專利名稱：利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理系統(tǒng)，具體指對現(xiàn)有的排水溝渠改造而成的污水凈化系統(tǒng)， 屬于環(huán)境保護水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近20年來，隨著我國城市化水平的不斷提高和城鎮(zhèn)化水平的加快，城市與城鎮(zhèn)人口 不斷增加，污水排放量也在以每年超過5%的速度增加。目前，我國城鎮(zhèn)污水集中處理率 為50%左右，但仍有近200個城市、約80%的城鎮(zhèn)沒有建成污水處理廠，西部地區(qū)問題更 加突出。隨意排放的生活污水嚴重污染了城鎮(zhèn)附近水體，威脅了居民的日常生活和身體健
康o
在我國的水污染治理中， 一般是興建大范圍的污水管網(wǎng)和污水處理廠來集中收集和處
理污水，但由于技術(shù)經(jīng)濟條件的限制，即使在大城市中，污水的收集率也不超過70%。在 城鎮(zhèn)中，尤其是山地型的城鎮(zhèn)中，由于基本沒有污水廠和相應(yīng)的污水管網(wǎng)，生活污水多通 過暗渠+明渠的形式就近排入附近水體。這導(dǎo)致作為城市排水體系組成部分和城鎮(zhèn)排水主 要手段的排水溝渠，尤其是明渠，常常是污水橫流，垃圾密布，臭氣熏人。
在河道和溝渠的治理中，常采用的方法有在溝渠內(nèi)投加絮凝劑、殺藻劑等化學(xué)方法， 或采用疏浚、清淤、綠化和截污等物理方法，雖然也能起到一定的作用，但多為暫時的， 不徹底的。因此如何使排水溝渠由納污排污變?yōu)槌圻€清，融入周圍的生態(tài)環(huán)境，己經(jīng)成 為城市城鎮(zhèn)水環(huán)境建設(shè)中亟待解決的問題。
目前城鎮(zhèn)人工強化排水溝渠的水處理技術(shù)和裝置還比較少，比較常見的是釆用接觸氧 化法處理溝渠污水，即在排水溝渠內(nèi)沿水流方向設(shè)置固定微生物載體，并在載體上形成生 物膜，污水在溝渠內(nèi)流動過程中得到凈化。但是單一的接觸氧化法與污水的接觸時間短， 也沒有充分利用排水溝渠的空間，同時需要人工曝氣裝置，故在實際應(yīng)用中受到了較多限 制
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提出一種對現(xiàn)有的排水溝渠改造而成 的污水凈化系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以有效利用溝渠空間和坡度對污水進行原位生態(tài)處理，實現(xiàn)對 污水的持續(xù)處理和凈化，而且還可以使溝渠成為一道與周圍環(huán)境相和諧的景觀。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，排水溝渠通過沿水流方向的縱向隔墻將排水溝渠 分為相互平行的處理渠和分流渠，在處理渠和分流渠的前端設(shè)有控制污水進入處理渠流 量、而讓余下污水進入分流渠的分流槽；在處理渠前端設(shè)有沉砂池，尾端設(shè)有沉淀池，在 沉砂池和沉淀池之間依次或交替設(shè)有接觸氧化池和人工濕地池，沉砂池、接觸氧化池、人 工濕地池和沉淀池通過橫向隔墻分隔。
在沉砂池進水口設(shè)有大孔徑竹網(wǎng)格柵，在沉砂池出水口設(shè)有多道孔徑逐漸遞減的竹網(wǎng) 格柵。
所述接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料和若干平行的導(dǎo)流隔墻，導(dǎo)流隔墻橫向立在接觸氧化池 內(nèi)。導(dǎo)流隔墻由兩組構(gòu)成， 一組只與處理渠兩側(cè)壁形成過流通道，且兩側(cè)壁的過流通道交 錯設(shè)置；另一組只與處理渠上下形成過流通道，且上下過流通道交錯設(shè)置。
所述人工濕地池內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流隔墻、碎石填料和挺水植物，導(dǎo)流隔墻橫向立在人工濕地 池內(nèi)。導(dǎo)流隔墻與處理渠上下形成過流通道，且上下過流通道交錯設(shè)置。人工濕地池內(nèi)的 碎石填料在每兩個導(dǎo)流隔墻分隔成的處理段內(nèi)分為三層，分別為中等粒徑的碎石、中-小粒 徑碎石和小粒徑碎石，在不同粒徑碎石填料交界處錯落布置多層平面竹網(wǎng)，沿水流方向三 層填料粒徑由大到小等厚布置。挺水植物采用無土栽培的方式種植，挺水植物通過碎石填 料固定在人工濕地池內(nèi)，由一種挺水植物或多種挺水植物混種而成。
