CN111003805A - 一种用于河道排污口的原位分流治理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于河道排污口的原位分流治理系统，以及应用该系统进行河道排污口的原位分流治理的方法。本发明采用在沿岸设置隔离装置，使排污口污水和河水隔离分流，高污染负荷污水在河岸和隔离装置内流动，在隔离区域内设置导流装置，曝气增氧、微生物强化降解、水生植物浮岛等区域，降解、转化污染物，大幅降低污染负荷，在汇流入河道后，水体污染物指标达到排放标准。该技术可在有排污口的各类河道中使用，广泛适用于各类未能截污纳管的水体治理，简单、高效，且不影响河道功能。

Description

一种用于河道排污口的原位分流治理系统和方法
技术领域
本发明属于污染水体治理及生态环境修复技术领域，具体涉及一种用于河道排污口的原位分流治理系统和方法。
背景技术
随着城乡规模和经济社会的发展，河道被不同程度地污染。一些河道因存在不同程度的富营养化，使得水体生态变化，最终成为黑臭水体，导致一系列生态环境问题的产生。其中，城乡生活污水的排放是主要的影响因素，也是水环境污染治理需要首先解决的问题。
当前，截污纳管是城乡生活污水最为有效的控制和治理方法，该方法通过将生活污水接入市政管网，然后进入污水处理厂进行统一处理，这种处理方式也是目前我国城乡环境治理和水环境污染控制的主要发展方向。然而，随着城区的不断扩大，市政管网以及统一处理站的建设需要巨大的经济投入。并且，由于区域经济发展的不平衡，考虑到处理难度和成本，使得污水统一处理在不少区域难以得到有效实施。此外，一些分散的小微排污口，因为所处环境的复杂性，难以实施截污纳管。生活污水的治理仍面临诸多的技术问题。
排污口的高浓度生活污水，在理化性质、污染负荷等方面与原位水体存在较大差距，在治理方式上，也有较大的不同。已有的河道污水处理技术中，对不同污染物浓度的河道原位污水，采用不同的处理方式已经成为共识，如公开号为CN104609664A的中国专利公开了一种光催化水生态综合治理河道的方法，其对外源污水的处理是采用自排污口向下游方向，在河道中沿岸设置隔水屏，形成导流槽，避免排污口出水被河水稀释，通过在导流槽中设置微生物接触氧化区、光催化区和植物区，从而在河道治理过程中，实现对排污口出水的分类治理。然而，该技术方案对排污口出水缺乏预处理，因而在通用性和污水处理效率上有所缺陷，与此同时，该方法未能考虑排污口出水量的变化可能导致的设施破坏，因而在不同状况河道的应用中有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种应用范围广、处理效率高的用于河道排污口的原位治理系统以及方法。
本发明的第一个目的在于提供一种用于河道排污口的原位分流治理系统。
作为优选，所述系统包括隔离装置和处理净化区，所述隔离装置设置在河道中并围隔排污口，将河道划分为主流通道和处理净化区，其中，在所述处理净化区靠近排污口的位置设有用于调节水流或增加污水溶氧的导流装置。
具体而言，根据排污口的位置在河道中沿河岸布设离岸一定宽度的隔离装置，将河岸排污口围隔在隔离装置内，使排污口排出的污水在隔离装置内流动，从而实现排污口污水与河道原位水体的隔离分流，隔离装置与河岸围隔形成了用于对污水进行净化处理的处理净化区。
当排污口排水量较大时，水流冲击隔离装置会导致隔离装置被冲散或破坏，存在水流冲击破坏隔离装置的缺陷；另一方面，本发明的技术方案因地制宜地在事实上采用A2O(厌氧-缺氧-好氧)处理工艺，即排污管道为厌氧区，进而通过适当处理使排污口排出的污水形成缺氧环境和好氧环境，以实现高效、可靠的污水原位处理。
设置于排污口的导流装置一方面用于调节排污口排出的污水的水流压力或冲击力，防止由于降雨或者短期大量用水导致的水量大增，保障水流冲击力负荷较小，保证隔离装置不会被冲击力较大的污水冲散或破坏，另一方面用于对排污口排出的污水进行动力搅拌，增加污水中的溶氧量，在处理区域形成微好氧的环境，便于污水的后续进化处理。
作为优选，所述导流装置由垂直于河底平面安装的主轴和安装于主轴上的导流叶片组成，所述导流装置设置于正对排污口出水的位置。
