CN210367021U

CN210367021U - 一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置

Info

Publication number: CN210367021U
Application number: CN201920245751.8U
Authority: CN
Inventors: 朱晓明; 赵东华
Original assignee: Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Current assignee: Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-02-27

Abstract

一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，装置结构包括：生物表面活性剂溶液箱、超声波发生器、超声波震动棒、不锈钢扁条、中空震动传导输液棒结构和介质层结构，中空震动传导输液棒结构与介质层结构连接，超声波发生器与超声波震动棒连接，超声波震动棒与中空震动传导输液棒结构通过不锈钢扁条进行刚性连接，生物表面活性剂溶液箱通过出水软管与中空震动传导输液棒结构上端连接。其中，中空震动传导输液棒结构包括：中空震动传导输液棒、孔洞、防松螺帽和螺纹卡口。本实用新型与传统技术相比，可在短时间内有效解决目前人工湿地、土壤渗滤处理系统、人工快速渗滤系统等等生态治理工程中出现的介质层堵塞问题，具有广阔的应用前景。

Description

一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置

技术领域

本实用新型涉及水环境治理和污水处理技术领域，具体涉及一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置。

背景技术

自上世纪70年代以来，随着国内外地表水体污染问题日益严重和扩大化，人工湿地(CW)、土壤渗滤处理系统(MSL)、人工快速渗滤系统(CRI) 等生态治理新技术相继兴起并得到广泛应用。这些系统因其易于设计、投资少、能耗低、效果好、运行管理维护简单等优点而被大量应用于河湖水体污染、中小城镇和农村生活生活污水及农业面源污染、城镇垃圾渗滤液处置等污染的治理和防治工程中，取得了很好的工程效果。近年来，随着这些工程长期运行和工程实践，工程都出现了不同程度的介质层(填料层或渗滤层)堵塞现象，造成基质渗透系数急剧下降，出现澭水短流、阻隔氧气扩散、过水能力下降等现象，引起积水恶臭、蚊蝇滋生、运行环境恶化等问题，使得系统稳定性下降、出水处理效果降低和运行寿命缩短。

针对人工湿地、土壤渗滤处理系统、人工快速渗滤系统等生态治理工程的堵塞问题，目前关于其堵塞机理的研究、应对措施和解决方法主要分为三类：

(1)物理致堵机制及其应对方法

物理致堵机制主要有悬浮颗粒物沉积、有机物累积、细小颗粒物的迁移，以及这些物质在水流作用下的机械压缩作用。相对应的物理性应对措施和方法包括增加拦污格栅和前置处理工艺段、改变进水方式和方向、降低水力负荷、填料层或渗滤层轮歇、定期更换填料或滤料、定期收割植物和清理杂质垃圾等措施。这类方法往往治标不治本，可能会长时间中断系统正常运行，后期投入和工程量较大，费时费力，实际费效比和应用性不高，往往陷入“堵了就治、治后又堵”的恶性循环怪圈。

(2)化学致堵机制及其应对方法

化学致堵机制主要有介质中水相的pH、氧化还原电位、电导率、电解质浓度、有机物物质组成及其化学性质，固相中的介质表面特性、矿物组成及其成分、表面电荷、离子交换置换和聚合沉淀能力等等。相对应的化学性应对措施和方法主要是施加化学试剂，如特定酸碱溶液、硝化抑制剂等或者次氯酸钠融菌剂等，通过化学措施来杀伤杀灭或抑制微生物、改变水固相物质的化学特性或者破坏沉积物物质结构来消除堵塞问题，这些措施会破坏系统长期运行形成的的稳定生境化学特征，投加后的化学制剂也可能出现潜在二次污染问题，影响后续水体水质安全。

(3)生物致堵机制及其应对方法

生物致堵机制主要有微生物分泌物(微生物分泌产生的一些胞外聚合物)、腐殖质(水体携带或者植物残渣产生)、微生物细菌产气(主要是填料层或渗滤层好氧或者缺厌氧段中发生脱氮微生物的硝化/反硝化作用产生的N₂和N₂O、产甲烷菌产生的甲烷CH₄、硫化细菌或者硫还原菌产生的H₂S等)所导致的气阻现象等。相对应的应对措施和方法主要有添加生物酶制剂、引进蚯蚓繁殖、投加筛选细菌等方式。