所述沉淀池內(nèi)設(shè)有進水擋板、出水擋板和位于進水擋板與出水擋板之間的浮水植物， 進水擋板與渠底之間、出水擋板與渠底之間形成處理水只能由此通過的水流通道。
所述接觸氧化池和人工濕地池的出水隔墻頂端為傾斜溢流壩，在出水隔墻外側(cè)不同高 度設(shè)置至少兩級由上至下突出長度依次增加的跌水擋板，跌水擋板與水平面的夾角為 5~10。。
所述分流槽設(shè)于分流渠前端與沉砂池并列，分流槽出水口設(shè)有高度可調(diào)的用于溢流或 泄洪的矩形堰。
本發(fā)明溝渠凈化污水的基本原理如下生活污水首先進入分流渠的分流槽，通過調(diào)節(jié) 分流槽出口矩形堰的高度控制進入沉砂池的流量。旱天污水流量可以全部進入處理渠處 理，雨天過剩流量從分流渠溢流。進入處理渠的污水，通過流入端竹網(wǎng)格柵的攔截作用，去除一些形體較大的固體垃圾。進入沉砂池后，依靠沉砂區(qū)沉淀作用和出水口多道孔徑遞 減的竹網(wǎng)格柵可以沉降和攔截污水中的部分懸浮物質(zhì)。之后污水進入接觸氧化段，在填料 的吸附作用、填料上附著生長生物膜的生物降解作用下，污染物的濃度得以降低，出水經(jīng) 傾斜溢流壩和多級跌水擋板跌水曝氣后進入下一段接觸氧化池。在經(jīng)過多級垂直流和折流 式接觸氧化池后，污水進入人工濕地池。人工濕地池主要是在填料、植物和微生物的綜合 作用下去除水中的污染物質(zhì)。當污水流經(jīng)時，懸浮物被填料及植物根系阻攔截留，有機污 染物通過填料上附著生物膜的吸附，同化及生物降解去除，而污水中的營養(yǎng)物質(zhì)可被水生 植物吸收利用。污水進入沉淀池后，通過沉淀作用和浮水植物的吸收、吸附作用來進一步 去除水中的污染物。除此之外，利用溝渠內(nèi)部各處理段出水口和進水口的高度差，設(shè)置了 跌水曝氣，使污水在跌落的過程中與空氣接觸進行充氧，強化生物去除污染物的效能。在 實際的溝渠系統(tǒng)中，沉砂池、接觸氧化池、人工濕地池、沉淀池可以根據(jù)溝渠的實際長度 和坡度，以及污水水質(zhì)，可以連續(xù)多級構(gòu)建，或者是交叉構(gòu)建。在溝渠各處理段聯(lián)合作用 下，可以有效降解城市、城鎮(zhèn)生活污水、少量工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水的污染物質(zhì)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的效果
(1) 不僅可有效利用溝渠空間對污水進行原位凈化處理，而且還可以構(gòu)建排水溝渠系 統(tǒng)的生態(tài)功能，成為與周圍環(huán)境相和諧的景觀。
(2) 可以充分利用溝渠內(nèi)部高差變化對污水進行跌水充氧，運行不需消耗電能，降低 污水處理的成本。
(3) 適用于城鎮(zhèn)的排水溝渠，尤其是明渠，對山地地形的村鎮(zhèn)、地勢較高的城市邊緣 地帶、污水管網(wǎng)不健全地區(qū)有良好的適應(yīng)性。
(4) 不產(chǎn)生二次污染，不影響溝渠泄洪，并且可以有效攔截和去除由于初期雨水沖刷 效應(yīng)而導(dǎo)致的高濃度污染物。


圖l為本發(fā)明工藝示意圖。
圖2為本發(fā)明排水溝渠平面示意圖。
圖3是本發(fā)明一個實施例平面圖。
圖4是圖3中A-A剖面圖，即接觸氧化池剖面示意圖。
圖5是圖3中B-B剖面圖，即人工濕地池剖面示意圖。
圖6是圖3中C-C剖面圖，即沉淀池剖面示意圖。圖中箭頭表示水流方向；其中，l-分流槽；2-沉砂池；3-垂直流接觸氧化池；4-折流接 觸氧化池；5-人工濕地池；6-沉淀池；7-分流渠；8-碎石填料；9-導(dǎo)流隔墻；lO-填料；11-跌水擋板；12-挺水植物；13-平面竹網(wǎng)；14-浮水植物；15-縱向隔墻；16-橫向隔墻；17-進