作为优选，所述导流叶片为对称的4叶、6叶或8叶，导流叶片的结构不受限制，例如为同向回弯的弧形叶片。叶片焊接在中空管上，之后安装在固定于排污口的主轴上，一方面，从排污口排出的污水产生的水流压力和冲击力会带动导流装置的导流叶片自行旋转，从而带动污水转动，发挥改变水体流向、缓解水流冲击力和动力搅拌增加溶氧的作用，此时导流装置及其安装应满足能够抗击水流较大冲击的强度的要求；另一方面，当排污口水流较小时，可以在导流装置上配备动力装置，以便在水流冲击力不足导流装置不能自行旋转时搅动水体。
作为优选的方案，通过在导流装置顶端加装可使导流叶片转动的驱动电机来产生动力。
作为优选，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点向隔离装置开口方向偏移的河底平面。
进一步地，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点到排污口边缘1/3至1/2位置的河底平面，这种设置可使排污口的水流能直接的冲击导流叶片，以产生旋转，从而起到改变流向和搅动水体的目的。
作为优选，所述导流装置的导流叶片旋转所形成的圆的半径大于排污口直径的3/4，这种设置可使导流装置中心轴的安装位置虽然偏离排污口中心点，但导流叶片旋转所形成的圆的直径仍然不小于排污口的直径。
作为优选，所述隔离装置由固定桩、防水布、坠重物和浮体组成，浮体浮于水面，坠重物沉入河底围隔形成一端封闭，一端开口的处理净化区，即所述隔离装置具有封闭端和开放端，隔离装置之内形成一端封闭，一端开口的处理净化区。在静态的水体中，其封闭端和开放端可根据河岸环境灵活确定，在流动的水体中，其封闭端为逆水流方向，开放端为顺水流方向，封闭端将排污口完整包含在内即可。
作为优选，用于形成隔离装置的固定柱包括木桩，毛竹等，防水布包括无纺布、尼龙布、高密度纤维布或弱透水油布等，坠重物包括石块、石笼、沙袋等，通过在合适区域的水体内固定固定柱，将防水布的一端悬挂于固定柱，防水布的另一端连接坠重物使其沉入水底并固定其根部形成隔离装置。
为保持防水布漂浮并保持竖直状态，作为优选的方案，在防水布上设有浮体。任何能够漂浮于河水的结构均能够作为浮体，比如浮板，浮球、漂浮圈等。浮体通过张紧件连接于防水布上，张紧件为绳、带或者连接板、连接片等。
作为优选，所述处理净化区包括设置于导流装置之后的曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区或水生植物浮岛区。上述区域对排污口出水进行强化处理，实现污染物的转化和降解，高污染负荷污水在处理净化区经降解、转化后，在汇流入河道后，污染负荷大幅降低，从而达到降解排污口水体中有机物含量的实际效果。
其中，曝气增氧区由设置在岸上的曝气机、导气管和终端的微孔曝气管组成，曝气机采用市售的风压满足本系统设置区域水深要求，风量大于100L/min的曝气机，导气管采用适合曝气机连结口径的加厚PVC管，终端的微孔曝气管在曝气增氧区平行于河岸等距离铺设2条，离河底高度约15cm，在两条管的中间位置断开并通过接头连结到导气管上。曝气机开动后，对该区域进行曝气，提高污水含氧量，起到强力降解COD和氨氮的作用。
进一步地，通过设置净水微生物投放装置形成微生物强化降解区，例如所述净水微生物投放装置为用PVC管在管壁均匀打孔后制成的投菌管，在使用时向管内投加固定化净水微生物，或者在岸边设置装有液体净水菌剂的贮菌捅，通过软管插入投菌管中，向水体缓慢释放菌剂。
作为优选方案，微生物强化降解区所用微生物菌剂，可为市售的具有COD和氨氮降解功能的液态菌剂或者粉剂，进行持续流加，也可为能缓释的固定化净水功能菌剂，优先选用申请人已授权专利：一种长效净水胶囊及其制备方法(ZL201510233776.2)中公布方法制备的长效净水胶囊，其用量根据排污口出水污染负荷进行调整。
立体弹性填料区为微生物附着的基质，优选立体弹性填料为立体填料框，该填料框的长度单个尺寸为1米，宽度为隔离装置到河岸距离的85％，深度为平均水深减去15cm，底部四角设置高于曝气管的支架，填料框的个数视设置的立体填料区的长度而定，填料的纤维束可增加微生物的附着面积，为微生物生长提供载体。
