄处理两类：源头分散控制采取绿地下渗、地面透水等技术延长雨水径流时间，在初期雨水进入管道前对污染物进行就地拦截减量；但由于城市降雨随机性强、偶然性大，源头分散控制若要进行普遍实施，需耗巨资对城市路面进行大规模重建，且下透水层长期运行后堵塞难清理，处理效果难以长久维持。收集调蓄处理则利用雨水储罐、蓄水池、调蓄池等设施将初期雨水收集储蓄，待雨季过后再利用处理设施处理；然而调蓄池占地面积大，实际应用受空间限制大，难于管理和推广应用。因此，亟需研发和设计污染物去除效果高、不受空间限制、造价低、易于管理且可大规模推广应用的城市初期雨水处理方法。

发明内容

本发明提供一种城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其目的在于克服上述现有初期雨水处理方法存在的缺陷，借助地下雨水管涵突破地面空间限制，在城市排水管涵底部安装初期雨水净化箱，在初期雨水流经时，水体中污染物被箱体内多孔材料-微生物耦合载体吸附，逐级降解去除，降低初期雨水污染水体，有效解决城市初期雨水污染问题；在降雨中后期大量雨水流经时，所置净化箱不影响管涵正常排水功能。

本发明的技术解决方案：一种城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其结构包括净化箱、箱体边框、拦截网、三角加固架、净污载体、固定套环、手把、顶盖、卡扣；其中净化箱是一前后侧面为弓形，底面弯曲成圆弧形的箱体，箱体边框设于净化箱的各边缘，拦截网铺设于净化箱的弧形底面和侧面上，三角加固架设于净化箱的弓形侧面中央，净污载体填充于净化箱中；固定套环设于净化箱的底部，1对手把对称设于净化箱顶部的左右两侧，顶盖的一侧通过1对合页与净化箱顶部后侧边相连接，另一侧与净化箱顶部前侧边通过1对卡扣连接固定。

进一步的，所述的箱体边框和三角加固架材质为不锈钢丝，拦截网和顶盖使用PVC塑料网；所述固定套环为不锈钢材质，固定套环焊接于净化箱弧形底部的箱体边框上，每个净化箱有4个固定套环，分布在净化箱的前后两侧。

进一步的，所述的净化箱通过4根固定杆分别穿过净化箱箱体底部的4个固定套环安装于城市排水的管涵的底部，每根固定杆的底部通过1个固定铆钉垂直固定在管涵的内壁上；净化箱的尺寸根据拟安装的管涵尺寸对应设计，其弧形底部与管涵底部弧形内壁形状紧密贴合，；固定杆为不锈钢材质，直径小于固定套环内径，每个净化箱用4根固定杆进行固定，固定杆间距与位置与净化箱上的固定套环的位置相对应。

进一步的，所述的顶盖经合页与箱体连接并转动开合，顶盖打开后，将净污载体填充于净化箱中，顶盖放下后用卡扣将净化箱关闭；安装一段时间后，当净污载体净污性能降低时，打开顶盖对净污载体进行替换更新；所述净污载体为负载微生物的多孔净污材料，其中所负载微生物为特异性降解油脂的功能降解菌，或对有机污染物具有广谱降解效果的降解菌，其负载方法为共培养法和吸附-包埋联用法；多孔净污材料为多孔陶粒、活性炭、沸石或纤维球中的一种或几种的混合材料。

城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置的安装方法，具体包括如下步骤：选择靠近雨水管涵检修井的管涵为装置安装位置，根据拟安装的管涵尺寸制作净化箱；安装人员在非降雨时期经检修井将净化箱通过手把搬运至管涵底部，根据净污箱的尺寸及其固定套环的位置，用固定铆钉在检修井下方的管涵底部内壁上安装4个固定杆，将填充净污载体的净化箱底部的4个固定套环分别与4根固定杆嵌合连接，净化箱的弧形底部与管涵底部弧形内壁贴合，即安装完毕；根据需要在管涵中安装若干个城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，并根据地面雨水汇集区域污染特征在雨水管涵输运路径上选择应用具有特异性降解能力的净化载体。

