CN114057353B - 一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统 - Google Patents
一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114057353B CN114057353B CN202111286194.2A CN202111286194A CN114057353B CN 114057353 B CN114057353 B CN 114057353B CN 202111286194 A CN202111286194 A CN 202111286194A CN 114057353 B CN114057353 B CN 114057353B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stream
- water
- area
- flow
- denitrification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 165
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 33
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 47
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 claims description 27
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 claims description 25
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N ON=O.ON=O.ON=O.N Chemical compound ON=O.ON=O.ON=O.N JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 4
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 4
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 3
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000005442 atmospheric precipitation Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B8/00—Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
- E02B8/06—Spillways; Devices for dissipation of energy, e.g. for reducing eddies also for lock or dry-dock gates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/007—Modular design
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F7/00—Aeration of stretches of water
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，该净化系统利用自然溪流水道，通过蓄水调节区调蓄溪流水量以及沉砂，然后通过流量调节橡胶坝控制进入多级生物脱氮区的水流，并通过过流泄洪渠分流以维持水质净化系统在汛期的正常运转，进入多级生物脱氮区的水流先进入悬浮物拦截装置以拦截溪流中＞0.5mm的悬浮物，再通过多级生物脱氮区降低溪流中的氮，对受氨氮污染的溪流水进行脱氮，之后再通过多级自然复氧区对生物脱氮的出水进行复氧。该净化采用自动调节流量、无机械复氧、无需投加有机碳源，具有因地制宜，建造成本低，无需人工值守，脱氮费用低等优点，可有效净化稀土矿区受氨氮、硝酸盐氮污染溪流的水质，防治流域富营养化。
Description
技术领域
本发明属于稀土矿区水污染处理技术领域，具体属于种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统。