水生植物浮岛优选由根系发达、光合效率和根系泌氧能力强的植物组成，可以采用单种植物也可以采用多种植物混合种植的形式。优选植物为美人蕉、旱伞草、鸢尾、菖蒲、刺果泽泻、水葱、紫芋、菰、狐尾藻等。水生植物的选取根据待处理水体水质的污染程度的不同，采用不同组合的水生植物，对挺水植物，采用浮盆种植，对浮水植物，采用PVC管和渔网制作的浮框种植。
作为优选的一种方案，在处理净化区向隔离装置开口方向，设置的曝气增氧区域为底曝气，微生物强化降解、立体弹性填料区可重合曝气区域，设置在其上，也可单独分开，依次设置，在实际应用中，也可根据实际情况调整微生物强化降解区和立体弹性填料区的位置。
作为优选的一种实施方式，所述曝气增氧区设置于微生物强化降解区和/或立体弹性填料区之下。
作为优选的另一种实施方式，所述曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区或水生植物浮岛区为沿污水流动方向依次设置。
作为优选，隔离装置离河岸的宽度0.8～1.2米之间，作为优选方案，隔离装置形成的隔离区域(即处理净化区)的长度，以排污口日均总流量、污染负荷、河道水深、隔离装置离岸的宽度等参数计算，使排污口排出污水在隔离装置内(即处理净化区内)停留时间不小于10小时。
作为优选，在所述隔离装置外侧毗邻河道主流通道的区域还布置有水生植物浮岛区，使得经净化处理后的污水或从隔离装置中可能渗出的少量污水进行进一步净化。
本发明的第二个目的在于提供一种用于河道排污口的原位分流治理方法。
作为优选，所述用于河道排污口的原位分流治理方法，包括以下步骤：
(1)根据排污口位置，在河道中沿河岸布设隔离装置，形成围隔排污口的处理净化区；
(2)在处理净化区靠近排污口的位置设置导流装置，其中，所述的导流装置由垂直于河底平面安装的主轴和安装于主轴上的导流叶片组成，所述导流装置设置于正对排污口出水的位置；
(3)在处理净化区的导流装置之后布设曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区和水生植物浮岛区。
作为优选，步骤1)中，所述隔离装置由固定桩、防水布、坠重物和浮体组成，浮体浮于水面，坠重物沉入河底形成一端封闭，一端开口的处理净化区。
作为优选，步骤2)中，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点向隔离装置开口方向偏移的河底平面。
作为优选，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点到排污口边缘1/3至1/2位置的河底平面，通过导流叶片的旋转带动污水转动。
作为优选，步骤3)中，所述曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区和水生植物浮岛区为沿污水流动方向依次设置，或，所述曝气增氧区设置于微生物强化降解区和/或立体弹性填料区之下。
本发明将排污口排出的污水与河道流水分隔，污水经导流装置动力搅拌后形成微好氧(缺氧环境)环境，经曝气增氧区形成好氧环境，之后流经微生物强化降解区由微生物分解，再经立体弹性填料区沉降，然后由下游水生植物浮岛进一步净化后排至主流河道。
本发明的第三个目的在于提供一种用于河道排污口的原位分流治理系统中的导流装置。
作为优选，所述导流装置由垂直于河底平面安装的主轴和安装于主轴上的导流叶片组成，所述导流装置设置于正对排污口出水的位置，通过导流叶片的旋转带动污水转动。
作为优选，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点向隔离装置开口方向偏移的河底平面。
作为优选，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点到排污口边缘1/3至1/2位置的河底平面。
作为优选，所述导流装置的导流叶片旋转所形成的圆的半径大于排污口直径的3/4。
本发明的导流装置可以适用于多种多样的原位治理系统中，实现对排污口污水水流的调节和增加溶氧，具有结构简单、操作方便，成本低的优点。
有益效果：
