CN204625450U - 一种新型重污染河道原位水质净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型重污染河道原位水质净化系统，属于污水处理领域。本实用新型的原位水质净化系统包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，聚磷处理单元设置在河道浅滩水域，好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料、曝气管道和帽封材料，本实用新型充分利用河道自身的特点，通过在河道内间歇设立曝气管道将河道改造成若干个串联的好氧-缺氧-厌氧生物反应区，提高水体的硝化、反硝化能力，极大地改善了系统的脱氮效果，本实用新型充分利用各处理单元的特点，将其有效地结合起来，强化了脱氮除磷的处理效果，实现水体的原位修复与净化，适于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种新型重污染河道原位水质净化系统。
背景技术
随着社会经济的不断发展和人口的不断增长，全球范围内的水源水体污染越来越严重，河流污染也是水环境污染的集中表现，得到越来越广泛的关注。大量未经有效处理的工业废水、生活污水排入河道、湖泊等，造成水环境污染，对自然生态系统的干扰打破了原来生态系统的结构和平衡，由此带来的生态环境影响已经引起人们的高度重视。
目前，国内外研究人员对于河流污染修复技术进行了广泛的研究，并取得了一定的研究成果。河流污染修复技术是指通过各种技术和手段，使污水中的污染物得以去除或转化的方法。根据净化原理的不同，河道水体净化技术主要分为：截污纳管处理、底泥疏浚、生态处理等。生物-生态修复技术的作用机理主要依靠生物对污染物的降解同化作用，将低浓度污染物进行富集转化，恢复水体退化生态系统结构的缺失组分，从而实现重建水体生态系统和改善水质的目的。生物-生态修复技术采用的是原位修复法，对周围环境影响小，工艺简便且见效快、二次污染少，并且可以有效改善周围景观环境，是未来水体修复的重点发展趋势。中国专利申请号为201210180985.1，申请日为2012年06月04日的专利申请文件公开了一种修复受污染水体和底泥的材料和方法，该方法中采用无毒无害的固体颗粒物，经过一定方式负载微生物后制得复合材料，用所述复合材料原位絮凝或吸附水体中的污染物并转移至底泥中，以达到对水体中污染物原位收集、浓缩并在底泥中快速降解的目的，复合材料沉降至底泥后还可对底泥中的污染物进行降解，改善水质底质环境，但是该发明存在如下缺陷：第一，复合材料负载的微生物种类和密度并不高，在长期运行中，污染水体没有完善的硝化反硝化过程，难以保证运行效果；第二，复合材料经絮凝快速沉降后，仅接触河道底部水流，存在一定的局限性。中国专利申请号为201320443267.9，申请日为2013年07月24日的专利申请文件公开了一种用于农村污水脱氮除磷的多级串、并联人工湿地系统，包括表面流人工湿地单元、垂直潜流人工湿地单元、水平潜流人工湿地单元，表面流人工湿地单元连接垂直潜流人工湿地单元，垂直潜流人工湿地单元连接水平潜流人工湿地单元；表面流人工湿地单元为人工湿地系统的初始处理单元，内种植浮水植物，下部布置基质层，与其后的垂直潜流人工湿地单元串联；垂直潜流人工湿地单元为人工湿地系统的中间处理单元，并行联接有两个垂直潜流人工湿地，内种植挺水植物，从上到下依次有布水管网、布水层、基质层、排水管网的排水层，与其后的水平潜流人工湿地单元串联；水平潜流人工湿地单元为人工湿地系统的末端处理单元，内种植挺水植物，沿来水方向从前至后依次有布水管的布水层、基质层、含有排水管的排水层和出水管。中国专利申请号为201010166392.0，申请日为2010年05月10日的专利申请文件公开了一种人工湿地耦合SBR强化脱氮除磷一体化污水净化系统，包括SBR反应池和人工湿地，SBR反应池的底部设置有穿孔曝气管，在SBR反应池的池壁上设置有排泥管、进水管、泥水溢流管和排水管，其中泥水溢流管和排水管与人工湿地的布水槽相通；人工湿地的床体包括布水槽、填料层、土层和集水槽，填料层的上部与布水槽连通，填料层的底部与集水槽连通，土层设置在填料层的上面，土层上种植有挺水植物。