兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統的製作方法

2023-05-12 22:38:41 5

專利名稱：兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，尤其是一種，屬於受汙染水體修復技術領域。
背景技術：
傳統的汙水處理方法是將汙水從環境中分離，引入特定區域，進行人為幹預措施，淨化汙水。與之不同，受汙染水體修複方法是將水體與其周圍環境看作一體，修復過程包括對周圍環境的保護的一種汙染處理方法。基於工程實施的空間位置不同，受汙染水體修復分為異位修復、原位修復和旁路側溝處理等方法。其中，旁路側溝處理方法是將一部分汙染河水分流入建於河岸帶的相對獨立的側溝系統進行汙染物削減，出水再回流至河道上遊，通過增加主河道水體流速及水質稀釋等雙重作用來改善水質，可看作介於異位修復與原位 修復之間的方法。針對缺水小城鎮水環境汙染問題日益突出而基礎設施建設相對落後、環境保護意識相對薄弱，河道水體緩流甚至靜止且汙染較嚴重，但水處理工程建設及運營管理技術水平相對低下，資金投入能力有限，而用地限制條件相對寬鬆的共性特徵，旁路側溝處理方法在缺水地區緩流河道水體修復中的優勢相對明顯。與此同時，缺水問題一直是制約華北缺水小城鎮經濟社會發展的根本問題之一。儘管缺水小城鎮水環境問題的核心是水資源短缺，但現有地表水體嚴重汙染導致的使用價值降低甚至喪失，城鎮汙水收集、處理及再生利用設施落後甚至空缺導致的有水不能用的現狀仍是缺水小城鎮水環境改善的現實瓶頸。如何將受汙染水體資源化利用，達到水環境質量改善的同時實現節水的雙重目的，是經濟技術水平有限的小城鎮水環境治理的主要目標。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，重點針對缺水地區小城鎮河道水體流動性差且汙染物成分複雜，汙染物排放源不清晰且排放方式不確定，底泥汙染嚴重且尚不具備清淤條件的現狀，解決缺水地區小城鎮對受汙染水體資源化利用需求大但治理資金投入能力有限的現實問題。按照本實用新型提供的技術方案，所述兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，特徵是所述緩流河道側溝修復系統採用在河道的下遊連接汙水管，汙水管與填料強化生物處理系統的進水端連接，填料強化生物系統的出水端與陶粒蘆葦床深度處理系統的進水端連接，陶粒蘆葦床深度處理系統的出水端與溼地景觀的進水端連接，溼地景觀的出水管連接到河道的上遊。所述填料強化生物處理系統包括以串聯方式連接的第一級填料淨化床和第二級填料淨化床；所述填料淨化床的一側設置填料床進水管，另一側設置填料床出水管，所述填料淨化床包括外圍結構，在外圍結構形成的填料池內固定多層填料固定絲網，在填料固定絲網的表面鋪設有球形填料。所述陶粒蘆葦床深度處理系統包括以並聯方式連接的第一陶粒蘆葦床和第二陶粒蘆葦床；所述陶粒蘆葦床的一側設置蘆葦床進水管，另一側設置蘆葦床出水管；所述陶粒蘆葦床包括設置在處理池中的基質過濾層以及鋪設在基質過濾層表面的石屑層，在石屑層上種植植株層。所述溼地景觀包括畜水池，在畜水也上設置噴泉。所述填料固定絲網的孔徑<球形填料直徑的75%，第一級填料淨化床的填料填充率為70 80%，第二級填料淨化床的填料填充率為35 45%。 所述球形填料的直徑為8 12cm的網狀球形空心填料，在空心填料的空腔中設有絲帶；所述球形填料的孔隙率大於99%，比表面積為56(T800m2/m3。所述基質過濾層由輕質陶粒構成，所述基質過濾層的厚度為25 35cm，所述輕質陶粒的粒徑為0. 5^1. Ocm,石屑層的厚度為3 7cm,石屑層的粒徑< 0. 5cm。所述植株層為野生蘆葦，野生蘆葦的插植密度為36 49株/m2。所述噴泉包括潛水泵或噴泉泵、管線和噴頭，管線由支架進行支撐。本實用新型具有如下優點和技術效果(I)功能齊全，技術針對性強水資源短缺是缺水小城鎮地表水體汙染的主要因素之一，表現在河道水體流動性差，黑臭和富營養化問題交替出現，水體水質受降雨影響較為顯著等水環境特徵，地表水體的資源化利用是缺水小城鎮水環境治理的主要目標之一，但面對小城鎮經濟能力有限，治理資金投入不足及技術水平相對低下的現實境況，設計研發一種建設運營成本低，運行管理規程貼近於農耕運管要求，同時實現水汙染治理與資源化利用的緩流河道水體修復工藝，具有現實意義。本實用新型集水體側溝修復的強化措施與資源化利用途徑於一體，在有效削減水體汙染負荷、控制水體中藻類生長的同時，將受汙染的河水因地制宜地進行景觀利用，能系統解決缺水小城鎮河道的水環境問題；鑑於此，本實用新型在財政資金比較緊張、技術水平相對低下的缺水小城鎮有良好的市場推廣前景；(2)運行成本低，綜合效能優本實用新型所需能耗僅包括提水泵、噴泉泵產生的能耗，大部分工藝環節均由自然形成，所需資金投入和運行成本相對較少，並且能將水體汙染治理與農耕技術相結合，運行維護的技術要求相對較低，構建方式及管理規則較簡便。