目前，已有相关研究者针对填料层堵塞问题提出了一些方法，有预防填料层堵塞发生措施和方法(专利号：CN101050027A、CN101638264A、 CN101708899A、CN101723547A、CN1970473A、和CN102126791A)，这些方法只能预防而不能对已堵塞工程有效解决；有利用酶解和辅助措施的 (CN103387291B、CN108101221A)，但是这些方法选用酶种类单一或过于复杂，有时需要辅助措施，最关键的是所添加的单一酶、组合酶或者复合酶对温度条件要求比较高，如果外界温度过低则酶解效果很差而不能很好疏堵；有利用动物蚯蚓修复堵塞型潜流人工湿地(CN1923728A)，该方法只能改善填料层局部堵塞问题，花费时间很长，且蚯蚓难以在长期淹水环境中存活；有利用筛选细菌及其产生的表面活性剂(CN105670969A、CN105776550A)的方法，这些方法所需时间较长，也存在引入细菌竞争和适应性问题，对于非均质性的深层介质层治理效果可能欠佳；也有利用震动面钢板和超声波装置疏堵的方法(CN103896404B)，该方法虽然能够将湿地上中层堵塞严重的无机颗粒和胞外聚合物、有机物等从填料剥离下来，但这些高粘性、低密度的微生物胞外多聚物堵塞物因重力和水流作用仍会积聚在中下层的填料孔隙中造成二次堵塞，孔隙率的恢复情况也还不够理想，同时该方法采用的震动面钢板也只能适合小试模拟装置或者面积不大的中试装置，对于大面积的实际运行湿地或者渗滤工程效果不太适用。以上这些方法各有其不足或者缺点，难以在短时间内有效解决现有生态治理工程中介质层堵塞问题，限制了这些方法的应用。为了解决上述问题，有必要寻找一种更为简单有效的、能够有效解决现有生态治理工程介质层堵塞的装置。

为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置包括：生物表面活性剂溶液箱、超声波发生器、超声波震动棒、不锈钢扁条、中空震动传导输液棒结构和介质层结构，所述中空震动传导输液棒结构与介质层结构连接，所述超声波发生器与超声波震动棒连接，所述超声波震动棒与中空震动传导输液棒结构通过不锈钢扁条进行刚性连接，所述生物表面活性剂溶液箱通过出水软管与中空震动传导输液棒结构上端连接；

其中，所述中空震动传导输液棒结构包括：中空震动传导输液棒、孔洞、防松螺帽和螺纹卡口，所述中空震动传导输液棒上端与防松螺帽连接，所述孔洞设于中空震动传导输液棒上，所述防松螺帽与螺纹卡口连接，所述中空震动传导输液棒的底端为尖锥形状结构，所述不锈钢扁条通过防松螺帽与螺纹卡口连接。

进一步，所述介质层结构包括：表层介质、中间层介质、底层介质、进水管、出水管和生物表面活性剂，所述表层介质下端与中间层介质连接，所述中间层介质下端与底层介质连接，所述进水管与表层介质内部连接，所述出水管与底层介质内部连接，所述生物表面活性剂设于进水管内部。

进一步，所述中空震动传导输液棒结构直径为1～2cm的上端螺纹开口、中空、中下半部分四周开孔的不锈钢棒，所述中空震动传导输液棒底端呈尖锥状，所述中空震动传导输液棒的长度应比介质层结构总厚度长 5～10cm，所述孔洞直径0.5-1.0cm。

进一步，所述生物表面活性剂为槐糖脂或甘露糖赤藓糖醇脂中的一种或其混合物，槐糖脂为内酯型槐糖脂、酸型槐糖脂中的任意一种或其混合物，所述生物表面活性剂配置浓度为20～200mg/L。

本实用新型的有益效果：

(1)针对介质层孔隙不规则堵塞以及介质层中填料或者滤料的非均质性，本实用新型将生物表面活性剂和超声波结合起来，利用生物表面活性剂的溶解脱附堵塞物优势和超声波的空化作用、脱附破碎和传导特性等优点，将两者有机结合起来能够更彻底、有效地解决和处理堵塞问题。

(2)本实用新型实施方式比较灵活，可根据工程堵塞的实际情况进行因地制宜调整；同时，工作温度范围较广，克服了一般方法中使用酶解时温度条件要求比较苛刻，避免出现低温时酶解效率快速下降导致堵塞不善的缺点。