背景技术
南方离子型稀土矿的开采经历了池浸开采工艺和原地浸矿开采工艺。在已经淘汰池浸开采工艺中，历史遗留尾矿砂在大气降水作用下将产生含氨氮、硝酸盐氮的淋溶废水。在原地浸矿开采工艺中，矿山土壤残留的浸矿剂在大气降水作用下渗滤也会形成大量含氨氮、硝酸盐氮的尾水。上述废水从矿山尾矿、土壤淋滤出来后进入地表溪流因此稀土矿山流域的水环境污染问题较为突出。目前，对南方离子型稀土矿区尾水的处理，一般通过在地表小流域汇集区域建造污水处理站对其进行处理，但存在建造成本高、运行成本高等不足，特别是一些矿山开采结束时间比较长的矿区，其溪流水中含氨氮、硝酸盐氮的浓度比较低，建造废水处理厂对废水进行脱氮已不具备性价比。但若不对其进行治理而直接排放，氨氮废水将造成下游溪流与河流的富营养化，严重破坏生态环境，威胁人体健康。
当前，针对离子型稀土矿区中低浓度氨氮污水的处理，有部分地区会通过人工湿地的方式来进行处理，即利用人工湿地净化稀土矿区中污染溪流的低浓度氨氮，但这种方法不仅需要使用大面积的土地，而且受季节影响较大，同时还容易发生堵塞，脱氮效果也不好。因此，对离子型稀土矿区低浓度氨氮、硝酸盐氮污染的溪流亟需加以突破性改进，期望便捷高效低成本地对其进行净化处理。
发明内容
（1）要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用于稀土矿区受氨氮、硝酸盐氮污染溪流的水质净化系统，该系统建设于稀土矿区山地溪流的原有水道上，采用自动调节流量、无机械复氧、无需投加有机碳源，具有因地制宜，建造成本低，无需人工值守，脱氮费用低等优点，可经济有效净化稀土矿区受氨氮污染溪流的水质，防治流域富营养化。
（2）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，该系统应用于溪流或小型河流，该系统包括蓄水调节区、流量调节橡胶坝、过流泄洪渠、悬浮物拦截装置、多级生物脱氮区和多级自然复氧区；
所述蓄水调节区设置在净化系统的最前端（其作用与水库相似），蓄水调节区在溪流流量充沛时蓄积水量，当溪流流量不足时释放在溪流流量充沛时蓄积的水量，使整个净化系统水流量始终保持在适当的范围内；
所述流量调节橡胶坝设置在蓄水调节区的出水口处，其包括坝袋固定墙、坝袋、水位传感器、风机、自动控制器、机房、进气管与排气管；所述坝袋固定墙位于溪流水道两侧；所述坝袋位于坝袋固定墙中间并锚固定在水道底部；所述水位传感器、风机与自动控制器布置在机房里，并相互电性连接；所述机房位于坝袋固定墙的其中一侧，坝袋与风机通过进气管相连，机房与排气管相连；
所述过流泄洪渠的入水口与蓄水调节区的出水口连通，流量调节橡胶坝位于蓄水调节区与过流泄洪渠之间，过流泄洪渠从流量调节橡胶坝前的泄洪闸起，位于溪流水道旁，一直延伸到净化系统的末端；
所述悬浮物拦截装置位于流量调节橡胶坝后端，用于去除溪流中尺寸＞0.5mm的悬浮物，防止其堵塞其后的生物滤池；
所述多级生物脱氮区位于悬浮物拦截装置后端，用于对含氨氮、硝酸盐氮的溪流水进行脱氮处理，所述多级生物脱氮区由多个相同的生物滤池组成，所述生物滤池包括硝化区、反硝化区、第一穿孔折流板；所述硝化区由能促进硝化菌硝化作用与提供硝化菌附着生长的填料和砾石承托层组成，所述反硝化区由硫自养反硝化填料及能促进硫自养反硝化菌反硝化作用的填料和砾石承托层组成，所述第一穿孔折流板由能拦截溪水的材料制成，通过第一穿孔折流板控制水流在生物滤池中的上下流动流向；
其中，硝化区和反硝化区直接由现有技术常用的相应模块组成即可，安装或更换填料时，只需安装或更换相应模块即可；另外，通过第一穿孔折流板控制水流在生物滤池中的上下流动，从而可以显著降低生物滤池中的滤速，提高硫自养反硝化的效果。
每一级生物滤池后端都设置有多级自然复氧区，所述多级自然复氧区由第二穿孔折流板和挡板组成，所述第二穿孔折流板和挡板用于使得溪水进行跌水曝气复氧。
优选地，所述悬浮物拦截装置由孔径不同的过滤网、固定墙和固定铰链组成，孔径不同的过滤网从大到小沿着水流方向依次设置。
进一步的，所述过滤网有四种不同孔径，其分别为50-100mm、10-40mm、1.5-10mm、0.5-1.0mm，且过滤网为304不锈钢过滤网或尼龙过滤网（当然，其也可以是市面上的其他过滤网）。
优选地，所述硝化区的填料为斜管填料、软性纤维填料、半软性填料、组合填料、多孔球形悬浮填料中的一种或多种，所述硫自养反硝化填料为硫磺-石灰石填料、硫磺-白云石、硫磺-硫铁矿填料、硫磺-海绵铁填料中的一种或多种（其能促进硫自养反硝化菌反硝化作用的填料是石灰石、白云石、石英砂、麦饭石）；所述第一穿孔折流板的材料为水泥、塑料、金属中的一种或多种。