(1)本发明的原位净化处理系统通过设置导流装置，解决了水流冲击破坏隔离装置的缺陷，使该技术方案可以在大多数排污口原位应用，有效解决散乱排污口的污水处理和达标排放问题；(2)本发明的整套技术方案因地制宜地在事实上形成A2O(厌氧-缺氧-好氧)处理工艺，即在排污管道形成厌氧区，通过导流装置形成缺氧区，通过曝气增氧形成好氧区，同时增加微生物强化和后段植物吸收的区域，具有高效、可靠的污水原位处理能力；(3)本发明根据排污口的出水量和实际污染状况，以水力停留时间为核心指标，设计不同的拦截系统，既适应多种多样的原位治理环境需求，也易于标准化，具有广泛的适用性，后期维护和使用成本较低，综合效果高。
附图说明
图1是原位分流治理系统一个实施例的平面示意图。
图2是原位分流治理系统另一个实施例的平面示意图。
图3是排污口导流装置的垂面示意图。
附图标记：1排污口，2导流装置，3曝气增氧区，4微生物强化降解区，5立体填料区，6水生植物浮岛，7河岸，8隔离装置，9河道主流通道水流方向，10河道主流通道，11处理净化区，12主轴，13叶片，14河底。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明作更详细说明，但以下实施例仅是说明性的，本发明并不受这些实施例的限制。
实施例1
在浙江海宁市市郊某河道的一生活污水排污口，进行河道污染分流治理的实施。该排污口为附近村民生活污水直排口，河道正常水位时，排污口没于水下。首先测定了排污口出水的主要指标，水体温度为24.3℃，溶解氧为0.76mg/L，CODcr为67.4mg/L，氨氮为13.39mg/L。通过不同时间段流量统计，估算该排污口的排水量为测量，约为31吨/天。参考生活污水A2O处理系统的运行条件，根据该排污口的实际状况，水力停留时间应不低于10h。在排污口沿岸设置离岸1米的隔离装置，一端封闭，一端开放，开放端方向与河道水流方向一致，隔离装置与河岸之间围成的区域(即处理净化区)，高度以河水平面计，近岸水深平均为0.65米，则隔离装置的长度不低于19.9米，实际安装长度约为24m。
隔离装置由固定桩、尼龙布、坠重物和浮球组合制成，隔离装置完成后，在排污口正对区域垂直安装旋转导流装置，排污口实际直径为40cm，导流装置的导流叶片为对称6叶片，直径为60cm；导流装置的主轴相对于排污口中心点，向隔离装置开口方向偏离约10cm；因该排污口正常时间水量波动较大，水流速度不足，导流装置顶端加装可使导流叶片转动的动力装置，转速约为15转/分钟。
在旋转导流装置下游5m-15m区域，沿河底高度15cm铺设长度约10m的微孔曝气管，曝气管和支管连接后，与连接涡旋风机的主管相接。在微孔曝气管安装完成后，在该区域之上前5m，距离河底20cm的高度，垂直安装用PVC管在管壁均匀打孔后制成的投菌管，投菌管开口向上，高度为80cm，并排放置2根，间距1m，共计12支。在开始运行后，向管内加入事先制备的长效净水胶囊。在该区域之上后5m，安装立体填料框，单个尺寸为长1m、宽0.85m、高45cmm，共计5个，框内立体填料的密度为间隔10cm。
在污水隔离栅内，曝气增氧区后相连位置，放置中间为鸢尾，两边为狐尾藻的组合植物浮岛，浮岛的下面悬挂生态基，在污水隔离栅外面，安装狐尾藻和圆币草相间隔的浮水浮岛。
建设完成后，运行约20天后，在排污口和隔离装置尾端与河道主流通道的河水交汇区域进行水质连续监测，获得数据显示，相对于排污口出水，尾端水体中CODcr的去除率为51.63％，氨氮去除率为64.90mg/L。
本发明的河道排污口的原位分流治理系统和方法采用“水中治水”的方式以及A2O(厌氧-缺氧-好氧)处理工艺，不仅能使受污染河道得到净化并且不影响河道功能。本发明无需大型机械，无需复杂的项目建设，运行稳定。本发明适用于多种污染水体治理，特别适用于具有河道排污口的河道治理，静止水体、缓流水体、流动水体以及无固定流速、流向的水体等多种污染水体的治理适用本发明。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (19)