(3)本实用新型所使用的生物表面活性剂具有无毒、可生物降解、生态安全、投加剂量少、成本低以及高表面活性等优点，无二次污染问题。

(4)本实用新型所使用超声波震动棒与中空震动传导输液棒结构通过不锈钢扁条刚性连接，易于安装拆卸，占地面积小，避免使用大块的震动面钢板，不但适用于小型模拟装置或中试装置，更适宜用于大面积的湿地或者渗滤工程，小巧方便。同时，中空震动传导输液棒贯穿介质层上中下不同层位，棒的中下半部分四周开孔洞，能够与不同层位介质层接触，便于后续生物表面活性剂溶液流出，可将生物表面活性剂溶液快速输入到堵塞介质层的不同层位，可以根据工程场地情况灵活布置，能够更好解决非均质性的介质层不同深度上的堵塞问题，使疏堵效果更快、更有效、更彻底。

(5)本实用新型所使用的的超声波既可以采用中高频段频率15～20KHz，也可以采用高频超声波(大于20KHz)，可根据工程现场或者小试模拟装置情况灵活调节频率，减少功耗。

(6)本实用新型属于一种原位解决和处理介质层堵塞的装置，不破坏工程的介质层物理结构，降低工程运行施工量和维护成本，可大大延长工程使用年限。

(7)本实用新型能够尽可能少影响工程运行，将处理速度和质量结合起来，能够在短时间内解决堵塞问题，避免了其他方式实施时出现的长时间停止运行情况，能够实现系统或工程的长期稳定有效运行。

本实用新型具有效果好、见效快、安全无二次污染等特点，可在短时间内有效解决目前人工湿地、土壤渗滤处理系统、人工快速渗滤系统等等生态治理工程中出现的介质层堵塞问题，具有广阔的应用前景。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的中空震动传导输液棒结构的结构示意图。

附图标记：

生物表面活性剂溶液箱100、出水软管110、超声波发生器200、超声波震动棒300和不锈钢扁条400。

中空震动传导输液棒结构500、中空震动传导输液棒510、孔洞520、防松螺帽530和螺纹卡口540。

介质层结构600、表层介质610、中间层介质620、底层介质630、进水管640、出水管650和生物表面活性剂660。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的中空震动传导输液棒结构的结构示意图。

如图1和图2所示，一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，其特征在于，包括：生物表面活性剂溶液箱100、超声波发生器200、超声波震动棒300、不锈钢扁条400、中空震动传导输液棒结构500和介质层结构 600，中空震动传导输液棒结构500与介质层结构600连接，超声波震动棒 300与中空震动传导输液棒结构500通过不锈钢扁条400进行刚性连接，超声波发生器200与超声波震动棒300连接，生物表面活性剂溶液箱100通过出水软管110与中空震动传导输液棒结构500上端连接。

其中，中空震动传导输液棒结构500包括：中空震动传导输液棒510、孔洞520、防松螺帽530和螺纹卡口540，中空震动传导输液棒510上端与防松螺帽530连接，孔洞520设于中空震动传导输液棒510上，防松螺帽 530与螺纹卡口540连接，不锈钢扁条400通过防松螺帽530与螺纹卡口 540连接，中空震动传导输液棒510的底端为尖锥形状结构。

介质层结构600包括：表层介质610、中间层介质620、底层介质630、进水管640、出水管650和生物表面活性剂660，表层介质610下端与中间层介质620连接，中间层介质620下端与底层介质630连接，进水管640 与表层介质610内部连接，出水管650与底层介质630内部连接，生物表面活性剂660设于进水管640内部。

中空震动传导输液棒510直径为1～2cm的上端螺纹开口、中空、中下半部分四周开孔的不锈钢棒，中空震动传导输液棒510底端呈尖锥状，中空震动传导输液棒510的长度应比介质层结构600总厚度长5～10cm，孔洞 520直径0.5～1.0cm。

生物表面活性剂660为槐糖脂或甘露糖赤藓糖醇脂中的一种或其混合物，槐糖脂为内酯型槐糖脂、酸型槐糖脂中的任意一种或其混合物，生物表面活性剂660配置浓度为20～200mg/L。