圖I為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的填料淨化床示意圖。圖3為本實用新型的陶粒蘆華床不意圖。圖4為本實用新型的噴泉系統示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖對本實用新型作進一步說明。如圖廣圖4所示，緩流河道側溝修復系統包括汙水進水管I、第一級填料淨化床2、第二級填料淨化床3、第一陶粒蘆葦床4、第二陶粒蘆葦床5、景觀溼地6、景觀出水管7、河道8、外圍結構9、填料固定絲網10、球形填料11、填料床進水管12、填料床出水管13、植株層14、石屑層15、蘆葦床出水管16、基質過濾層17、蘆葦床進水管18、噴頭19、潛水泵或噴泉泵20、管線21、支架22等。如圖I所示，本實用新型所述的緩流河道側溝修復系統採用在河道8的下遊連接汙水管1，汙水管I與填料強化生物處理系統的進水端連接，填料強化生物系統的出水端與陶粒蘆葦床深度處理系統的進水端連接，陶粒蘆葦床深度處理系統的出水端與溼地景觀6的進水端連接，溼地景觀6的出水管7連接到河道8的上遊；如圖2所示，所述填料強化生物處理系統包括以串聯方式連接的第一級填料淨化床2和第二級填料淨化床3 ;所述填料淨化床的一側設置填料床進水管12，另一側設置填料床出水管13與後續處理系統連接，所述填料淨化床包括外圍結構9，在外圍結構9形成的填料池內固定多層填料固定絲網10，在填料固定絲網10的表面鋪設有球形填料11，可以 據填充率計算球形填料11的填裝數量；所述填料固定絲網10的孔徑<球形填料11直徑的75%，第一級填料淨化床2的填料填充率為7(T80%，第二級填料淨化床3的填料填充率為35^45% ；所述球形填料11的直徑為8 12cm的網狀球形空心填料，在空心填料的空腔中設有絲帶，以用於附著微生物；所述球形填料I的密度為930kg/m3，孔隙率大於99%，比表面積為 56(T800m2/m3 ；如圖3所示，所述陶粒蘆葦床深度處理系統包括以並聯方式連接的第一陶粒蘆葦床4和第二陶粒蘆葦床5 ;所述陶粒蘆葦床的一側設置蘆葦床進水管18，蘆葦床進水管18 通過管線與填料強化生物處理系統連接，另一側設置蘆葦床出水管16，蘆葦床出水管16通過管線與溼地景觀6相連接；所述陶粒蘆葦床包括設置在處理池中的基質過濾層17以及鋪設在基質過濾層17表面的石屑層15，所述基質過濾層17由輕質陶粒構成，所述基質過濾層17的厚度為25 35cm，所述輕質陶粒的粒徑為0. 5^1. 0cm，石屑層15的厚度為3 7cm，石屑層15的粒徑< 0. 5cm ;石屑層15作為植株的支撐,在石屑層15上種植植株層14,所述植株層14 一般採用野生蘆葦，也可以由其他類似的植物替代，蘆葦的插植密度為36 49株/m2 ；如圖4所示，所述溼地景觀6包括畜水池，在畜水也上可以設置噴泉或者其他由人工改造的自然溼地景觀，以及種植水生植物；所述噴泉包括潛水泵或噴泉泵20、管線21和噴頭19，管線21由支架22進行支撐；所述管線21為PPR管焊接而成的環形線路，環面仰角75°向心方和安裝噴頭19，管線21下連接潛水泵或噴泉泵20，噴頭19為漸縮管，細端向上；所述溼地景觀6的水生植物覆蓋率為35%，噴泉作用範圍覆蓋率56. 25%。本實用新型所述的系統處理汙染河水的基本過程為(I)填料強化生物處理系統