水擋板；18-出水擋板。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，排水溝渠通過沿水 流方向的縱向隔墻15將排水溝渠分為相互平行的處理渠和分流渠7。在處理渠和分流渠7 的前端設(shè)有控制污水進入處理渠流量、而讓余下污水進入分流渠的分流槽l。在處理渠中， 根據(jù)渠底坡降形成的高度差將渠道分為多個小處理段，按水流方向依次通過橫向隔墻16 設(shè)置出沉砂池2、接觸氧化池、人工濕地池5和沉淀池6。根據(jù)溝渠長度及坡度，接觸氧 化池和人工濕地池可以在不同的空間位置依次或交錯布置單個或多個。本發(fā)明處理渠前端 只能設(shè)沉砂池2，尾端只能設(shè)沉淀池6，位于沉砂池和沉淀池之間的接觸氧化池和人工濕 地池可依次或交替設(shè)置。由于排水溝渠本身的高程是逐漸降低，且排水溝渠底部坡度不完 全一致，因此每個小處理段的高度和長度也是變化的。實際設(shè)置時，分流槽l設(shè)于分流渠 7前端與沉砂池2并列，分流槽'出水口設(shè)有高度可調(diào)的用于溢流或泄洪的矩形堰，見圖2 和圖3。
在排水溝渠系統(tǒng)中，污水先進入分流槽1，通過調(diào)節(jié)分流槽出口矩形堰的高度控制進 入沉砂池2的流量。在沉砂池2進水口設(shè)有大孔徑(0.8 2.0 cm)竹網(wǎng)格柵，在沉砂池出 水口設(shè)有多道孔徑逐漸遞減的竹網(wǎng)格柵。污水通過沉砂池進水口的大孔徑竹網(wǎng)格柵后，進 入沉砂池，并通過沉砂池出水口的多道孔徑逐漸遞減的竹網(wǎng)格柵進入接觸氧化池。
接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料10和若干平行等距離的導(dǎo)流隔墻9，導(dǎo)流隔墻9橫向立在接觸 氧化池內(nèi)。導(dǎo)流隔墻9由兩組構(gòu)成， 一組只與處理渠兩側(cè)壁形成過流通道，且兩側(cè)壁的過 流通道交錯設(shè)置，本發(fā)明將這一段稱為折流接觸氧化池4，見圖3，該段引導(dǎo)污水在渠內(nèi) 左右流動；另一組只與處理渠上下形成過流通道，且上下過流通道交錯設(shè)置，本發(fā)明將這 一段稱為垂直流接觸氧化池3，見圖3和圖4，該段引導(dǎo)污水在渠內(nèi)上下流動。多級接觸 氧化池可以根據(jù)需要設(shè)置若干垂直流接觸氧化池和折流接觸氧化池。
接觸氧化池內(nèi)的填料10可以是專用的水處理填料，如球形填料，也可以是隨地取材 的建筑材料和建筑垃圾，如碎石、鵝卵石、石灰石、頁巖、砂巖、紅磚碎塊、沙磚碎塊等。接觸氧化段末端出水為頂部傾斜溢流，經(jīng)多級跌水擋板11跌落后進入下一級小處理段。
人工濕地池5內(nèi)設(shè)有若干平行的導(dǎo)流隔墻9、碎石填料8和挺水植物12，見圖3和圖 5。導(dǎo)流隔墻9橫向等距離地立在人工濕地池5內(nèi)，導(dǎo)流隔墻與處理渠上下形成過流通道， 且上下過流通道交錯設(shè)置，引導(dǎo)污水在渠內(nèi)上下流動。人工濕地池內(nèi)的碎石填料8在每兩 個導(dǎo)流隔墻分隔成的處理段內(nèi)分為三層，分別為中等粒徑碎石(1.2 2.0cm)、中-小粒徑碎 石(0.8~1.5 cm)和小粒徑碎石(0.5~1.0 cm)，在不同粒徑碎石填料交界處錯落布置多層 平面竹網(wǎng)13，沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。挺水植物12釆用無土栽培的 方式種植，通過碎石填料8固定在人工濕地池內(nèi)，如菖蒲、燈心草、茭白、慈姑、美人蕉、 風(fēng)車草等，每段濕地可種植一種挺水植物或混種多種挺水植物。人工濕地段出水為頂部溢 流，經(jīng)傾斜壩出水口和多級跌水擋板ll跌落后進入下一級小處理單元。
污水經(jīng)多級人工濕地凈化后，由出水口跌落進入沉淀池6。見圖3和圖6，沉淀池6 內(nèi)設(shè)有進水擋板17、出水擋板18和位于進水擋板與出水擋板之間的浮水植物14，進水擋 板與渠底之間、出水擋板與渠底之間形成處理水只能由此通過的水流通道。浮水植物實際 為鳳眼蓮。
所述接觸氧化池和人工濕地池的出水隔墻頂端為傾斜溢流壩，在出水隔墻外側(cè)不同高 度設(shè)置至少兩級由上至下突出長度依次增加的跌水擋板11，跌水擋板與水平面的夾角為 5~10°。跌水擋板材料為PVC板或紅磚。
作為處理技術(shù)和裝置核心的接觸氧化池和人工濕地出水均為頂部溢流出水。本發(fā)明不 僅可以有效利用溝渠空間和坡度對污水進行原位生態(tài)處理，不消耗電能，可以同步有效去 除污水中的COD、 SS、 N、 P等污染物質(zhì)，而且還可以使溝渠成為一道與周圍環(huán)境相和諧 的景觀。
