本實(shí)用新型涉及一種雨水處理系統(tǒng)，具體涉及一種磁絮凝-前置庫聯(lián)用的分流制雨水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于雨污混接及雨天徑流污染的普遍存在，城市雨水泵站外排水中含有大量的顆粒態(tài)污染物及溶解態(tài)營養(yǎng)鹽。直接將其排放入河，會(huì)使受納水體發(fā)生突發(fā)性水質(zhì)惡化，隨之造成的水體“黑臭”現(xiàn)象，也會(huì)影響周圍居民的正常生活及市容市貌。因此在雨水進(jìn)入受納水體前，有必要設(shè)置雨水處理系統(tǒng)以削減入河污染物總量，并達(dá)到一定的景觀效應(yīng)，其中前置庫是一種相對實(shí)用且應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)。

前置庫技術(shù)通過延長水力停留時(shí)間，促進(jìn)水中泥沙及營養(yǎng)鹽的沉降，同時(shí)利用庫中水生植物、藻類等進(jìn)一步吸收、吸附、攔截營養(yǎng)鹽，從而降低進(jìn)入下一級子庫或者受納水體水中的N、P等營養(yǎng)鹽含量，抑制水體中藻類過渡繁殖，減緩水體富營養(yǎng)化進(jìn)程，改善水質(zhì)。近年來此技術(shù)在我國平原地區(qū)及城市河道逐步得到應(yīng)用，公開號為CN1621622A的專利，公開了一種平原河網(wǎng)地區(qū)面源污染強(qiáng)化凈化前置庫系統(tǒng)，可有效控制面源污染，減少入河污染負(fù)荷，但構(gòu)筑物占地面積較大，且無法處理點(diǎn)源污染、缺乏景觀化效果，無法適用于城市河道。公開號為CN104803558A的專利，公開了一種適用于低流速城市小流域河網(wǎng)的水質(zhì)凈化系統(tǒng)及方法，利用前置庫—生物繩—生物群落系統(tǒng)中生物協(xié)同作用凈化污水河水質(zhì)，并達(dá)到美化城市河道環(huán)境的目的。公開號為CN103924551A的專利，公開了一種以景觀一體化為特征的前置庫處理系統(tǒng)，布置緊湊，具有處理點(diǎn)源污染效率高、管理簡單和景觀化效果等特點(diǎn)。這些技術(shù)均可在來水較為穩(wěn)定時(shí)，通過水生生物作用強(qiáng)化凈化效果，實(shí)現(xiàn)污染物的去除，但其多用于處理河道水，當(dāng)汛期暴雨來臨，進(jìn)水流量突然增大時(shí)，抗水力沖擊能力較差，需要將來水直接導(dǎo)流至受納水體，亦對河道造成污染。

磁絮凝技術(shù)通過加載磁種并投加混凝劑的方式，使污染物與磁粉絮凝結(jié)合為一磁性整體，增加絮體體積和密度，并利用自身高效的沉降性，增強(qiáng)沉降分離效果，實(shí)現(xiàn)污染物的去除。該技術(shù)具有處理效率高、處理成本低、運(yùn)行穩(wěn)定且操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。磁絮凝技術(shù)在處理懸浮物含量較高的污水時(shí)，往往能取得較好的效果，且處理時(shí)間相較于傳統(tǒng)工藝大為縮短。但該技術(shù)現(xiàn)有的應(yīng)用實(shí)例，例如公開號為CN202898156U和公開號為CN202898156U的專利，分別公開了一種磁絮凝水處理系統(tǒng)及一種一體化磁絮凝裝置，均需要構(gòu)建專門的池體，工藝流程較為復(fù)雜，能耗較高，并無充分利用該技術(shù)顯著縮短處理時(shí)間的特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對目前城市分流制泵站雨水不經(jīng)處理直排入河，其水質(zhì)較差且含有大量懸浮物，嚴(yán)重污染受納河道的現(xiàn)狀，將磁絮凝技術(shù)與前置庫系統(tǒng)相結(jié)合，提供一種磁絮凝-前置庫聯(lián)用的分流制雨水處理系統(tǒng)，可以在不同的排水條件下，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，對外排的雨水進(jìn)行處理，削減入河污染物的總量，并達(dá)到一定的景觀效果。

本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種磁絮凝-前置庫聯(lián)用的分流制雨水處理系統(tǒng)，包括雨水泵站前池、潛水泵、排水干管和排水支管，其特征在于，雨水泵站前池1內(nèi)設(shè)置有潛水泵2，潛水泵2通過排水干管3與排水支管A4、排水支管B18相連接，所述排水支管A4上設(shè)置有自動(dòng)閥門5；在排水干管3的前端分別設(shè)置有磁粉投加口8與絮凝劑投加口9，在磁粉投加口8與絮凝劑投加口9的臨近處還設(shè)置有磁粉加載裝置12與絮凝劑配置裝置13，磁粉加載裝置12通過磁粉自動(dòng)投加泵10與磁粉投加口8相連接，絮凝劑配置裝置13通過絮凝劑自動(dòng)投加泵11與絮凝劑投加口9相連接；

