CN112663753B - 一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，包括设在河道边步行道下方的储水槽，储水槽在横断面上分为第一区域、第二区域及第三区域；第一区域与第二区域上部连通，第一区域上部设有将步行道的雨水接入第一区域的第一喇叭口，第一喇叭口下方通过细直管连接有第二喇叭口，细直管周边悬吊有内装第一填料的金属笼，第一喇叭口侧边连接有内装过硫酸钠颗粒的加药管；第二区域设有第二填料并与第三区域底部相通；第三区域上端设置有排水口，挡水墙与河沿之间设有高分子结构的海绵填料，河底设有将河水泵入第一区域的潜水泵。本发明利用土壤渗透作用，可以将水中的微生物残余物、颗粒物等完全去除，使得河水得以清洁干净。

Description

一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置。

背景技术

海绵城市，就是能够像海绵一样吸水的城市。这样的城市，能够最大程度地留住雨水。具体来说，就是在城市小区里布置若干地块，用吸水材料建设，作为海绵体，平时是市民的休闲公园，暴雨的时候就作为蓄水的地方。无论是泥地、草地还是树林、湖泊，都能吸收大量雨水。这样，可以把水消化在本地，避免汇集到一起形成洪水。当大量的雨水都被海绵体吸收之后，城市的积水也就无从谈起。那些被海绵体充分吸收的雨水还可以再次利用，如浇花、洗车等，在一定程度上可以缓解水资源紧张局面。

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。城市河流“黑臭”现象是一种生物化学现象，水体中有机物质的厌氧分解，有机质在分解过程中将消耗水中溶解的大量氧气致使水域呈缺氧状态，影响水体中鱼类及其他水生生物的正常发育和生长，严重的还会引起鱼类等水生生物以及需要氧气的微生物缺氧而大量死亡，致使水生生物和水鸟等绝迹，破坏河流生态系统。

目前我国部分城市已经建成一部分海绵城市设施，这些设施在截留雨水和净化雨水的过程中起到了重要作用。但在解决内涝的问题上，城市河道也是重要的组成部分，但目前城市河道由于多种原因污染严重，带来很多问题。海绵城市设施只有在下雨期间起囤水功能，如果将海绵城市设施和黑臭水体处置相结合起来，则可以达到一石二鸟的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，包括设在河道边的步行道，所述的步行道下方设有沿河道方向布置的储水槽，所述储水槽在横断面上分为远离河道的第一区域、位于中间的第二区域及近河道侧的第三区域；所述第一区域与第二区域上部连通，第一区域上部设有将步行道的雨水接入第一区域的第一喇叭口，第一喇叭口下方通过细直管连接有第二喇叭口，细直管周边悬吊有内装第一填料的金属笼，第一喇叭管侧边连接有内装过硫酸钠颗粒的加药管；所述的第二区域与第三区域底部相通，第二区域内设有第二填料；所述的第三区域上端设置有排水口，与河道的河沿相距设有挡水墙，挡水墙与河沿之间的空间内设有高分子结构的海绵填料，河底设有将河水泵入第一区域的潜水泵。

具体说，所述的步行道表面铺设有透水砖，储水槽上端设有向第一区域侧倾斜的斜坡，储水槽设在斜坡下方，所述透水砖与斜坡之间填充有透水沙砾，第一喇叭口上端面与斜坡之间设有第一筛网。

进一步地，所述的细直管侧壁分别连接有支撑杆，所述金属笼通过弹簧连接在支撑杆上，金属笼下方设有金属框，所述金属框内固接有上端伸至地面的连接杆，连接杆上端安装有运动器材。

进一步地，所述的加药管与第一喇叭口侧面连接处设有第二筛网，加药管弯曲向外通到地面以上，加药管上端面设有封盖。

进一步地，所述的排水口外接河沿，河沿外侧设有楼梯状的护坡，护坡外侧外接有人行栈道，所述挡水墙位于人行栈道之下。

为节约能源，所述的步行道上靠近河道一侧设有具有发电功能的自行车运动机，自行车运动机下方埋设有存储自行车运动机所发电能并供潜水泵使用的电池。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明充分利用高分子结构的海绵填料，在雨天处理雨水，在不下雨的时候处理河水，完全自动，无需人工控制，只需要定期补充药剂过硫酸钠即可。

2、本发明采用的自动淋溶过硫酸钠的方法，可以实现过硫酸钠自动加入，并且可以根据雨水流经的量加入，雨水量越大，淋溶的量也越大。

3、氟碳铈矿粉掺杂聚合生物海绵既能促进生物生长，又能参与催化活化硫酸根自由基，对水中污染物又很好的降解作用。

4、海绵铁和锰砂之间的相互作用形成铁的水合物可以对水中颗粒进行沉淀作用，锰砂在还原条件下可以生成三价锰，三价锰比较活泼，又容易和周围的物质反应，最终生成二价锰或四价锰。