本发明的技术优点在于：

（1）污染物降解去除装置安装在输水管涵中，在初期雨水管网输送过程中对污染物逐级消减，不占地面空间；

（2）渗滤箱装有多孔材料-微生物耦合载体，可通过物理吸附、生物降解等方式对初期雨水中多种污染物进行降解去除，降解效率高；

（3）降雨初期小雨量时，水体流经管涵底部渗滤箱发挥渗滤去除作用，降雨中后期大雨量时水体仍可通过管涵排出，不影响原有管涵的排水能力；

（4）渗滤箱安装拆卸简单，内部填充载体可替换更新、回收再用；

（5）实施费用低、维护管理容易、可大范围推广应用。

附图说明

附图1是本发明装置中净化箱的结构立体图。

附图2是本发明装置中净化箱的结构俯视图。

附图3是本发明装置在城市排水管涵中的放置位置示意图。

附图4是本发明装置安装于城市排水管涵中的结构剖视图。

图中的1是净化箱、2是箱体边框、3是拦截网、4是三角加固架、5是净污载体、6是固定套环、7是手把、8是顶盖、9是卡扣、10是管涵、11是固定杆、12是固定铆钉、13是检修井。

具体实施方式

下面根据附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1~图2所示的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其结构包括净化箱1、箱体边框2、拦截网3、三角加固架4、净污载体5、固定套环6、手把7、顶盖8、卡扣9；其中净化箱1是一前后侧面为弓形，底面弯曲成圆弧形的箱体，箱体边框2设于净化箱1的各边缘，拦截网3铺设于净化箱1的弧形底面和侧面上，共同构成净化箱1的基本形状；三角加固架4设于净化箱1的弓形侧面中央，净污载体5填充于净化箱1中；4个固定套环6对称设于净化箱1的底部，1对手把7对称设于净化箱1顶部的左右两侧，顶盖8的一侧通过1对合页与净化箱1顶部后侧边相连接，另一侧与净化箱1顶部前侧边通过1对卡扣9连接固定。

所述的净化箱1制作时根据拟安装管涵尺寸设计，净化箱1的弧形底部与管涵10底部弧形内壁紧密贴合，净化箱长度优选为管道直径的1/2~2/3，宽度优选10 cm~15 cm，弧形中心距顶部高度优选为管涵内径的1/10~1/5。

所述的箱体边框2材质优选为不锈钢丝，拦截网3和顶盖8优选使用PVC塑料网，网孔孔径范围为0.5 cm~1 cm；拦截网3与箱体边框2结合成形后，再用三角加固架4对净化箱主体进行加固，三角固定架材质优选为不锈钢丝；所述手把7用于工作人员将净化箱1整体抬起搬运。

所述的顶盖8经合页与箱体连接，顶盖8打开后，将净污载体5填充于净化箱1中，顶盖8放下后用卡扣9将净化箱关闭；运行一段时间，当净污载体5净污性能降低时，可打开顶盖8对净污载体5进行替换更新。

所述净污载体5优选负载微生物的多孔净污材料，所负载微生物可根据区域主要污染特征选择：如初期雨水中油脂类污染水平较高，可选择特异性降解油脂的功能降解菌，也可选择对有机污染物具有广谱降解效果的降解菌；负载方法优选共培养法和吸附-包埋联用法，多孔净污材料优选多孔陶粒、活性炭、沸石、纤维球等，当初期雨水流经时，净污载体5的高孔隙率、大比表面积、强吸附性可将水体中污染物吸附到载体表面，然后载体表面所负载的降解菌对污染物进行高效降解去除。

所述固定套环6材质优选不锈钢，内径范围为0.9~1.3 cm，固定套环6焊接于净化箱1弧形底部的箱体边框2上，每个净化箱1有四个固定套环6，分布在箱体前后两侧。

如图3~图4所示，所述的净化箱1通过4根固定杆11分别穿过净化箱1箱体底部的4个固定套环6安装于城市排水的管涵10的底部，每根固定杆11的底部通过1个固定铆钉12垂直固定在管涵10的内壁上；净化箱1可根据净水标准需要在管涵10内沿水流方向依次安装多个，优选安装于检修井13下方区域的前后两侧。

所述固定杆11优选材质为不锈钢，直径小于固定套环6内径，高度优选10~20cm；每个净化箱1用4根固定杆11进行固定，固定杆11间距与位置与净化箱1上的固定套环6的位置相对应。

城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置的安装方法，具体包括如下步骤：

1）选择靠近雨水管涵检修井13的雨水管涵10为装置安装位置，根据拟安装的管涵10尺寸制作净化箱1，箱体高度占管涵内径的1/15~1/10；

2）安装人员在非降雨时期经检修井13将净化箱1通过手把7搬运至输水管涵10底部，根据净污箱1的尺寸及其固定套环6的位置，用固定铆钉12在距检修井13约0.5m的管涵底部内壁上安装4个固定杆11，将填充净污载体5的净化箱1底部的4个固定套环6分别与4根固定杆11嵌合连接，净化箱1的弧形底部与管涵10底部弧形内壁贴合，即安装完毕；