實施例1:
某小城鎮(zhèn)石砌污水排放渠，污水來源為小城鎮(zhèn)街道兩側(cè)居民的生活污水和糞便水的混 合污水，污水排入石砌暗渠，暗渠在街道盡頭處轉(zhuǎn)為石砌明渠，污水通過明渠直接排入長 江。
渠道總寬W產(chǎn)1.2m;處理渠寬W2=0.7m;隔墻厚度W3=0.2m;分流渠寬W2=0.3m; 渠道高H=1.0m;處理渠長度L=46.0m;
分流槽長度x寬度x深度二2.0mx0.3mx (0.1-0.3) m;
格柵沉砂池長度x寬度x深度-2.0mx0.3mx0.2m，進水口設(shè)1道竹網(wǎng)格柵，孔徑為 O.OlmxO.Olm，出水口設(shè)3道竹網(wǎng)格柵，孔徑為O.OlmxO.Olm, 0.008mx0.008m，0.005mx0.005m;
垂直流接觸氧化段共3段，每段長度x寬度x深度-4.0mx0.7mx0.1 0.7m，填料采用浮 球填料；
折流接觸氧化段共2段，每段長度x寬度x深度z5.0mx0.7mx0.05m，填料為鵝卵石、頁 巖、砂巖、紅磚碎塊、沙磚碎塊；
人工濕地共4段，每段長度x寬度x深度-4.5mx0.7mx0.1 0.7m，填料為碎石和竹網(wǎng)，4 段濕地種植的挺水植物分別為石菖蒲、燈心草、茭白、美人蕉；
沉淀池長度x寬度x深度-4.0mx0.7mx (0.3~0.6) m，沉淀池種植的浮水植物為鳳眼蓮。
當日處理流量為12mVd時，旱季混合污水在排水溝渠系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時間為12小 時左右，溝渠進出水水質(zhì)見表l。
表1溝渠進出水水質(zhì)(Q=12m3/d)
水質(zhì)指標COD (mg/L) TP (mg/L) TN (mg/L) NH3-N (mg/L)
進水 161.5—192.4 4.3~5.4 42.7~57.2 39.2~52.8
出水 34.6~44.3 2.3~3.0 19.5~31.2 16.2~27.1
去除率(％) 77~81 43~46 46~54 49~59
國家標準1 100 3 —— 30
注1、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)二級標準
當水溫在25'C 28'C范圍內(nèi)波動時，各小處理段出水，即跌落跌水曝氣前DO平均為 0.12mg/L,經(jīng)跌水擋板跌落充氧后，DO平均為2.44mg/L，跌水充氧2.32 mg/L。
當日處理流量為6m3/d時，旱季混合污水在排水溝渠系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時間為24小時 左右，溝渠進出水水質(zhì)見表2。
表2進出水水質(zhì)表(Q=6m3/d)
水質(zhì)指標COD (mg/L)TP (mg/L)TN (mg/L)NH3-N (mg/L)
進水85.0~231.23.6~5.534.0~45.230.0~37.5
出水15.1~28.10.1 1.99.8~10.97.5~9.4
去除率(％)78~8863~9868~7969~80
國家標準160 12015
國家標準2500.5158
注l為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)—級B標準
2為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)—級A標準 當水溫在25'C 28'C范圍內(nèi)波動時，各處理段出水即跌落前污水中的DO平均為0.13 mg/L,經(jīng)跌水擋板跌落充氧后，DO平均為3.52mg/L，跌水充氧3.39mg/L。
權(quán)利要求