最后的土壤渗透作用可以将水中的微生物残余物、颗粒物等完全去除，河水得以清洁。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图中：1.步行道，2.透水砖，3.透水沙砾，4.斜坡，5.第一筛网，5-1.第二筛网，6.储水槽，7.第一喇叭口，8.细直管，9.第二喇叭口，10.支撑杆，11.弹簧，12.金属笼，13.第一填料，14.金属框，15.连接杆，16.运动器材，17.排污泵，18.第二填料，19.加药管，20.封盖，21.过硫酸钠颗粒，22.排水口，23.河沿，24.护坡，25.人行栈道，26.挡水墙，27.海绵填料，28.潜水泵，29.自行车运动机，30.电池。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，包括设置在河道边的步行道1，步行道1表面铺设透水砖2，透水砖2下方设置有透水沙砾3，所述透水沙砾3铺设在其下方的斜坡4上，斜坡4坡度为3％～5％，斜坡4远离河道的一端设置有第一筛网5，斜坡4下方设置储水槽6。

所述储水槽6沿着河道的长度方向设置，储水槽6的宽度根据年降雨量或雨季最大降雨量设置，该宽度可以大于步行道1的宽度延伸步行道1边的绿化带下方。所述储水槽6在横断面上分为三个区域，分别为第一区域I、第二区域II及第三区域III，其中第一区域I位于远离河道侧，第二区域II位于中间位置，第三区域III近河道侧的位置。

所述的第一区域I为沉淀区，位于第一筛网5下方设置有第一喇叭口7，第一喇叭口7的小口向下，第一喇叭口7小口连接有细直管8，细直管8下方连接第二喇叭口9，细直管8侧壁分别连接有支撑杆10，所述支撑杆10下方通过弹簧11悬挂有金属笼12，金属笼12内装有第一填料13。

位于金属笼12下方连接有金属框14，金属框14中间固接有上端伸出地面的连接杆15，连接杆15上端与设在地面上方位于路边的运动器材16相连接，当运动器材16有人使用时，下方金属笼12中的第一填料13会抖动，防止污泥沉积在第一填料13表面，第一区域I底部为锥形并连接有排污泵17，可以将第一区域I底部沉淀的污泥排出，第二区域II与第一区域I底部隔开，第二区域II内设置第二填料18，第二区域II和第三区域III底部相通。

所述第一喇叭口7的侧边连接有加药管19，加药管19和第一喇叭口7连接处设置有第二筛网5-1，加药管19弯曲向上通到地面以上，加药管19在地面设有封盖20，加药管19内装有过硫酸钠颗粒21。

所述第三区域III上端设置排水口22，排水口22外接河沿23，河沿23靠近河边设置有楼梯状的护坡24，护坡24外接人行栈道25，护坡24的最下层台阶上设有筛孔，水流可以通过；人行栈道25下设有挡水墙26，挡水墙26与河沿23之间设有高分子结构的海绵填料27，河底设置有潜水泵28，可以将河水泵入第一区域I。

所述步行道1靠近河道一侧设置有自行车运动机29，自行车运动机29具有发电功能，当有人使用时可以发电，产生的电力存在埋在下方的电池30内，电池30的电力供潜水泵28使用。

所述的第一填料13是海绵铁和锰砂混合物，将海绵铁和锰砂粉碎为粒径约1～3cm的颗粒，装入金属笼12内。

所述的第二填料18是氟碳铈矿粉掺杂聚合生物海绵，具有生物相容性。

所述氟碳铈矿粉掺杂聚合生物海绵的制作方法，具有以下步骤：

(1)、将聚醚多元醇、异氰酸酯、十二烷基苯磺酸钠和水按质量比0.6～1.3：2.0～3.0：0.1～0.4：100混合均匀，在35～45℃下进行搅拌，得到混合液A；

(2)、将壳聚糖、海藻酸钙、甘露聚糖、氟碳铈矿粉和水按照质量比1～2：1～2：3～6：4～5：100混合均匀，得到混合液B；

(3)、将混合液A、混合液B和聚酚氧树脂按照质量比3～4：1～2：0.6～0.8混合，并在130～150℃下搅拌均匀，得到混合泡沫料；将混合泡沫料陈化12～24h后，用水清洗干净，即得到氟碳铈矿粉掺杂聚合生物海绵。

其中，步骤(1)中所述聚醚多元醇的制备方法如下：将木质素与苯酚按质量比1～2:15～25混合均匀，在170～180℃下搅拌反应40～60min，反应期间匀速滴加质量为苯酚1.5倍的10wt％的氢氧化钠溶液，反应后将反应液pH值调至中性，并降温至50～60℃，向反应液中添加质量为苯酚2～3倍的甲醛、质量为苯酚0.25～0.35倍的多元醇，最后在保温条件下搅拌反应40～80min，即可制得聚醚多元醇。