优选地，所述第二穿孔折流板和挡板由能阻拦减缓截流溪水的水泥、塑料或金属材料组成。
优选地，所述蓄水调节区的水深为2-4m。
优选地，所述多级生物脱氮区中水流通过生物滤池所占空间花费的时间为0.5-20h。
其中，该多级生物脱氮区中水流通过生物滤池所占空间花费的时间即为空床接触时间（术语中简称EBCT），EBCT由反硝化区中硫自养反硝化填料的脱氮负荷（g/m³·s-1）所决定。
优选地，所述多级生物脱氮区中，硝化区与反硝化区的比为1:1-1:3。
优选地，所述多级自然复氧区中，每级自然复氧后溪水中的溶解氧量达到2.5-4mg/L。
通过该水质净化系统，其使用方法包括以下步骤：
步骤一、溪流流经系统时，首先进入蓄水调节区，溪流中的泥沙在水流平缓的蓄水调节区沉淀下来，蓄水调节区在溪流流量充沛时蓄积水量，当溪流流量不足时释放在溪流流量充沛时蓄积的水量；
步骤二、蓄水调节区水位过高时，溪流流量过高，流量调节橡胶坝升高闸门，降低溪流流量；蓄水池水位过低时，溪流流量过低，控制流量调节橡胶坝降低闸门，提高溪流流量；
步骤三、当蓄水调节区水位超过设定高度时，打开泄洪闸，洪水沿着过流泄洪渠流向系统的末端，直到水位降低到一定高度后，泄洪闸被关闭；
步骤四、溪流流过悬浮物拦截装置时，溪流中＞0.5mm的悬浮物都能被过滤出来，堆积在悬浮物拦截装置中，同时定期清理悬浮物拦截装置；
步骤五、溪流进入多级生物脱氮区中时，多个组成的多级生物滤池中的硝化区去除溪水中的氨态氮，使氨氮转化为硝态氮或亚硝态氮，而反硝化区通过硫自养反硝化工艺去除溪水中原有的或在硝化区形成的硝态氮或亚硝态氮，且第一穿孔折流板使溪流水上下流动，避免形成死流区，提高硫自养反硝化的效果；
步骤六、溪流进入多级自然复氧区时，在生物滤池的硝化区中降低的溶解氧浓度得到恢复，从而让下一级生物滤池中的硝化区能正常运行。
该方法大致为水流通过蓄水调节区调蓄溪流水量以及沉砂，然后通过流量调节橡胶坝控制进入多级生物脱氮区的水流，并通过过流泄洪渠分流以维持水质净化系统在汛期的正常运转，然后进入悬浮物拦截装置以拦截溪流中＞0.5mm的悬浮物，防止生物脱氮区堵塞，再通过多级生物脱氮区降低溪流中的氮，生物脱氮通过硫自养反硝化原理对受氨氮污染的溪流水进行脱氮，之后再通过多级自然复氧区对生物脱氮的出水进行复氧，为下一级生物脱氮提供所需的溶解氧。
该系统建设于稀土矿区山地溪流的原有水道上，采用自动调节流量、无机械复氧、无需投加有机碳源，具有因地制宜，建造成本低，无需人工值守，脱氮费用低等优点，可有效净化稀土矿区受氨氮污染溪流的水质，防治流域富营养化。
（3）有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、该净化系统能适应不同地形，其在地形复杂的稀土矿区也能使用；
2、该净化系统简单易于控制，在偏远的稀土矿区无需驻扎运行人员，只需定期定期维护流量调节橡胶坝，定期清理悬浮物拦截装置，定期更换生物滤池中的处理模块，极大的节省了运行维护费用；
3、该净化系统相比于现今用人工湿地来处理稀土矿区溪流低浓度氮的方法，只需在溪流原有水道上进行一定程度的改造，相比较而言人工湿地需分为很多小的单元，要使用大面积的土地；
4、该净化系统解决了人工湿地容易堵塞，堵塞后难以找到具体的堵塞单元进行疏通，造成该单元的水停滞难以流出，使得HRT过长，产生大量氨氮形成二次污染的技术问题，使其在一定时间内基本不会发生堵塞，而且其运行一定时间后只需更换生物滤池中的各个模块，防止其堵塞并系统正常运行即可；
5、该净化系统所使用的硫自养反硝化工艺在处理硝态氮上的效果上比人工湿地处理效果更好，且无需投加碳源，脱氮费用低；
6、该净化系统的多级生物脱氮区的具体级数可以根据稀土矿区的水质特征做出调整，使得稀土矿区复营养化溪流水质净化效果更好；
7、该净化系统的多级生物脱氮区中的填料采用模块形式装填，安装或更换时只需安装或更换模块即可，便于多级生物脱氮区的运营维护；
8、该净化系统采用自然复氧，相对于机械复氧，无需能耗，运行费用低；
9、该净化系统的多级自然复氧区设在每一级生物滤池后面，每一级生物滤池都能处理溪流中的氨氮，使得稀土矿区复营养化溪流水质净化效果更好；
10、该净化系统中生物滤池采用的第一穿孔折流板能使溪流上下流动，避免死流区的形成，提高硫自养反硝化效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术中描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明水质净化系统一种具体实施方式下的流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的样式。