1、利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，包括排水溝渠，其特征在于所述排水溝渠通過沿水流方向的縱向隔墻(15)將排水溝渠分為相互平行的處理渠和分流渠(7)，在處理渠和分流渠的前端設(shè)有控制污水進入處理渠流量、而讓余下污水進入分流渠的分流槽(1)；在處理渠前端設(shè)有沉砂池(2)，尾端設(shè)有沉淀池(6)，在沉砂池(2)和沉淀池(6)之間依次或交替設(shè)有接觸氧化池和人工濕地池(5)，沉砂池(2)、接觸氧化池、人工濕地池(5)和沉淀池(6)通過橫向隔墻(16)分隔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于在沉砂 池(2)進水口設(shè)有大孔徑竹網(wǎng)格柵，在沉砂池出水口設(shè)有多道孔徑逐漸遞減的竹網(wǎng)格柵。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所 述接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料(10)和若干平行的導(dǎo)流隔墻(9)，導(dǎo)流隔墻(9)橫向立在接 觸氧化池內(nèi)，導(dǎo)流隔墻由兩組構(gòu)成， 一組只與處理渠兩側(cè)壁形成過流通道，且兩側(cè)壁的過 流通道交錯設(shè)置，另一組只與處理渠上下形成過流通道，且上下過流通道交錯設(shè)置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所 述人工濕地池(5)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流隔墻(9)、碎石填料(8)和挺水植物(12)，導(dǎo)流隔墻(9) 橫向立在人工濕地池(5)內(nèi)，導(dǎo)流隔墻(9)與處理渠上下形成過流通道，且上下過流通 道交錯設(shè)置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所述人 工濕地池內(nèi)的碎石填料(8)在每兩個導(dǎo)流隔墻分隔成的處理段內(nèi)分為三層，分別為中等 粒徑的碎石填料、中-小粒徑碎石填料和小粒徑碎石填料，在不同粒徑碎石填料交界處錯落 布置多層平面竹網(wǎng)(13)，沿水流方向三層填料粒徑由大到小等厚布置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所述挺 水植物(12)通過碎石填料(8)固定在人工濕地池(5)內(nèi)，由一種挺水植物或多種挺水 植物混種而成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所 述沉淀池(6)內(nèi)設(shè)有進水擋板(17)、出水擋板(18)和位于進水擋板與出水擋板之間的 浮水植物(14)，進水擋板(17)與渠底之間、出水擋板(18)與渠底之間形成處理水只 能由此通過的水流通道。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所述接觸氧化池和人工濕地池(5)的出水隔墻頂端為傾斜溢流壩，在出水隔墻外側(cè)不同高 度設(shè)置至少兩級由上至下突出長度依次增加的跌水擋板(11)，跌水擋板(11)與水平面的 夾角為5~10°。
9、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，其特征在于所 述分流槽(1)設(shè)于分流渠(7)前端與沉砂池(2)并列，分流槽出水口設(shè)有高度可調(diào)的用于溢流或泄洪的矩形堰。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用排水溝渠的污水原位凈化系統(tǒng)，排水溝渠沿縱向分隔為相互平行的處理渠和分流渠，在處理渠和分流渠的前端設(shè)有分流槽。在處理渠前端設(shè)有沉砂池，尾端設(shè)有沉淀池，在沉砂池和沉淀池之間設(shè)有接觸氧化池和人工濕地池，沉砂池、接觸氧化池、人工濕地池和沉淀池通過橫向隔墻分隔。本發(fā)明不僅可有效利用溝渠空間對污水進行原位凈化處理，實現(xiàn)對污水的持續(xù)處理和凈化，而且還可以使溝渠成為一道與周圍環(huán)境相和諧的景觀。本系統(tǒng)可以充分利用溝渠內(nèi)部高差變化對污水進行跌水充氧，降低污水處理成本；不產(chǎn)生二次污染，不影響溝渠泄洪，并且可以有效攔截和去除由于初期雨水沖刷效應(yīng)而導(dǎo)致的高濃度污染物。
文檔編號C02F9/14GK101638287SQ20091010468
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者劉智萍, 芳 方, 磊 王, 王春燕, 鄒建勇, 郭勁松, 旭 高 申請人:重慶大學(xué)