上述2种发明均提出了一种有效的污染物治理净化技术，但是都存在所需的占地面积大，能耗高，基础投资高等不足之处。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的污水处理技术存在能耗高、基础投资高以及脱氮除磷能力差等问题，本实用新型提供一种新型重污染河道原位水质净化系统。本实用新型的原位水质净化系统包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，聚磷处理单元设置在河道浅滩水域，好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料、曝气管道和帽封材料，本实用新型充分利用河道自身的特点，通过在河道内间歇设立曝气管道将河道改造成若干个串联的好氧-缺氧-厌氧生物反应区，提高水体的硝化、反硝化能力，极大地改善了系统的脱氮效果，环境效益好，处理成本低，资源利用率高，实现了水体的原位再生和修复。
2.技术方案
为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种新型重污染河道原位水质净化系统，包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，所述的聚磷处理单元设置在岸边水深小于0.6m的浅滩水域，聚磷处理单元包括一级阶梯单元、二级阶梯单元、三级阶梯单元和聚磷填料，所述的聚磷填料的粒径大小为2～5cm，铺设在河道浅滩水域底部，铺设厚度为15～55cm，浅滩水域根据水深不同依次分为一级阶梯单元、二级阶梯单元和三级阶梯单元；所述的一级阶梯单元水深为0～0.2m，水域中种植挺水植物；所述的二级阶梯单元水深为0.2～0.4m，水域中种植漂浮植物；所述的三级阶梯单元水深为0.4～0.6m，水域中种植沉水植物；所述的好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料、曝气管道和帽封材料，所述的帽封材料设置在河道非浅滩水域底部，所述的曝气管道铺设在帽封材料的上方，所述的竹丝填料架设在河道非浅滩水域上部。
优选地，所述聚磷填料的粒径大小为2～5cm，铺设厚度为15～55cm。
优选地，所述的挺水植物为香蒲、芦苇、灯芯草；所述的漂浮植物为紫萍、浮萍、水禾；所述的沉水植物为黑藻、金鱼藻、狐尾藻、睡莲；所述的挺水植物、漂浮植物和沉水植物的种植密度为：行距0.4～0.6m，株距0.2～0.4m。
优选地，所述的曝气管道为间歇式设置，在河道内每隔20～30m设置5～8m曝气管道，曝气时间为4～10h，曝气的气体为空气，曝气流量为1～3m3/h。
优选地，所述的竹丝填料为竹丝轧制而成，竹丝填料的长度为1.2～1.5m，架设密度为0.2～0.5m3/m3。
优选地，所述的帽封材料为铺设厚度为3～5cm的砂石，所述的砂石为2～3层，每层砂石铺设厚度为1～2.5cm，砂石粒径大小为1.5～2.5mm和5～6mm。
3.有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型在河道浅滩水域底部设置聚磷填料，水体与聚磷填料充分接触，利用具有高聚磷性能的生物质炉渣将水中磷元素吸附聚集并用于景观植物(挺水植物、漂浮植物和沉水植物)的营养肥料，不仅对水体有着显著的除磷效果，实现聚磷填料的再生，而且种植的景观植物对水质的净化也有很好的促进作用；
(2)本实用新型在河道内每隔20～30m设置5～8m曝气管道，采用微孔曝气的方式对河道内受污染水体进行曝气，曝气的气体为空气，曝气后会在曝气管道附近水域形成好氧硝化区(溶解氧为1.5～2.5mg/L)，随着水体的流动，在未设置曝气管道的区域，溶解氧逐渐降低，形成缺氧(溶解氧浓度为0.2～0.6mg/L)、厌氧反应区(溶解氧浓度为0～0.2mg/L)，将河道改造成若干个串联的好氧-缺氧-厌氧生物反应区，提高水体的硝化、反硝化能力，极大地改善了系统的脱氮效果，形成一套高效快速的河道水体原位修复技术；