1.一种用于河道排污口的原位分流治理系统，所述系统包括隔离装置和处理净化区，所述隔离装置设置在河道中并围隔排污口，将河道划分为主流通道和处理净化区，其中，在所述处理净化区靠近排污口的位置设有用于调节水流或增加污水溶氧的导流装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导流装置由垂直于河底平面安装的主轴和安装于主轴上的导流叶片组成，所述导流装置设置于正对排污口出水的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点向隔离装置开口方向偏移的河底平面。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点到排污口边缘1/3至1/2位置的河底平面。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述导流装置的导流叶片旋转所形成的圆的半径大于排污口直径的3/4。
6.根据权利要求2至5任一项所述的系统，其特征在于，所述导流装置连接有用于使其转动的动力装置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述隔离装置由固定桩、防水布、坠重物和浮体组成，浮体浮于水面，坠重物沉入河底围隔形成一端封闭，一端开口的处理净化区；所述处理净化区包括设置于导流装置之后的曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区或水生植物浮岛区。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区或水生植物浮岛区为沿污水流动方向依次设置，或，所述曝气增氧区设置于微生物强化降解区和/或立体弹性填料区之下。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述隔离装置离河岸的宽度为0.8～1.2米，所述处理净化区的长度以使污水在处理净化区停留时间不小于10小时设计。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述隔离装置外侧毗邻河道主流通道的区域还布置有水生植物浮岛区。
11.一种用于河道排污口的原位分流治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据排污口位置，在河道中沿河岸布设隔离装置，形成围隔排污口的处理净化区；
(2)在处理净化区靠近排污口的位置设置导流装置，其中，所述的导流装置由垂直于河底平面安装的主轴和安装于主轴上的导流叶片组成，所述导流装置设置于正对排污口出水的位置；
(3)在处理净化区的导流装置之后布设曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区和水生植物浮岛区。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述隔离装置由固定桩、防水布、坠重物和浮体组成，浮体浮于水面，坠重物沉入河底形成一端封闭，一端开口的处理净化区。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点向隔离装置开口方向偏移的河底平面。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点到排污口边缘1/3至1/2位置的河底平面，通过导流叶片的旋转带动污水转动。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述曝气增氧区、微生物强化降解区、立体弹性填料区和水生植物浮岛区为沿污水流动方向依次设置，或，所述曝气增氧区设置于微生物强化降解区和/或立体弹性填料区之下。
16.一种用于河道排污口的原位分流治理系统中的导流装置，其特征在于，所述导流装置由垂直于河底平面安装的主轴和安装于主轴上的导流叶片组成，所述导流装置设置于正对排污口出水的位置，通过导流叶片的旋转带动污水转动。
17.根据权利要求16所述的导流装置，其特征在于，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点向隔离装置开口方向偏移的河底平面。
18.根据权利要求17所述的导流装置，其特征在于，所述导流装置的主轴设置于相对于排污口的中心点到排污口边缘1/3至1/2位置的河底平面。
19.根据权利要求16所述的导流装置，其特征在于，所述导流装置的导流叶片旋转所形成的圆的半径大于排污口直径的3/4。
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