3）根据需要在雨水管涵10中安装若干个城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，并根据地面雨水汇集区域污染特征在雨水管涵输运路径上选择应用具有特异性降解能力的净化载体5。

在降雨初期，初期雨水流经安装于管涵10底部的多个净污箱1时，水体中的污染物被净化箱1中的净污载体5吸附拦截并进一步降解去除，然后再排入汇水河流，实现了初期雨水在地下管涵输运过程中的污染减量；而在降雨中后期，雨量增大时，大量水体可通过管涵中净污箱1上方空间排水，不影响管涵10的正常排水功能。在装置运行一段时间后，安装人员可经地面检修井13再次进入，取下净污箱1，打开顶盖8的卡扣9，对其净污载体5进行替换更新，确保净化效果的高效性和持久性，回收的净污载体5可冲洗后再次进行表面微生物负载，实现循环使用。

本发明基于多孔载体及微生物净污技术，在城市雨污分流制的雨水管涵中安装污染物去除净化箱，其中填充负载高效降解菌的净污载体，在降雨初期雨量较小时，水体流经管涵底部净化箱，污染物经多孔材料吸附拦截和材料表面微生物降解去除；在降雨中后期雨量增加时，大量雨水通过管涵中净化箱上方空间排出，不影响管涵正常的排水功能；运行一段时间后，如净污载体净污性能下降，可对净污载体进行替换更新，保持高效净化效果。

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施步骤，目的在于使本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

实施例

一种城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，应用于雨污分流制城市排水系统的雨水管涵中，管涵内径为2m，该区域初期雨水中多环芳烃污染水平较高；其结构包括净化箱1、箱体边框2、拦截网3、三角加固架4、净污载体5、固定套环6、手把7、顶盖8、卡扣9；其中，净污载体5填充于净化箱1中，盖上顶盖8后用卡扣9将净化箱1闭合，净化箱1安装时，箱体上的固定套环6通过管涵10底部的固定杆11将净化箱1安装在管涵底部；箱体中所填充的净污载体5可通过开启顶盖8替换更新。

所述净化箱1主体部分有箱体边框2、拦截网3、顶盖8组成，箱体边框2材质为直径为3mm的不锈钢丝，拦截网3和顶盖8使用网孔孔径为0.5cm的PVC塑料网；净化箱1底部为弧形，与直径2m的圆形管涵底部弧形内壁紧密贴合，净化箱1长度为1.2 m，宽度为10 cm，弧形中心距顶部高度为20 cm；拦截网3与箱体边框2结合成形后，再用直径为3mm的不锈钢丝三角加固架4对净化箱主体进行加固。顶盖8经合页与箱体连接，顶盖8打开后，将净污载体5填充于净化箱1中，顶盖8放下后用卡扣9将净化箱关闭；运行一段时间，当净污载体5净污性能降低时，可打开顶盖8对净污载体5进行替换更新。

所述净污载体5为负载多环芳烃降解菌的活性炭，负载方法为共培养法，当初期雨水流经时，净污载体5的高孔隙率、大比表面积、强吸附性可将水体中污染物吸附到载体表面，然后载体表面所负载的降解菌对水体中多环芳烃进行高效降解去除。

所述固定套环6材质为不锈钢，内径为1.0 cm，固定套环6焊接于净化箱1弧形底部的箱体边框2上，每个净化箱1有4个固定套环6，分布在箱体前后两侧。

所述固定杆11材质为不锈钢，直径为0.9 cm，高度为15 cm，用固定铆钉12垂直于地面固定在管涵内壁上，每个净污箱5用4根固定杆11进行固定，固定杆11间距和在管涵内壁上的位置与净化箱5上的固定套环6相匹配。