使用时，本装置在雨天可以收集路边及远离路面广场的雨水，雨水经过透水砖2和透水砂砾3的过滤，顺着斜坡4流经第一筛网5，再流经第一喇叭口7，在流经第一喇叭口7的时候，有少量流经第二筛网5-1的雨水与其中的过硫酸钠颗粒21接触，溶解过硫酸钠颗粒21后的水通过细直管8进入第一区域I内，当第一区域I内水量装满后，水从第一区域I内溢流至第二区域II，在溢流过程中经过第一填料13，溶解带入的过硫酸钠颗粒21在和第一填料13接触时，发生化学反应，获得硫酸根自由基，该自由基可以将水中的有机物氧化，溢流至第二区域II的水和第二填料18接触，第二填料18是亲水且生物相容的填料，容易在其表面生长微生物，成为生物膜，残留的过硫酸钠颗粒21和第二填料18中掺杂的氟碳铈作用，继续分解成硫酸根自由基，经过生物膜处理后的水进入第三区域III，第三区域III是储水单元，经过处理后的水储存于此。

在路面上设置有两个健身器材，其中健身器材16使用时，下连着的金属框14可带动金属笼12和其中的第一填料13上下振动，去除表面沉淀的颗粒物；自行车运动机29在被使用时，可以发电，将电力存储在下方的电池30中，电池30提供潜水泵28的电力。特别地，还可以在路边设置太阳能电池板连接电池30，在晴天可以通过太阳能向电池30补充电能。

当潜水泵28将水从附近的河道中抽出，汇入第一区域I底部，从第一区域I经过第一填料13，第一填料13的铁与锰砂中二氧化锰之间紧密接触，在水中一部分铁被氧化，一部分电子转移水中形成负氧离子，一部分转移到锰砂表面形成三价锰，三价锰、负氧离子都可以对水中污染物进行降解，当水量过多溢流进入第二区域II后，生物膜中微生物对水中污染物的降解反应，如果有多余的过硫酸钠颗粒21存在，掺杂的氟碳铈可以激活生成硫酸根自由基参与降解反应，然后进入第三区域III，当第三区域III的量继续增加，则从排水口22溢流而出，经过梯状的护坡24充氧跌流，进入高分子结构的海绵填料27，海绵填料27表面生长有生物膜，最后经过土壤渗流，回到河床中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，包括设在河道边的步行道，其特征是：所述的步行道下方设有沿河道方向布置的储水槽，所述储水槽在横断面上分为远离河道的第一区域、位于中间的第二区域及近河道侧的第三区域；

所述第一区域与第二区域上部连通，第一区域上部设有将步行道的雨水接入第一区域的第一喇叭口，第一喇叭口下方通过细直管连接有第二喇叭口，细直管周边悬吊有内装第一填料的金属笼，第一喇叭口侧边连接有内装过硫酸钠颗粒的加药管；

所述的第二区域与第三区域底部相通，第二区域内设有第二填料；

所述的第三区域上端设置有排水口，与河道的河沿相距设有挡水墙，挡水墙与河沿之间的空间内设有高分子结构的海绵填料，河底设有将河水泵入第一区域的潜水泵；

所述的细直管侧壁分别连接有支撑杆，所述金属笼通过弹簧连接在支撑杆上，金属笼下方设有金属框，所述金属框内固接有上端伸至地面的连接杆，连接杆上端安装有运动器材；

所述的加药管与第一喇叭口侧面连接处设有第二筛网，加药管弯曲向外通到地面以上，加药管上端面设有封盖；

第一填料包括海绵铁颗粒和锰砂颗粒；

雨水在流经第一喇叭口的时候，部分流经第二筛网的雨水与其中的过硫酸钠颗粒接触，溶解过硫酸钠颗粒后的雨水通过细直管进入第一区域内，当第一区域内雨水装满后，雨水从第一区域内溢流至第二区域，在溢流过程中经过第一填料，溶解带入的过硫酸钠颗粒在和第一填料接触时，发生化学反应，获得硫酸根自由基，该硫酸根自由基可以将雨水中的有机物氧化，溢流至第二区域的雨水和第二填料接触，第二填料是亲水且生物相容的填料，能够在其表面生长微生物，成为生物膜，残留的过硫酸钠颗粒和第二填料中掺杂的氟碳铈作用，继续分解成硫酸根自由基，经过生物膜处理后的雨水进入第三区域，第三区域是储水单元，经过处理后的雨水储存于此；

其中，运动器材使用时，连着的金属框带动金属笼和其中的第一填料上下振动，去除表面沉淀的颗粒物。

2.如权利要求1所述的具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，其特征是：所述的步行道表面铺设有透水砖，储水槽上端设有向第一区域侧倾斜的斜坡，储水槽设在斜坡下方，所述透水砖与斜坡之间填充有透水沙砾，第一喇叭口上端面与斜坡之间设有第一筛网。

3.如权利要求1所述的具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，其特征是：所述的排水口外接河沿，河沿外侧设有楼梯状的护坡，护坡外侧外接有人行栈道，所述挡水墙位于人行栈道之下。

4.如权利要求1所述的具有海绵城市功能的黑臭水体处理装置，其特征是：所述的步行道上靠近河道一侧设有具有发电功能的自行车运动机，自行车运动机下方埋设有存储自行车运动机所发电能并供潜水泵使用的电池。

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