在本实施例中，堵塞的生态治理工程为复合垂直流人工湿地系统，主要处理某农村小片区生活污水，进水中悬浮物杂质比较多，设置了前处理装置去除杂质和部分悬浮固体。该系统平面规模6.0m*2.0m*1.0m，进水后经下行垂直流单元然后到上行垂直流单元，每个核心处理单元规模 2m*2m*1.0m。填料层自上而下分为土壤(厚20cm)、细砾石层(厚30cm)、中砾石层(厚25cm)、粗砾石层(厚15cm)，设计水力负荷0.5m3/(m2.d)，持续进水，表面种植美人蕉。该系统运行155d后开始出现下行垂直流单元局部堵塞现象，出水不顺畅。

该系统堵塞解决步骤和应用方法：

1)关闭出水管，按照0.5m*0.5m的密度于在系统下行垂直流单元和上行垂直流单元分别布置4根长120cm的超声波中空震动传导输液棒510，贯穿4层滤料层，然后将中空震动传导输液棒510与超声波发生器200进行刚性连接。

2)配置浓度为150mg/L的酸型槐糖脂溶液(共用酸型槐糖脂36g，配置溶液240L)投加到两个处理单元表面，表面积水约3cm，静置2-3h待生物表面活性剂660溶脱堵塞物。

3)2-3h后开启超声波发生器200(20KHz)，以每运行20min、间隔 20min的操作方式运行4h，共计超声波作用6次。

4)开启出水管排出积水，溶脱物和堵塞颗粒物被排出快速渗滤系统。

5)关闭出水，然后开启进水，待进水完全淹没快速渗滤系统后再关闭进水，开启出水，排干系统所有水，以尽可能多地将溶解和脱附破碎的堵塞物排出系统。

6)开启进水和出水，待系统出水正常后测量出水流量，计算渗透系数。经过测算，该系统的有效渗透系数恢复率为86％。

以上对本实用新型的具体实施方式进行了说明，但本实用新型并不以此为限，只要不脱离本实用新型的宗旨，本实用新型还可以有各种变化。

Claims

1.一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，其特征在于，包括：生物表面活性剂溶液箱(100)、超声波发生器(200)、超声波震动棒(300)、不锈钢扁条(400)、中空震动传导输液棒结构(500)和介质层结构(600)，所述中空震动传导输液棒结构(500)与介质层结构(600)连接，所述超声波震动棒(300)与中空震动传导输液棒结构(500)通过不锈钢扁条(400)进行刚性连接，所述超声波发生器(200)与超声波震动棒(300)连接，所述生物表面活性剂溶液箱(100)通过出水软管(110)与中空震动传导输液棒结构(500)上端连接；

其中，所述中空震动传导输液棒结构(500)包括：中空震动传导输液棒(510)、孔洞(520)、防松螺帽(530)和螺纹卡口(540)，所述中空震动传导输液棒(510)上端与防松螺帽(530)连接，所述孔洞(520)设于中空震动传导输液棒(510)上，所述防松螺帽(530)与螺纹卡口(540)连接，所述不锈钢扁条(400)通过防松螺帽(530)与螺纹卡口(540)连接，所述中空震动传导输液棒(510)的底端为尖锥形状结构。

2.根据权利要求1所述的一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，其特征在于：所述介质层结构(600)包括：表层介质(610)、中间层介质(620)、底层介质(630)、进水管(640)、出水管(650)和生物表面活性剂(660)，所述表层介质(610)下端与中间层介质(620)连接，所述中间层介质(620)下端与底层介质(630)连接，所述进水管(640)与表层介质(610)内部连接，所述出水管(650)与底层介质(630)内部连接，所述生物表面活性剂(660)设于进水管(640)内部。

3.根据权利要求1所述的一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，其特征在于：所述中空震动传导输液棒结构(500)直径为1～2cm的上端螺纹开口、中空、中下半部分四周开孔的不锈钢棒，所述中空震动传导输液棒(510)底端呈尖锥状，所述中空震动传导输液棒(510)的长度应比介质层结构(600)总厚度长5～10cm，所述孔洞(520)直径0.5～1.0cm。

4.根据权利要求2所述的一种解决生态治理工程中介质层堵塞的装置，其特征在于：所述生物表面活性剂(660)为槐糖脂或甘露糖赤藓糖醇脂中的一种或其混合物，槐糖脂为内酯型槐糖脂、酸型槐糖脂中的任意一种或其混合物，所述生物表面活性剂(660)配置浓度为20～200mg/L。