实施例1
本具体实施方式为应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，该净化系统的流程图如图1所示，该系统应用于溪流或小型河流，该系统包括蓄水调节区、流量调节橡胶坝、过流泄洪渠、悬浮物拦截装置、多级生物脱氮区和多级自然复氧区。其大致过程是水流通过蓄水调节区调蓄溪流水量以及沉砂，然后通过流量调节橡胶坝控制进入多级生物脱氮区的水流，并通过过流泄洪渠分流以维持水质净化系统在汛期的正常运转，然后进入悬浮物拦截装置以拦截溪流中＞0.5mm的悬浮物，防止生物脱氮区堵塞，再通过多级生物脱氮区降低溪流中的氮，生物脱氮通过硫自养反硝化原理对受氨氮污染的溪流水进行脱氮，之后再通过多级自然复氧区对生物脱氮的出水进行复氧，为下一级生物脱氮提供所需的溶解氧。
该系统建设于稀土矿区山地溪流的原有水道上，采用自动调节流量、无机械复氧、无需投加有机碳源，具有因地制宜，建造成本低，无需人工值守，脱氮费用低等优点，可有效净化稀土矿区受氨氮、硝酸盐氮污染溪流的水质，防治流域富营养化。
其各区域的具体构成为：蓄水调节区设置在净化系统的最前端，蓄水调节区的作用与水库相似，蓄水调节区在溪流流量充沛时蓄积水量，当溪流流量不足时释放在溪流流量充沛时蓄积的水量，使整个净化系统水流量始终保持在适当的范围内，且蓄水调节区的水深为2-4m。
流量调节橡胶坝设置在蓄水调节区的出水口处，其包括坝袋固定墙、坝袋、水位传感器、风机、自动控制器、机房、进气管与排气管；坝袋固定墙位于溪流水道两侧；坝袋位于坝袋固定墙中间并锚固定在水道底部；水位传感器、风机与自动控制器布置在机房里，并相互电性连接；机房位于坝袋固定墙的其中一侧，坝袋与风机通过进气管相连，机房与排气管相连。
过流泄洪渠的入水口与蓄水调节区的出水口连通，流量调节橡胶坝位于蓄水调节区与过流泄洪渠之间，过流泄洪渠从流量调节橡胶坝前的泄洪闸起，位于溪流水道旁，一直延伸到净化系统的末端。
悬浮物拦截装置位于流量调节橡胶坝后端，用于去除溪流中尺寸＞0.5mm的悬浮物，防止其堵塞其后的生物滤池。
多级生物脱氮区位于悬浮物拦截装置后端，用于对含氨氮、硝酸盐氮的溪流水进行脱氮处理，多级生物脱氮区由多个相同的生物滤池组成，生物滤池包括硝化区、反硝化区、第一穿孔折流板；硝化区由能促进硝化菌硝化作用与提供硝化菌附着生长的填料和砾石承托层组成，反硝化区由硫自养反硝化填料及能促进硫自养反硝化菌反硝化作用的填料和砾石承托层组成，第一穿孔折流板由能拦截溪水的材料制成，如塑料板、钢板、水泥板等，通过第一穿孔折流板控制水流在生物滤池中的上下流动流向，且多级生物脱氮区中水流通过生物滤池所占空间花费的时间为0.5-20h，多级生物脱氮区中，硝化区与反硝化区的比为1:1-1:3。
其中，悬浮物拦截装置由孔径不同的过滤网、固定墙和固定铰链组成，孔径不同的过滤网从大到小沿着水流方向依次设置。且过滤网有四种不同孔径，其分别为50-100mm、10-40mm、1.5-10mm、0.5-1.0mm，且过滤网为304不锈钢过滤网或尼龙过滤网，当然，其也可以是市面上的其他过滤网。
其中，硝化区和反硝化区直接由现有技术常用的相应模块组成即可，安装或更换填料时，只需安装或更换相应模块即可；另外，通过第一穿孔折流板控制水流在生物滤池中的上下流动，从而可以显著降低生物滤池中的滤速，提高硫自养反硝化的效果。
同时，硝化区的填料为斜管填料、软性纤维填料、半软性填料、组合填料、多孔球形悬浮填料中的一种或多种，硫自养反硝化填料为硫磺-石灰石填料、硫磺-白云石、硫磺-硫铁矿填料、硫磺-海绵铁填料中的一种或多种。
每一级生物滤池后端都设置有多级自然复氧区，多级自然复氧区由第二穿孔折流板和挡板组成，第二穿孔折流板和挡板用于使得溪水进行跌水曝气复氧，多级自然复氧区中，每级自然复氧后溪水中的溶解氧量达到2.5-4mg/L。
其中，第二穿孔折流板和挡板由能阻拦减缓截流溪水的水泥、塑料或金属材料组成。
通过该水质净化系统，其使用方法包括以下步骤：
步骤一、溪流流经系统时，首先进入蓄水调节区，溪流中的泥沙在水流平缓的蓄水调节区沉淀下来，蓄水调节区在溪流流量充沛时蓄积水量，当溪流流量不足时释放在溪流流量充沛时蓄积的水量；
步骤二、蓄水调节区水位过高时，溪流流量过高，流量调节橡胶坝升高闸门，降低溪流流量；蓄水池水位过低时，溪流流量过低，控制流量调节橡胶坝降低闸门，提高溪流流量；