2、3，(2)陶粒蘆葦床深度處理系統4、5，及(3)溼地景觀6蓄存利用等3個階段構成。(I)填料強化生物處理系統2、3 :於河道下遊區域提取的汙染河水，經側溝簡單預處理(沉澱澄清)由汙水進水管I輸送，首先在填料強化的生物處理階段(2、3)進行汙染物削減，淨化主體主要是球形填料11附著的自然成長的菌藻膜，目的是強化河水汙染物的截流及生物降解；按所需填料的填充率不同分為兩級，第一級填料淨化床2填充率相對較高，主要通過填料的物理結構及附著的生物膜的過濾功能截留大部分懸浮物及相當部分有機汙染物，通過生物膜的降解作用亦能去除部分N、P等營養物質；為防止汙染負荷的降低造成生物膜由於微生物生長受限而導致大幅度脫落的發生，並考慮到水生動植物的活動空間等因素，第二級填料淨化床3填充率相對較低，以進一步削減有機汙染物及N、P等營養物，從而抑制藻類的生長速度；填料強化生物處理的總水力停留時間為5. O小時，水深30cm ;上述填料淨化床夏季運行1(T15天，填料表面能形成0. 2^0. 5cm厚度的菌藻膜，系統內出現由脫落的微生物膜與大型絲狀綠藻類、苔蘚類等構成的過濾層，水體中形成包括水蚤、蝸牛等水生動物群落在內的相對穩定的水生生態系統；(2)陶粒蘆葦床深度處理系統4、5 :所述陶粒蘆葦床深度處理系統的主體是陶粒和蘆葦形成的複合過濾床，目的是過濾填料床出水的藻類細胞及脫落的菌藻膜，同時通過陶粒蘆葦複合系統的一系列除汙途徑進一步削減汙染物；填料強化生物處理系統2、3的出水一般含有數量相對較多的藻類及部分有機物與N、P等營養物質，在該階段通過陶粒表面的物化吸附及其附著生物膜的降解作用、蘆葦根系物理結構的吸附截留及其代謝物質的化感作用(以去除藻類為主要功能)連同其附著微生物的降解作用、植株的較長時間吸收富集作用以及植株-陶粒的協同淨化作用等一系列的複雜途徑，使汙染物得到進一步削減，主要削減P類汙染物(TP、P043-P等)負荷，藻類基本被去除；陶粒蘆葦床深度處理的水力負荷 I. SmVm2 (!，水深30cm ;上述陶粒蘆葦床採用兩組陶粒蘆葦床並聯的方式運行，主要解決水力負荷相對較低而導致處理規模受限，水頭損失相對較大而導致設施坡降過大的問題；(3)溼地景觀6蓄存利用陶粒蘆葦床深度處理的出水進入景觀溼地蓄存，通過跌水強化的大氣復氧過程，蓄存水體DO含量保持在相對較高的水平，能促使水生生態系統物質轉化的系列過程逐步完善，使水體中的汙染物處於相對低水平的物質轉化平衡狀態，實現蓄存水體水質的較長時間保持；所述溼地景觀6通過跌水強化大氣復氧功能，使蓄存水體DO含量保持相對較高水平，促使水生生態系統物質轉化系列過程的逐步完善，水體汙染物處於相對低水平的物質轉化平衡狀態，實現較長時間水體水質的保持；根據緩流河道側溝回流的水力調度要求，景觀出水管7排入緩流河道主河道8的上遊，通過增強主河道8的水流動性及強化側溝系統出水的水質稀釋等雙重作用，改善緩流河道8的水質；上述景觀溼地中水生植物覆蓋面積佔水域面積的35%，噴泉作用面積佔水域面積的56. 25%。蓄存水體的水位0. 5 I. 0m, DO不低於4. Omg/L。本實用新型所述的緩流河道側溝修復工藝的具體實施包括工藝流線構建及通水運行兩部分。工藝流線構建分為預處理設施、主體設施、窪澱等建造。河水預處理在河道側溝中通過沉降澄清等自然過程完成，在緩流河道岸邊或適宜區域構築側溝渠，作為本工藝簡單預處理設施，溝渠末端有取水池，通過重力流使河水自然流入提水池；填料淨化床2、3通過構築長方形水池實現，在水池中按照填充率的要求，裝填球形填料11，在水池內壁對稱留有的卡扣，用以編織絲繩網10來固定填料11，據填料強化生物處理的水力停留時間要求，將兩套填料淨化床2、3串聯運行；陶粒蘆葦床4、5亦通過水池來實現，在水池中按要求裝填陶粒17基質後，在上面再鋪設石屑層15，用以支撐植物，選用野生蘆葦14，針對陶粒蘆葦床4、5水力負荷小及水頭損失大導致的系統處理規模受限及增加建造成本的實際問題，將兩套陶粒蘆葦床4、5並聯運行；景觀溼地是通過對窪澱區域的改造來實現的，根據景觀建設要求首先對窪澱進行底泥疏浚、擴充水生植物規模等方面的初步改造，以便於通水後能形成水深0. 5^1. Om的自然水域，水生植物覆蓋度35%，並據景觀構建要求，在窪澱水域的相應位置劃分噴泉區域，噴泉區域總面積不小於水面的56. 25%。根據填料11的掛膜需要及植物的異境生長適應性要求，通水運行採取先小流量進水，待填料生物膜掛膜成熟及植物生長基本適應新環境之後，再逐漸增大流量的序列方式。河水經填料床2、3、陶粒蘆葦床4、5處理之後的出水，經重力流進入景觀溼地內蓄存，並根據緩流河道側溝回流的水力調度要求，排入緩流河道主河道8的上遊，通過增強主河道8水流動性並強化側溝系統出水的水質稀釋等雙重作用，達到改善緩流河道主河道8水質的目的。 本實用新型綜合效果良好，經過本工藝流程的汙染河水，懸浮物可削減90%以上，COD可削減45 60%，NH3-N、TN可削減40 60 %，P043_P、TP可削減80%以上，自然水塘的水體水質基本上可保持表水環境質量標準(GB3838-2002)的IV類標準。