(3)本实用新型在河道的好氧-缺氧-厌氧生物反应区内搭建支架，用绳子将竹丝填料固定在支架上，竹丝填料采用竹丝扎花制成填料单元，然后用绳子将填料单元串联固定形成竹丝填料，竹丝填料的长度为1.2～1.5m，悬挂间隔为30～50cm，竹丝填料具有较大的比表面积，能附着大量微生物对水体中的污染物能够快速高效的降解；
(4)本实用新型在河道底部设置底泥固化区，采用帽封材料将底泥固化，并与水体隔绝，避免了底泥中含有的污染物及重金属再次进入河道，影响水质；
(5)本实用新型中各反应区均根据河道具有狭长的特点设计，强化河道水体的自净能力，实现河道原位净化，适用性强。
附图说明
图1为本实用新型的横截面结构示意图；
图2为本实用新型的俯视图。
图中：1、一级阶梯单元；2、二级阶梯单元；3、三级阶梯单元；4、聚磷填料；5、竹丝填料；6、曝气管道；7、帽封材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
如图1所示，在太湖流域某受污染支流河道(河道长6.45km，宽25m)中构建一种新型重污染河道原位水质净化系统，包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，在支流的浅滩水域底部铺设聚磷填料4，铺设厚度为15cm、25cm、35cm逐级递增，将浅滩水域(岸边水深小于0.6m的水域)由岸边至河道方向上依次构建阶梯式的一级阶梯单元1、二级阶梯单元2和三级阶梯单元3，聚磷填料4为利用生化污泥(污水处理厂经压滤后的含水率为50％的生化污泥)和凹凸棒土(产地为江苏盱眙)作为原料，经破碎、筛选工序预处理后按质量比1:2.5混合，然后制成粒径大小为2～5cm的填料，在1000℃的高温下烧结1h后形成的球形聚磷填料，铺设聚磷填料4后一级阶梯单元1水深为0～0.2m，水域中种植的挺水植物主要为香蒲、芦苇；所述的二级阶梯单元2水深为0.2～0.4m，水域中种植的漂浮植物主要为紫萍、浮萍；所述的三级阶梯单元3水深为0.4～0.6m，水域中种植的沉水植物主要为狐尾藻、睡莲，种植密度均为行距0.5m，株距0.3m；好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料5、曝气管道6和帽封材料7，在河道底部铺设厚度为3cm的双层砂石作为帽封材料7，砂石每层厚度为1.5cm，粒径分别为5mm、2mm，先铺垫大粒径的砂石，然后在大粒径砂石上面铺垫小粒径砂石；曝气管道6铺设在帽封材料7的上方，河道内每隔20米铺设5米宽的曝气管道6，河道岸边设有鼓风机，曝气管道6与鼓风机连接，鼓风机将空气送入曝气管道6中，然后曝气管道6以微孔曝气的方式对河道内受污染水体进行曝气，采用间歇曝气的方式，每天曝气4h，曝气流量控制在1.0～1.5m3/h之间；曝气后会在曝气管道6附近水域形成好氧硝化区，维持水中溶解氧为1.5～2.5mg/L；随着水体的流动，在未设置曝气管道的区域，溶解氧逐渐降低，形成缺氧(溶解氧浓度为0.2～0.6mg/L)、厌氧(溶解氧浓度为0～0.2mg/L)反应区，将河道改造成若干个串联的好氧-缺氧-厌氧生物反应区，形成组合式的多段A2/O净化系统；在好氧-缺氧-厌氧生物反应区内搭建支架，将竹丝填料5悬挂固定在支架上，竹丝填料5的长度为1.2m，架设密度为0.3m3/m3，竹丝填料5的制作材料为竹丝，先将竹丝扎花制成填料单元，然后用绳子将填料单元串联固定形成竹丝填料。
本实施例的太湖流域某受污染支流的水质在处理前为：水中氨氮浓度为20.5mg/L，COD87mg/L，总磷浓度为4.18mg/L，悬浮物质浓度为22mg/L，富营养化较为严重；经改造后采用上述系统进行原位水质净化，处理5天后水中的氨氮浓度降为1.35mg/L，COD 22.7mg/L，总磷0.19mg/L，悬浮物质3.2mg/L。本实施例综合利用河道自身特点，通过间歇曝气的方式在河道内构建天然的好氧、缺氧、厌氧反应区，以及在河岸构建聚磷生态修复区，极大的强化了水体净化能力，实现重污染河道的原位净化。
实施例2