在河道7與雨水泵站前池1之間的地平面之下設(shè)置有磁絮凝前置庫6，磁絮凝前置庫6通過排水支管A4與排水干管3相連接；磁絮凝前置庫6的中間部位設(shè)置有隔墻15，隔墻15將磁絮凝前置庫6分割為藥劑絮凝區(qū)14和沉淀區(qū)16；藥劑絮凝區(qū)14設(shè)置有土筑弧形波狀導(dǎo)流墻17；磁絮凝前置庫6與河道7之間設(shè)置有溢流壩A29；磁絮凝前置庫6近岸邊處種植挺水植物26；

所述排水支管B18設(shè)置于排水干管3的末端，沿排水支管B18的水流方向依次設(shè)置有生態(tài)前置庫19、強(qiáng)化凈化區(qū)22和深度凈化區(qū)23；生態(tài)前置庫19與強(qiáng)化凈化區(qū)22之間設(shè)置有溢流壩B30，強(qiáng)化凈化區(qū)22與深度凈化區(qū)23之間設(shè)置有溢流壩C31；

所述生態(tài)前置庫19設(shè)置于地平面之下，近岸邊處種植挺水植物26；生態(tài)前置庫19的一側(cè)設(shè)置有一條土筑溝渠20，土筑溝渠20與河道7相連通，土筑溝渠20內(nèi)設(shè)置有閘門21，以便在旱季維持生態(tài)前置庫內(nèi)水位的穩(wěn)定；

所述強(qiáng)化凈化區(qū)22，為一片疊水花臺(tái)濕地，由階梯狀水池組成，階梯狀水池中均種植挺水植物26，每個(gè)水池的出水通過跌水的方式進(jìn)入下一個(gè)水池；

所述深度凈化區(qū)23內(nèi)設(shè)置有3條土壩24，由3條土壩24分隔出4條廊道25，構(gòu)成回轉(zhuǎn)式廊道結(jié)構(gòu)；依托廊道25的地形，按廊道25深度和區(qū)域面積分別種植挺水植物26和沉水植物27；深度凈化區(qū)23的水面還設(shè)置附著有脫氮除磷微生物的浮床28；深度凈化區(qū)23的出水沿廊道末端流入河道7。

所述潛水泵2為3～5臺(tái)。

所述磁粉投加口8與絮凝劑投加口9的間距為2～4m。

所述弧形波狀導(dǎo)流墻17為3～7個(gè)。

所述排水干管3的管徑為1.2～1.5m。

所述排水支管A4與排水支管B18各設(shè)置有兩套完全相同的管線；排水支管A4的管徑為1.2～1.5m，排水支管B18的管徑為0.6～0.8m。

所述磁絮凝前置庫6面積為1500～2000m²，與排水支管A4末端相連接，利用已有洼地進(jìn)行改建，其中的弧形波狀導(dǎo)流墻17縱向長度至少為36m。

所述生態(tài)前置庫19面積為2000～2500m²，與排水支管B18末端相連接，利用現(xiàn)有池塘或者河岸低洼處進(jìn)行改造。

所述強(qiáng)化凈化區(qū)22的面積為1600～2000m²，由5個(gè)階梯狀水池組成。

所述深度凈化區(qū)23的面積為4000～5000m²；單個(gè)廊道25長為100～150m，寬為8～15m。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

(1)在保證排水速度的同時(shí)，緩解暴雨對河道水質(zhì)的影響，避免水體“黑臭”現(xiàn)象的發(fā)生；

(2)在非泄洪情況下，通過延長水力停留時(shí)間，利用水生植物及微生物的共同作用，對泵站外排雨水進(jìn)行深度處理，強(qiáng)化凈化效果；

(3)充分利用了排水管道內(nèi)的水力攪動(dòng)，節(jié)省動(dòng)力能耗，工藝流程簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高；

(4)強(qiáng)化凈化區(qū)的疊水花臺(tái)與深度凈化區(qū)通過逐級跌水的方式相連接，可以達(dá)到補(bǔ)充水體溶解氧的效果；

(5)生態(tài)前置庫通過溝渠與河道相連接，可在枯水期補(bǔ)充系統(tǒng)進(jìn)水，維持系統(tǒng)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的基本穩(wěn)定；

(6)系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)水位的高低，選種不同的適應(yīng)性較強(qiáng)的水生景觀植物，系統(tǒng)兼具實(shí)用性與景觀性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型磁絮凝-前置庫聯(lián)用的分流制雨水處理系統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型快速處理工藝的剖面示意圖；