權利要求1.一種兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述緩流河道側溝修復系統採用在河道(8)的下遊連接汙水管(I )，汙水管(I)與填料強化生物處理系統的進水端連接，填料強化生物系統的出水端與陶粒蘆葦床深度處理系統的進水端連接，陶粒蘆葦床深度處理系統的出水端與溼地景觀(6)的進水端連接，溼地景觀(6)的出水管(7)連接到河道(8)的上遊。
2.如權利要求I所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述填料強化生物處理系統包括以串聯方式連接的第一級填料淨化床(2)和第二級填料淨化床(3);所述填料淨化床的一側設置填料床進水管(12)，另一側設置填料床出水管(13)，所述填料淨化床包括外圍結構(9)，在外圍結構(9)形成的填料池內固定多層填料固定絲網(10 )，在填料固定絲網(10 )的表面鋪設有球形填料(11)。
3.如權利要求I所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述陶粒蘆葦床深度處理系統包括以並聯方式連接的第一陶粒蘆葦床(4)和第二陶粒蘆葦床(5);所述陶粒蘆葦床的一側設置蘆葦床進水管(18)，另一側設置蘆葦床出水管(16);所述陶粒蘆葦床包括設置在處理池中的基質過濾層(17)以及鋪設在基質過濾層(17)表面的石屑層(15),在石屑層(15)上種植植株層(14)。
4.如權利要求I所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述溼地景觀(6)包括畜水池，在畜水也上設置噴泉。
5.如權利要求2所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述填料固定絲網(10)的孔徑<球形填料(11)直徑的75%，第一級填料淨化床(2)的填料填充率為7(Γ80%，第二級填料淨化床(3)的填料填充率為35 45%。
6.如權利要求2所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述球形填料(11)的直徑為8 12cm的網狀球形空心填料，在空心填料的空腔中設有絲帶；所述球形填料(I)的孔隙率大於99%，比表面積為56(T800m2/m3。
7.如權利要求3所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述基質過濾層(17)由輕質陶粒構成，所述基質過濾層(17)的厚度為25 35cm，所述輕質陶粒的粒徑為O. 5^1. 0cm，石屑層(15)的厚度為3 7cm，石屑層(15)的粒徑< O. 5cm。
8.如權利要求4所述的兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，其特徵是所述噴泉包括潛水泵或噴泉泵(20)、管線(21)和噴頭(19)，管線(21)由支架(22)進行支撐。
專利摘要本實用新型涉及一種兼具汙染物削減與景觀利用的緩流河道側溝修復系統，特徵是所述緩流河道側溝修復系統採用在河道的下遊連接汙水管，汙水管與填料強化生物處理系統的進水端連接，填料強化生物系統的出水端與陶粒蘆葦床深度處理系統的進水端連接，陶粒蘆葦床深度處理系統的出水端與溼地景觀的進水端連接，溼地景觀的出水管連接到河道的上遊。本實用新型在財政資金比較緊張、技術水平相對低下的缺水小城鎮有良好的市場推廣前景；本實用新型運行成本低，綜合效能優本實用新型大部分工藝環節均由自然形成，所需資金投入和運行成本相對較少，並且能將水體汙染治理與農耕技術相結合，運行維護的技術要求相對較低，構建方式及管理規則較簡便。
文檔編號C02F3/32GK202465356SQ201220023470
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者孫永利, 楊敏, 葛銅崗, 高晨晨 申請人:國家城市給水排水工程技術研究中心