本实施例在安徽省巢湖水系一支流水域内受污染的河道(河道长8.91km，宽30m，)中构建一种新型重污染河道原位水质净化系统，包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，在受污染河道的浅滩水域底部铺设聚磷填料4，铺设厚度为15cm、35cm、45cm逐级递增，将浅滩水域(岸边水深小于0.6m的水域)由岸边至河道方向上依次构建阶梯式的一级阶梯单元1、二级阶梯单元2和三级阶梯单元3，聚磷填料4为利用生化污泥(污水处理厂经压滤后的含水率为70％的生化污泥)和凹凸棒土(产地为江苏盱眙)作为原料，经破碎、筛选工序预处理后按质量比1:3.5混合，然后制成粒径大小为2～5cm的填料，在1200℃的高温下烧结2h后形成的球形聚磷填料，铺设聚磷填料4后一级阶梯单元1水深为0～0.2m，水域中种植的挺水植物主要为香蒲、灯芯草；所述的二级阶梯单元2水深为0.2～0.4m，水域中种植的漂浮植物主要为紫萍、水禾；所述的三级阶梯单元3水深为0.4～0.6m，水域中种植的沉水植物主要为狐尾藻、黑藻，种植密度均为行距0.4m，株距0.2m；好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料5、曝气管道6和帽封材料7，在河道底部铺设厚度为4cm的双层砂石作为帽封材料7，砂石每层厚度为2.0cm，粒径分别为6mm、1.5mm，先铺垫大粒径的砂石，然后在大粒径砂石上面铺垫小粒径砂石；曝气管道6铺设在帽封材料7的上方，河道内每隔25米铺设6米宽的曝气管道6，河道岸边设有鼓风机，曝气管道6与鼓风机连接，鼓风机将空气送入曝气管道6中，然后曝气管道6以微孔曝气的方式对河道内受污染水体进行曝气，采用间歇曝气的方式，每天曝气8h，曝气流量控制在1.5～2.5m3/h之间；曝气后会在曝气管道6附近水域形成好氧硝化区，维持水中溶解氧为1.5～2.5mg/L；随着水体的流动，在未设置曝气管道的区域，溶解氧逐渐降低，形成缺氧(溶解氧浓度为0.2～0.6mg/L)、厌氧(溶解氧浓度为0～0.2mg/L)反应区，将河道改造成若干个串联的好氧-缺氧-厌氧生物反应区，形成组合式的多段A2/O净化系统；在好氧-缺氧-厌氧生物反应区内搭建支架，将竹丝填料5悬挂固定在支架上，竹丝填料5的长度为1.3m，架设密度为0.5m3/m3，竹丝填料5的制作材料为竹丝，先将竹丝扎花制成填料单元，然后用绳子将填料单元串联固定形成竹丝填料。
本实施例的安徽省巢湖水系一支流水域内受污染的河道，其水质在处理前为：水中氨氮浓度为34.7mg/L，COD浓度为98.3mg/L，总磷浓度为2.73mg/L，悬浮物质浓度为45mg/L，富营养化较为严重；经改造后采用上述系统进行原位水质净化，处理7天后水中的氨氮浓度降为3.45mg/L，COD 28.4mg/L，总磷0.12mg/L，悬浮物质5.23mg/L。本实施例综合利用河道自身特点，通过间歇曝气的方式在河道内构建天然的好氧、缺氧、厌氧反应区，以及在河岸构建聚磷生态修复区，极大的强化了水体净化能力，实现重污染河道的原位净化。
实施例3
本实施例在安徽省淮河流域一支流水域内受污染的河道(河道长4.76km，宽23m，)中构建一种新型重污染河道原位水质净化系统，包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，在受污染河道的浅滩水域底部铺设聚磷填料4，铺设厚度为15cm、35cm、55cm逐级递增，将浅滩水域(岸边水深小于0.6m的水域)由岸边至河道方向上依次构建阶梯式的一级阶梯单元1、二级阶梯单元2和三级阶梯单元3，聚磷填料4为利用生化污泥(污水处理厂经压滤后的含水率为40％的生化污泥)和凹凸棒土(产地为江苏盱眙)作为原料，经破碎、筛选工序预处理后按质量比1:1.5混合，然后制成粒径大小为2～5cm的填料，在600℃的高温下烧结1.5h后形成的球形聚磷填料，铺设聚磷填料4后一级阶梯单元1水深为0～0.2m，水域中种植的挺水植物主要为芦苇、灯芯草；所述的二级阶梯单元2水深为0.2～0.4m，水域中种植的漂浮植物主要为浮萍、水禾；所述的三级阶梯单元3水深为0.4～0.6m，水域中种植的沉水植物主要为金鱼藻、黑藻，种植密度均为行距0.6m，株距0.4m；好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料5、曝气管道6和帽封材料7，在河道底部铺设厚度为5cm的双层砂石作为帽封材料7，砂石每层厚度为2.5cm