圖3為本實(shí)用新型慢速處理工藝的剖面示意圖；

圖4為本實(shí)用新型磁絮凝前置庫的平面結(jié)構(gòu)局部示意圖。

本實(shí)用新型附圖標(biāo)記如下：

1———雨水泵站前池 2———潛水泵

3———排水干管 4———排水支管A

5———自動(dòng)閥門 6———磁絮凝前置庫

7———河道 8———磁粉投加口

9———絮凝劑投加口 10———磁粉投加泵

11———絮凝劑投加泵 12———磁粉加載裝置

13———絮凝劑配置裝置 14———藥劑絮凝區(qū)

15———隔墻 16———沉淀區(qū)

17———弧形波狀導(dǎo)流墻 18———排水支管B

19———生態(tài)前置庫 20———土筑溝渠

21———閘門 22———強(qiáng)化凈化區(qū)

23———深度凈化區(qū) 24———土壩

25———廊道 26———挺水植物

27———沉水植物 28———浮床

29———溢流壩A 30———溢流壩B

31———溢流壩C

具體實(shí)施方式

以下通過具體實(shí)施方式,結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

以天津某雨水泵站為例，其最大排水流量為4m³/s，共配備4臺(tái)潛水泵2。

當(dāng)降雨來臨時(shí)，且雨水泵站前池1水位超過警戒水位線后，根據(jù)水位上升速度選擇啟動(dòng)的潛水泵2的個(gè)數(shù)。此時(shí)磁粉投加泵10和絮凝劑投加泵11先后自動(dòng)開啟，二者間隔2s，磁粉及絮凝劑分別由磁粉加載裝置12及絮凝劑配置裝置13經(jīng)磁粉投加泵10和絮凝劑投加泵11，最終從間距為3m的磁粉投加口8和絮凝劑投加口9進(jìn)入排水干管3中。磁粉投加裝置12開啟的同時(shí)，排水支管A4的自動(dòng)閥門5自動(dòng)開啟，少部分水流從兩根管徑為0.6m的排水支管B18流入生態(tài)前置庫19，大部分水流從兩根管徑為1.2m的支管A4進(jìn)入磁絮凝前置庫6。通過改變自動(dòng)閥門5的開啟程度來維持流入磁絮凝前置庫6流速的穩(wěn)定；所用磁粉為廉價(jià)磁性氧化鐵粉，投加量為100mg/L；所用絮凝劑為聚合氯化鋁PAC，投加量為200mg/L；藥劑利用排水干管3及排水支管A4內(nèi)的紊流進(jìn)行混凝，與污染物結(jié)合并初步形成絮體?；炷^程需要保證15s的藥劑混合時(shí)間，排水干管3及排水支管A4的總長度至少為35m。

磁絮凝前置庫6的面積為1500m²，平均水深為2m，容積約為3000m³。參見圖1、圖2和圖4，磁絮凝前置庫6的中間部位設(shè)置有隔墻15，隔墻15將磁絮凝前置庫6分割為藥劑絮凝區(qū)14和沉淀區(qū)16；藥劑絮凝區(qū)14根據(jù)地形設(shè)置有土筑弧形波狀導(dǎo)流墻17；磁絮凝前置庫6與河道7之間設(shè)置有溢流壩A29；磁絮凝前置庫6近岸邊處種植有挺水植物26。水流進(jìn)入磁絮凝前置庫6后，首先經(jīng)過設(shè)置有土筑弧形波狀導(dǎo)流墻17的藥劑絮凝區(qū)14。弧形波狀導(dǎo)流墻17浸沒于水中。此時(shí)控制水流流速減小至約0.6m/s，并在導(dǎo)流墻17間產(chǎn)生小的渦旋，促進(jìn)絮體絮凝。此過程中，需要保證60s的絮凝時(shí)長，即弧形波狀導(dǎo)流墻17縱向長度至少為36m，絮體體積在較短的時(shí)間內(nèi)體積顯著增加，最終形成較為密實(shí)的磁性復(fù)合絮體。而后攜帶磁性絮體的水流從一土筑隔墻15上方流入沉淀區(qū)16，絮體逐漸與水流分離，向庫底沉降，上清液通過溢流壩A29流入河道7中，從而達(dá)到在暴雨外排過程中削減部分入河污染物、特別是懸浮物的目的。該磁絮凝前置庫6內(nèi)化學(xué)污泥將被定期清掏至庫外，進(jìn)行后續(xù)的處理及處置，清掏周期視每年降雨情況而定，平均為1年1次。