步骤三、当蓄水调节区水位超过设定高度时，打开泄洪闸，洪水沿着过流泄洪渠流向系统的末端，直到水位降低到一定高度后，泄洪闸被关闭；
步骤四、溪流流过悬浮物拦截装置时，溪流中＞0.5mm的悬浮物都能被过滤出来，堆积在悬浮物拦截装置中，同时定期清理悬浮物拦截装置；
步骤五、溪流进入多级生物脱氮区中时，多个组成的多级生物滤池中的硝化区去除溪水中的氨态氮，使氨氮转化为硝态氮或亚硝态氮，而反硝化区通过硫自养反硝化工艺去除溪水中原有的或在硝化区形成的硝态氮或亚硝态氮，且第一穿孔折流板使溪流水上下流动，避免形成死流区，提高硫自养反硝化的效果；
步骤六、溪流进入多级自然复氧区时，在生物滤池的硝化区中降低的溶解氧浓度得到恢复，从而让下一级生物滤池中的硝化区能正常运行。
以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，该系统应用于溪流或小型河流，该系统包括蓄水调节区、流量调节橡胶坝、过流泄洪渠、悬浮物拦截装置、多级生物脱氮区和多级自然复氧区；
所述蓄水调节区设置在净化系统的最前端，蓄水调节区在溪流流量充沛时蓄积水量，当溪流流量不足时释放在溪流流量充沛时蓄积的水量，使整个净化系统水流量始终保持在适当的范围内；
所述流量调节橡胶坝设置在蓄水调节区的出水口处，其包括坝袋固定墙、坝袋、水位传感器、风机、自动控制器、机房、进气管与排气管；所述坝袋固定墙位于溪流水道两侧；所述坝袋位于坝袋固定墙中间并锚固定在水道底部；所述水位传感器、风机与自动控制器布置在机房里，并相互电性连接；所述机房位于坝袋固定墙的其中一侧，坝袋与风机通过进气管相连，机房与排气管相连；
所述过流泄洪渠的入水口与蓄水调节区的出水口连通，流量调节橡胶坝位于蓄水调节区与过流泄洪渠之间，过流泄洪渠从流量调节橡胶坝前的泄洪闸起，位于溪流水道旁，一直延伸到净化系统的末端；
所述悬浮物拦截装置位于流量调节橡胶坝后端，用于去除溪流中尺寸＞0.5mm的悬浮物，防止其堵塞其后的生物滤池；
所述多级生物脱氮区位于悬浮物拦截装置后端，用于对含氨氮、硝酸盐氮的溪流水进行脱氮处理，所述多级生物脱氮区由多个相同的生物滤池组成，所述生物滤池包括硝化区、反硝化区、第一穿孔折流板；所述硝化区由能促进硝化菌硝化作用与提供硝化菌附着生长的填料和砾石承托层组成，所述反硝化区由硫自养反硝化填料及能促进硫自养反硝化菌反硝化作用的填料和砾石承托层组成，所述第一穿孔折流板由能拦截溪水的材料制成，通过第一穿孔折流板控制水流在生物滤池中的上下流动流向；
每一级生物滤池后端都设置有多级自然复氧区，所述多级自然复氧区由第二穿孔折流板和挡板组成，所述第二穿孔折流板和挡板用于使得溪水进行跌水曝气复氧。
2.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述悬浮物拦截装置由孔径不同的过滤网、固定墙和固定铰链组成，孔径不同的过滤网从大到小沿着水流方向依次设置。
3.根据权利要求2所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述过滤网有四种不同孔径，其分别为50-100mm、10-40mm、1.5-10mm、0.5-1.0mm，且过滤网为304不锈钢过滤网或尼龙过滤网。
4.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述硝化区的填料为斜管填料、软性纤维填料、半软性填料、组合填料、多孔球形悬浮填料中的一种或多种，所述硫自养反硝化填料为硫磺-石灰石填料、硫磺-白云石、硫磺-硫铁矿填料、硫磺-海绵铁填料中的一种或多种，所述第一穿孔折流板的材料为水泥、塑料、金属中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述第二穿孔折流板和挡板由能阻拦减缓截流溪水的水泥、塑料或金属材料组成。
6.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述蓄水调节区的水深为2-4m。
7.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述多级生物脱氮区中水流通过生物滤池所占空间花费的时间为0.5-20h。
8.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述多级生物脱氮区中，硝化区与反硝化区的比为1:1-1:3。
9.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，所述多级自然复氧区中，每级自然复氧后溪水中的溶解氧量达到2.5-4mg/L。