，粒径分别为5.5mm、2.5mm，先铺垫大粒径的砂石，然后在大粒径砂石上面铺垫小粒径砂石；曝气管道6铺设在帽封材料7的上方，河道内每隔30米铺设8米宽的曝气管道6，河道岸边设有鼓风机，曝气管道6与鼓风机连接，鼓风机将空气送入曝气管道6中，然后曝气管道6以微孔曝气的方式对河道内受污染水体进行曝气，采用间歇曝气的方式，每天曝气10h，曝气流量控制在2～3m3/h之间；曝气后会在曝气管道6附近水域形成好氧硝化区，维持水中溶解氧为1.5～2.5mg/L；随着水体的流动，在未设置曝气管道的区域，溶解氧逐渐降低，形成缺氧(溶解氧浓度为0.2～0.6mg/L)、厌氧(溶解氧浓度为0～0.2mg/L)反应区，将河道改造成若干个串联的好氧-缺氧-厌氧生物反应区，形成组合式的多段A2/O净化系统；在好氧-缺氧-厌氧生物反应区内搭建支架，将竹丝填料5悬挂固定在支架上，竹丝填料5的长度为1.5m，架设密度为0.4m3/m3，竹丝填料5的制作材料为竹丝，先将竹丝扎花制成填料单元，然后用绳子将填料单元串联固定形成竹丝填料。
本实施例的安徽省淮河流域一支流水域内受污染的河道，其水质在处理前为：水中氨氮浓度为25.9mg/L，COD浓度为128.3mg/L，总磷浓度为6.58mg/L，悬浮物质浓度为35mg/L，富营养化较为严重；经改造后采用上述系统进行原位水质净化，处理7天后水中的氨氮浓度降为2.78mg/L，COD 25.6mg/L，总磷0.23mg/L，悬浮物质3.47mg/L。本实施例综合利用河道自身特点，通过间歇曝气的方式在河道内构建天然的好氧、缺氧、厌氧反应区，以及在河岸构建聚磷生态修复区，极大的强化了水体净化能力，实现重污染河道的原位净化。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种新型重污染河道原位水质净化系统，其特征在于：包括聚磷处理单元和好氧-缺氧-厌氧净化单元，所述的聚磷处理单元设置在岸边水深小于0.6m的浅滩水域，聚磷处理单元包括一级阶梯单元(1)、二级阶梯单元(2)、三级阶梯单元(3)和聚磷填料(4)，所述的聚磷填料(4)铺设在河道浅滩水域底部，浅滩水域根据水深不同依次分为一级阶梯单元(1)、二级阶梯单元(2)和三级阶梯单元(3)；所述的一级阶梯单元(1)水深为0～0.2m，水域中种植挺水植物；二级阶梯单元(2)水深为0.2～0.4m，水域中种植漂浮植物；三级阶梯单元(3)水深为0.4～0.6m，水域中种植沉水植物；所述的好氧-缺氧-厌氧净化单元设置在河道非浅滩水域，包括竹丝填料(5)、曝气管道(6)和帽封材料(7)，所述的帽封材料(7)设置在河道非浅滩水域底部，所述的曝气管道(6)铺设在帽封材料(7)的上方，所述的竹丝填料(5)架设在河道非浅滩水域上部。
2.根据权利要求1所述的一种新型重污染河道原位水质净化系统，其特征在于：所述聚磷填料(4)的粒径大小为2～5cm，铺设厚度为15～55cm。
3.根据权利要求1所述的一种新型重污染河道原位水质净化系统，其特征在于：所述的挺水植物为香蒲、芦苇、灯芯草；所述的漂浮植物为紫萍、浮萍、水禾；所述的沉水植物为黑藻、金鱼藻、狐尾藻、睡莲；所述的挺水植物、漂浮植物和沉水植物的种植密度为：行距0.4～0.6m，株距0.2～0.4m。
4.根据权利要求1所述的一种新型重污染河道原位水质净化系统，其特征在于：所述的曝气管道(6)为间歇式设置，在河道内每隔20～30m设置5～8m曝气管道(6)，曝气时间为4～10h，曝气的气体为空气，曝气流量为1～3m3/h。
5.根据权利要求1所述的一种新型重污染河道原位水质净化系统，其特征在于：所述的竹丝填料(5)为竹丝轧制而成，竹丝填料(5)的长度为1.2～1.5m，架设密度为0.2～0.5m3/m3。
6.根据权利要求1所述的一种新型重污染河道原位水质净化系统，其特征在于：所述的帽封材料(7)为铺设厚度为3～5cm的砂石，所述的砂石为2～3层，每层砂石铺设厚度为1～2.5cm，砂石粒径大小为1.5～2.5mm和5～6mm。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20150909 Termination date: 20160519 |