當(dāng)泵站前池1內(nèi)雨水放空，排水過程結(jié)束后，潛水泵2關(guān)閉，排水支管A4的閥門5自動(dòng)關(guān)閉，管道內(nèi)少量存水被排水支管B18輸送至生態(tài)前置庫8中進(jìn)行后續(xù)處理，同時(shí)磁粉投加泵10和絮凝劑投加泵11自動(dòng)關(guān)閉。磁絮凝前置庫邊緣種植有挺水植物26：寬葉香蒲、茭白和黃花鳶尾，用以與庫中微生物及藻類協(xié)同作用，在非雨季進(jìn)一步吸收、吸附蓄存在磁絮凝前置庫6中的營養(yǎng)鹽，改善水質(zhì)。

當(dāng)發(fā)生以下情況時(shí)：

降雨現(xiàn)象發(fā)生但泵站前池1水位未達(dá)到警戒線；或暴雨來臨前泵站前池1提前放空蓄積雨水；或旱季排放混入雨水管道的污水。

參見圖1與圖3。此時(shí)，排水支管A4的自動(dòng)閥門5、磁粉自動(dòng)投加泵10及絮凝劑自動(dòng)投加泵11處于關(guān)閉狀態(tài)。首先啟動(dòng)1臺(tái)潛水泵2，使泵站前池1存水依次通過管徑為1.2m的排水干管3及與之相連的兩根管徑為0.6m的排水支管B18，從水面上方流入生態(tài)前置庫19。

生態(tài)前置庫19的庫區(qū)面積2000m²，平均水深1.5m，蓄水量約3000m³。生態(tài)前置庫19設(shè)置于地平面之下，近岸邊處種植挺水植物26；生態(tài)前置庫19的一側(cè)設(shè)置有一條土筑溝渠20，土筑溝渠20與河道7相連通，土筑溝渠20內(nèi)設(shè)置有閘門21，以便在旱季維持生態(tài)前置庫內(nèi)水位的穩(wěn)定。其主要依托河岸周圍低洼地段改建，以減少工程量，節(jié)約成本。生態(tài)前置庫19近岸邊處種植有挺水植物菖蒲、荷花或者馬蹄蓮。如上，通過延長水力停留時(shí)間，促進(jìn)水中懸浮物和營養(yǎng)鹽的沉降，同時(shí)利用庫中水生植物、藻類等進(jìn)一步吸收、吸附營養(yǎng)鹽，改善水質(zhì)?？菟趯㈤l門21打開，河水被引入生態(tài)前置庫19，保證系統(tǒng)具有一定高度的水位，維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。生態(tài)前置庫19內(nèi)的沉積物及部分化學(xué)污泥將被定期清掏至庫外，進(jìn)行后續(xù)的處理及處置，清掏周期視每年降雨情況而定，平均為1年1次。

生態(tài)前置庫19的出水溢流至強(qiáng)化凈化區(qū)22。強(qiáng)化凈化區(qū)22為一片疊水花臺(tái)濕地，由5個(gè)階梯狀水池組成，單個(gè)水池面積為800m²，平均水深0.6m，單個(gè)水池的容積約為480m³，每一級出水通過跌水的方式進(jìn)入下一級水池。水池中種植有水蔥、菱白和慈姑等挺水植物，污染物質(zhì)在過濾、沉淀、吸附等物理作用、微生物的生物降解作用、硝化反硝化作用以及植物吸收等多種形式的凈化作用下被高效降解。

強(qiáng)化凈化區(qū)22的出水以跌水的方式溢流進(jìn)入深度凈化區(qū)23，深度凈化區(qū)23面積為4000m²，平均水深1.5m，容積約為6000m³，水力停留時(shí)間為4d。深度凈化區(qū)23內(nèi)設(shè)置有3條土壩24，由3條土壩24分隔出4條廊道25，構(gòu)成回轉(zhuǎn)式廊道結(jié)構(gòu)；依托廊道25的地形，按廊道25深度和區(qū)域面積分別種植挺水植物26和沉水植物27；深度凈化區(qū)23的水面還設(shè)置附著有脫氮除磷微生物的浮床28。水流以較緩的速度通過土壩筑成的廊道25，單個(gè)廊道25長100m，寬10m。依托河道地形，按廊道14深度和水域面積分別種植挺水植物15和沉水植物16。選種的挺水植物26為菱白、水蔥、慈姑和蘆葦，選種的沉水植物27為馬來眼子菜、微齒眼子菜、狐尾藻和苦草。水面浮床28附著含有脫氮除磷微生物的生物膜。通過水生植物、易沉藻類、脫氮除磷微生物的吸收和吸附作用去除水體的營養(yǎng)鹽，抑制藻類的生長，逐漸形成良好的水生生物群落。凈化后的出水沿廊道末端流入河道7。

本實(shí)用新型具有較高的景觀價(jià)值，可將其改造成為生態(tài)公園，實(shí)現(xiàn)雨水處理及城市景觀的雙重價(jià)值，達(dá)到人與自然的和諧與統(tǒng)一。