10.根据权利要求1所述的一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统，其特征在于，通过该水质净化系统的使用方法包括以下步骤：
步骤一、溪流流经系统时，首先进入蓄水调节区，溪流中的泥沙在水流平缓的蓄水调节区沉淀下来，蓄水调节区在溪流流量充沛时蓄积水量，当溪流流量不足时释放在溪流流量充沛时蓄积的水量；
步骤二、蓄水调节区水位过高时，溪流流量过高，流量调节橡胶坝升高闸门，降低溪流流量；蓄水池水位过低时，溪流流量过低，控制流量调节橡胶坝降低闸门，提高溪流流量；
步骤三、当蓄水调节区水位超过设定高度时，打开泄洪闸，洪水沿着过流泄洪渠流向系统的末端，直到水位降低到一定高度后，泄洪闸被关闭；
步骤四、溪流流过悬浮物拦截装置时，溪流中＞0.5mm的悬浮物都能被过滤出来，堆积在悬浮物拦截装置中，同时定期清理悬浮物拦截装置；
步骤五、溪流进入多级生物脱氮区中时，多个组成的多级生物滤池中的硝化区去除溪水中的氨态氮，使氨氮转化为硝态氮或亚硝态氮，而反硝化区通过硫自养反硝化工艺去除溪水中原有的或在硝化区形成的硝态氮或亚硝态氮，且第一穿孔折流板使溪流水上下流动，避免形成死流区，提高硫自养反硝化的效果；
步骤六、溪流进入多级自然复氧区时，在生物滤池的硝化区中降低的溶解氧浓度得到恢复，从而让下一级生物滤池中的硝化区能正常运行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111286194.2A CN114057353B (zh) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111286194.2A CN114057353B (zh) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114057353A CN114057353A (zh) | 2022-02-18 |
| CN114057353B true CN114057353B (zh) | 2023-10-24 |
Family
ID=80236441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111286194.2A Active CN114057353B (zh) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114057353B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07112195A (ja) * | 1992-06-12 | 1995-05-02 | Kasen Pump Shisetsu Gijutsu Kyokai | 河川エネルギー利用連続水質浄化装置 |
| CN202170278U (zh) * | 2011-07-27 | 2012-03-21 | 郑耀秋 | 一种稀土矿区流域小溪和河水污染处理装置 |
| CN208055150U (zh) * | 2018-01-10 | 2018-11-06 | 郑州大学 | 一种城市河道协同复氧-生物强化脱氮系统 |
| CN110171906A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-27 | 江西挺进环保科技有限公司 | 一种流域性稀土矿山尾水处理系统及处理工艺 |
| CN110386727A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-29 | 郑州大学 | 一种面向城市非行洪河道的垂直流—折流复式强化脱氮除磷防堵生态滤坝 |
| CN112390461A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-23 | 江西挺进环保科技有限公司 | 一种稀土矿山尾水面源污染高效渗滤处理系统及其工艺 |
-
2021
- 2021-11-02 CN CN202111286194.2A patent/CN114057353B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07112195A (ja) * | 1992-06-12 | 1995-05-02 | Kasen Pump Shisetsu Gijutsu Kyokai | 河川エネルギー利用連続水質浄化装置 |