一种城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置适用于雨污分流制城市排水系统，选择靠近雨水管道检修井13的雨水管道为装置安装位置，根据拟安装管道尺寸制作净化箱1，安装人员在非降雨时期经检修井13靠近输水管涵10，根据净污箱1的尺寸及其固定套环6的位置，用固定铆钉12在距检修井13约0.5m的管涵底部内壁上安装4个固定杆11，将填充净污载体5的净化箱1用固定套环6与固定杆11嵌合连接，净化箱1弧形底部与管涵10底部弧形内壁贴合，即为安装完毕；在降雨初期，初期雨水流经安装于管涵底部的多个净污箱1时，水体中的污染物多环芳烃被净化箱1中的净污载体5吸附拦截并进一步降解去除，然后再排入汇水河流，实现了初期雨水在地下管涵输运过程中的污染减量；而在降雨中后期雨量增大时，大量水体可通过管涵中净污箱1上方空间排水，不影响管涵10的正常排水功能。在装置运行一段时间后，安装人员可经地面检修井13再次进入，取下净污箱1，打开顶盖8的卡扣9，对其净污载体5进行替换更新，确保净化效果的高效性和持久性，回收的净污载体5可冲洗后再次进行表面微生物负载，实现循环使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是包括净化箱（1）、箱体边框（2）、拦截网（3）、三角加固架（4）、净污载体（5）、固定套环（6）、手把（7）、顶盖（8）、卡扣（9）；其中净化箱（1）是一前后侧面为弓形，底面弯曲成圆弧形的箱体，箱体边框（2）设于净化箱（1）的各边缘，拦截网（3）铺设于净化箱（1）的弧形底面和侧面上，三角加固架（4）设于净化箱（1）的弓形侧面中央，净污载体（5）填充于净化箱（1）中；固定套环（6）设于净化箱（1）的底部，1对手把（7）对称设于净化箱（1）顶部的左右两侧，顶盖（8）的一侧通过1对合页与净化箱（1）顶部后侧边相连接，另一侧与净化箱（1）顶部前侧边通过1对卡扣（9）连接固定。

2.根据权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述的箱体边框（2）和三角加固架（4）材质为不锈钢丝，拦截网（3）和顶盖（8）使用PVC塑料网，网孔孔径范围为0.5 cm~1 cm。

3.根据权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述固定套环（6）为不锈钢材质，内径范围为0.9~1.3 cm，固定套环（6）焊接于净化箱（1）弧形底部的箱体边框（2）上，每个净化箱（1）有4个固定套环（6），分布在净化箱（1）的前后两侧。

4.根据权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述的净化箱（1）通过4根固定杆（11）分别穿过净化箱（1）箱体底部的4个固定套环（6）安装于城市排水的管涵（10）的底部，每根固定杆（11）的底部通过1个固定铆钉（12）垂直固定在管涵（10）的内壁上。

5.根据权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述的净化箱（1）的尺寸根据拟安装的管涵（10）尺寸对应设计，其中净化箱（1）的弧形底部与管涵（10）底部弧形内壁形状紧密贴合，净化箱（1）的长度为管涵（10）直径的1/2~2/3，宽度为10 cm~15 cm，净化箱（1）侧面底边弧形中心距其顶边高度为管涵（10）内径的1/10~1/5。

6.根据权利要求4所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述固定杆（11）为不锈钢材质，直径小于固定套环（6）内径，高度为10~20cm；每个净化箱（1）用4根固定杆（11）进行固定，固定杆（11）间距与位置与净化箱（1）上的固定套环（6）的位置相对应。

7.根据权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述的顶盖（8）经合页与箱体连接并转动开合，顶盖（8）打开后，将净污载体（5）填充于净化箱（1）中，顶盖（8）放下后用卡扣（9）将净化箱（1）关闭；安装一段时间后，当净污载体（5）净污性能降低时，打开顶盖（8）对净污载体（5）进行替换更新。

8.根据权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，其特征是所述净污载体（5）为负载微生物的多孔净污材料，其中所负载微生物为特异性降解油脂的功能降解菌，或对有机污染物具有广谱降解效果的降解菌，其负载方法为共培养法和吸附-包埋联用法；多孔净污材料为多孔陶粒、活性炭、沸石或纤维球中的一种或几种的混合材料。

9.如权利要求1所述的城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置的安装方法，具体包括如下步骤：

1）选择靠近雨水管涵检修井（13）的管涵（10）为装置安装位置，根据拟安装的管涵（10）尺寸制作净化箱（1），箱体高度占管涵内径的1/15~1/10；

2）安装人员在非降雨时期经检修井（13）将净化箱（1）通过手把（7）搬运至管涵（10）底部，根据净污箱（1）的尺寸及其固定套环（6）的位置，用固定铆钉（12）在距检修井（13）约0.5m的管涵底部内壁上安装4个固定杆（11），将填充净污载体（5）的净化箱（1）底部的4个固定套环（6）分别与4根固定杆（11）嵌合连接，净化箱（1）的弧形底部与管涵（10）底部弧形内壁贴合，即安装完毕；

3）根据需要在管涵（10）中安装若干个城市初期雨水管涵输送过程污染物逐级降解去除装置，并根据地面雨水汇集区域污染特征在雨水管涵输运路径上选择应用具有特异性降解能力的净化载体（5）。