| CN202170278U (zh) * | 2011-07-27 | 2012-03-21 | 郑耀秋 | 一种稀土矿区流域小溪和河水污染处理装置 |
| CN208055150U (zh) * | 2018-01-10 | 2018-11-06 | 郑州大学 | 一种城市河道协同复氧-生物强化脱氮系统 |
| CN110171906A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-27 | 江西挺进环保科技有限公司 | 一种流域性稀土矿山尾水处理系统及处理工艺 |
| CN110386727A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-29 | 郑州大学 | 一种面向城市非行洪河道的垂直流—折流复式强化脱氮除磷防堵生态滤坝 |
| CN112390461A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-23 | 江西挺进环保科技有限公司 | 一种稀土矿山尾水面源污染高效渗滤处理系统及其工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114057353A (zh) | 2022-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102145957B (zh) | 一种构建农田排水生态净化系统的方法 | |
| CN109250821A (zh) | 分级生物过滤滞留系统 | |
| CN207699412U (zh) | 一种河道排污口污水处理装置 | |
| CN211871728U (zh) | 一种煤矿酸性废水综合处理系统 | |
| CN112830635B (zh) | 一种酸性废水物理、化学和生物组合处理装置及处理方法 | |
| CN101386451B (zh) | 一种利用复合垂直流人工湿地处理城镇生活污水的方法及其装置 | |
| CN105254127A (zh) | 自清式微曝气复合人工湿地污水处理系统及处理方法 | |
| CN105601043B (zh) | 一种村镇生活污水生态化微动力处理系统 | |
| CN102838208A (zh) | 一种用于污染河流水质改善的河道净化器技术 | |
| CN105967334A (zh) | 曝气人工湿地 | |
| CN114057353B (zh) | 一种应用于稀土矿区污染溪流的水质净化系统 | |
| CN105236687A (zh) | 自清式微曝气竖向折流湿地污水处理装置及方法 | |
| CN205382060U (zh) | 一种村镇生活污水生态化微动力处理系统 | |
| Magmedov et al. | The use of constructed wetlands for the treatment of run-off and drainage waters: the UK and Ukraine experience | |
| CN116986766A (zh) | 一种水生态梯级式修复方法 | |
| Henrich et al. | Energy-efficient wastewater reuse–the renaissance of trickling filter technology | |
| CN209226683U (zh) | 分级生物过滤滞留装置 | |
| CN212713180U (zh) | 一种净化污水的生态处理系统 | |
| CN109607798A (zh) | 一种高速公路污水阶梯式组合人工湿地处理方法 | |
| CN205953657U (zh) | 曝气人工湿地 | |
| CN210887511U (zh) | 一种初期雨水的分流治污系统 | |
| CN109836016A (zh) | 一种河道排污口污水处理装置 | |
| CN103951136A (zh) | 一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器及净化方法 | |
| CN212356921U (zh) | 一种分散型农村污水处理装置 | |
| CN209226781U (zh) | 一种用于污水处理的潜流人工湿地装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |