申请日 2016.12.28
公开(公告)日 2017.05.24
IPC分类号 C02F9/14
摘要
本发明涉及一种河道围隔截污导流原位净化处理方法和系统，利用截污围隔装置快速且彻底地拦截排污口污水，在河岸带形成截污导流净化槽，截污导流净化槽内利用底层微孔曝气装置和漂浮植物，将污水在导流过程中得到原位净化，再导入下游的污水集中净化区，进行强化净化，消除污染物，从而实现河道主要治理段的完全截污和水质提升。本发明的方法和系统在施工时无需抽干河水，就能快速地将河道致黑致臭物以及氮磷等污染物彻底拦截并集中处置，适用于城镇及农村沿河两岸生活污水、农田废水通过排污口直排入河的黑臭河道治理工程。
权利要求书
1.一种河道围隔截污导流原位净化处理系统，其特征在于，包括污水原位净化区和污水集中净化区;污水原位净化区和污水集中净化区相连，污水原位净化区布设于待治理河道上游河段，污水原位净化区内设置截污导流净化系统，污水集中净化区布设于待治理河道下游河段，污水集中净化区内设置污水集中净化系统;
所述截污导流净化系统包括截污围隔系统、底层微孔曝气系统和组合生态浮岛;所述截污围隔系统和底层微孔曝气系统沿河岸布设，组合生态浮岛布设于水面;
所述截污围隔系统包括截污支管道和截污围隔装置;所述截污围隔装置沿河岸布设，将河岸排污口围栏在内，与河岸、河道底部之间形成槽体结构，即截污导流净化槽;所述截污支管道连接排污口，将排污口流出的污水引流至截污导流净化槽，截污导流净化槽内种植漂浮植物，净化槽内污水;所述截污围隔装置由浮体、防水布和石笼组成，浮体浮于水面，石笼沉入河底底泥，防水布上下端分别通过钢绳包裹连接浮体和石笼，形成围隔;
所述底层微孔曝气系统包括曝气机、曝气主管、曝气支管和微孔曝气装置;曝气机通过通气管向曝气主管内通气;曝气主管沿河岸铺设，通过三通管与曝气支管一端相连;曝气支管另一端连接微孔曝气装置;
所述组合生态浮岛包括漂浮植物和弹性填料;漂浮植物种植在圆形框架和网构成的植物浮床上;弹性填料与网相连，悬挂在植物浮床下方;每个生态浮岛用毛竹桩固定在河道水面上方;
污水原位净化区的污水通过截污导流净化系统进行截污和原位净化，经截污导流净化槽导流至河道下游的污水进入污水集中净化区域，通过污水集中净化系统进行集中净化;
所述集中污水净化系统包括底层微孔曝气系统和组合生态浮岛;所述底层微孔曝气系统、组合生态浮岛结构、布设方式与截污导流净化系统相同;两个底层微孔曝气系统共用曝气机和曝气主管。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述截污围隔装置上每隔10~30米安装毛竹桩固定浮体，毛竹桩高度高于河道最高水位。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浮体选用长50~80cm、直径Φ10~30cm的圆形塑料泡沫，浮体之间通过包裹的防水布相连。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述漂浮植物选用狐尾藻或铜钱草，截污导流净化槽内漂浮植物覆盖度80%以上。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微孔曝气装置由微孔曝气管和钢筋组成，用钢筋制成圆锥塔形支架，将微孔曝气管缠绕其上，形成微孔曝气装置，具体为：将钢筋弯曲成环形结构呈弹簧状盘旋上升，环形结构从下至上直径依次递减，四周采用钢筋连接固定，形成圆锥塔型结构的支架，微孔曝气管缠绕在支架上;支架顶层，即环形直径最小的一端与曝气支管相连;支架底层环形结构用十字形的铁皮焊接固定。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述支架环形结构共4层，微孔曝气管从顶层往下缠绕3层，底层环形结构直径Φ500，顶层环形结构直径Φ150;
所述微孔曝气装置空气流量为，每个微孔曝气装置5m3/h，微孔曝气装置安装密度为1个/5m2。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，污水原位净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的30%~50%，污水集中净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的50%~60%;
每个组合生态浮岛用3个毛竹桩按三角形方向固定，毛竹桩顶部高出水面的部分高于河道最高水位。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述组合生态浮岛的构建方式为：利用PE管或PVC管围成圆形框架，用一层聚乙烯网覆盖，构成植物浮床;将弹性填料间隔与聚乙烯网相连悬挂在植物浮床下方，再将漂浮植物放置在植物浮床内填满;所述漂浮植物选用绿狐尾藻、铜钱草或水花生。
9.一种河道围隔截污导流原位净化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将待治理河道划分为污水原位净化区和污水集中净化区;污水原位净化区和污水集中净化区相连，污水原位净化区位于待治理河道上游河段，污水集中净化区位于待治理河道下游河段;
在污水原位净化区所处河道两岸距离岸边1.0m~2.0m处分别布设截污围隔装置，截污围隔装置、河岸、河道底部之间形成槽体结构，即截污导流净化槽;沿岸查找排污口，在排污口处安装截污支管道，使排污口排出的污水通过截污支管道流入截污导流净化槽;截污导流净化槽内种植漂浮植物，净化槽内污水;
其中，所述截污围隔装置由浮体、防水布和石笼组成，浮体浮于水面，石笼沉入河底底泥，防水布上下端分别通过钢绳包裹连接浮体和石笼，形成围隔;截污围隔装置上每隔10~30米安装毛竹桩固定浮体，毛竹桩高度高于河道最高水位;
(2)在污水原位净化区和污水集中净化区所在河道布设底层微孔曝气系统，包括曝气机、曝气主管、曝气支管和微孔曝气装置;在河岸内侧安装曝气机，曝气机通过通气管向曝气主管内通气;曝气主管沿河岸铺设，通过三通管与曝气支管一端相连;曝气支管另一端连接微孔曝气装置;污水原位净化区和污水集中净化区共用曝气机和曝气主管;
(3)在污水原位净化区和污水集中净化区所在河道水面布设组合生态浮岛，所述组合生态浮岛包括漂浮植物和弹性填料;漂浮植物种植在圆形框架和网构成的植物浮床上;弹性填料与网相连，悬挂在植物浮床下方;每个生态浮岛用毛竹桩固定在河道水面上方;
(4)在污水集中净化区底泥表面投放生物沸石，吸附氨氮;
(5)上述步骤中所有设施布设完毕后，运行底层微孔曝气系统，对水体增氧，管护组合生态浮岛，在运行污水处理过程中，在污水集中净化区喷洒微生物菌剂，调节水质。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述微孔曝气装置由微孔曝气管和钢筋组成，用钢筋制成圆锥塔形支架，将微孔曝气管缠绕其上，形成微孔曝气装置，具体为：将钢筋弯曲成环形结构呈弹簧状盘旋上升，环形结构从下至上直径依次递减，四周采用钢筋连接固定，形成圆锥塔型结构的支架，微孔曝气管缠绕在支架上;支架顶层，即环形直径最小的一端与曝气支管相连;支架底层环形结构用十字形的铁皮焊接固定;
所述支架环形结构共4层，微孔曝气管从顶层往下缠绕3层，底层环形结构直径Φ500，顶层环形结构直径Φ150;
所述微孔曝气装置空气流量为，每个微孔曝气装置5m3/h，微孔曝气装置安装密度为1个/5m2。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，污水原位净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的30%~50%，污水集中净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的50%~60%;
每个组合生态浮岛用3个毛竹桩按三角形方向固定，毛竹桩顶部高出水面的部分高于河道最高水位;
所述组合生态浮岛的构建方式为：利用PE管或PVC管围成圆形框架，用一层聚乙烯网覆盖，构成植物浮床;将弹性填料间隔与聚乙烯网相连悬挂在植物浮床下方，再将漂浮植物放置在植物浮床内填满;所述漂浮植物选用绿狐尾藻、铜钱草或水花生。
说明书
一种河道围隔截污导流原位净化处理方法和系统
技术领域
本发明属于污水治理、生态修复等技术领域，具体为黑臭河道原位净化技术和生态修复技术。
背景技术
我国河道水环境质量在近20年中急剧下降，绝大多数河流水质属劣Ⅴ类，水质污染和生态退化问题十分突出，还原性有机污染物和氮、磷营养盐含量居高不下，甚至出现了常年性水体黑臭现象。这不仅阻碍着经济社会的可持续发展，还严重影响了沿岸居民的健康和生活。消除河道的黑臭现象、恢复河道的生态功能成为社会可持续发展过程中的关键任务之一。
我国在近几年十分重视黑臭河道的治理，致力于治理技术的研究并投入实践，目前我国推行的河道治理技术主要有：物理方法，包括人工曝气、底泥疏浚和调水等，通过提高水体氧化性，控制内源污染和稀释污染物等缓解水体黑臭，但是不能保证水质的长期稳定改善;化学方法，主要包括絮凝、化学氧化等，如铁盐铝盐混凝剂的使用可以有效提高水体透明度以及吸附溶解态磷，CaO2、MgO2可以提高溶解氧，有助于有机物降解和氨氮的转化，并缓解了底泥向上覆水中磷的释放，专利201610320572.7中就采用了这种方法，专利文献201610076802.X中采用纳米气泡机提供溶解氧，所产生的气泡粒径很小，几乎对水体不造成扰动，产生的气泡可附着在底泥表层，氧传质速率高;生物-生态方法，专利文献201510845266.0早碳纤维生态草上挂膜，并向黑臭河道不同水域段的开始端喷洒经培养后的土著微生物，这是利用了生物膜技术和微生物强化技术，生物膜上的微生物可以吸附降解污染物，促进了污染物的化学反应过程，专利发明201610006876.6提供了一种构建稳定的沉水植被群落的方法，利用伊乐藻-苦草组合建立常绿型沉水植被，并配植伴生种为金鱼藻、穗花狐尾藻、轮叶黑藻，并采用升降式浮床，可根据水体透明度调整浮床的深度，这是利用了植物净化技术，目前被广泛使用的技术有水生植物氧化塘、生态浮床等。
然而，目前大多数河道治理专利技术都集中在原位净化修复上，对外源污染物的分流、截污和处置技术较少，专利文献201510847564.3涉及对入河污水的导流和净化，其将河道按位置划分为污水导流和收集区、污水深度净化区、水体生态系统构建和水质净化区，并分别对三个区域采取治理措施，其所述污水导流和收集区为在河道两侧宽为0.5 ～ 2m的区域采用PVC微孔膜对污水进行收集和导流，但是采用PVC微孔膜易造成堵塞，需频繁更换，使用周期不长，而且对管道的具体铺设和连接未做详述。
鉴于上述技术背景，针对城镇及农村沿河两岸生活污水、农田废水通过排污口直排入河、截污不彻底、污水流量大的黑臭河道治理工程，发明了一种快速完全截污的方式，无需抽干河道布设排污管的情况下在河道两侧采用浮体、防水布构成的围隔将入河污水全部收集导流至深度集中净化区，然后利用物理曝气、植物净化和微生物结合的方式对污水进行处理，截污彻底，净化效果长久稳定，工程量小，对环境友好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种河道围隔截污导流原位净化处理的方法和系统，所述方法和系统能快速彻底地拦截并净化入河污水，同时在河道内原位消除污染物，适用于外源污染严重的黑臭河道的黑臭消除、水质提升及生态修复工程。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种河道围隔截污导流原位净化处理系统，包括污水原位净化区和污水集中净化区;污水原位净化区和污水集中净化区相连，污水原位净化区布设于待治理河道上游河段，污水原位净化区内设置截污导流净化系统，污水集中净化区布设于待治理河道下游河段，污水集中净化区内设置污水集中净化系统;
所述截污导流净化系统包括截污围隔系统、底层微孔曝气系统和组合生态浮岛;所述截污围隔系统和底层微孔曝气系统沿河岸布设，组合生态浮岛布设于水面;
所述截污围隔系统包括截污支管道和截污围隔装置;所述截污围隔装置沿河岸布设，将河岸排污口围栏在内，与河岸、河道底部之间形成槽体结构，即截污导流净化槽;所述截污支管道连接排污口，将排污口流出的污水引流至截污导流净化槽，截污导流净化槽内种植漂浮植物，净化槽内污水;所述截污围隔装置由浮体、防水布和石笼组成，浮体浮于水面，石笼沉入河底底泥，防水布上下端分别通过钢绳包裹连接浮体和石笼，形成围隔;
所述底层微孔曝气系统包括曝气机、曝气主管、曝气支管和微孔曝气装置;曝气机通过通气管向曝气主管内通气;曝气主管沿河岸铺设，通过三通管与曝气支管一端相连;曝气支管另一端连接微孔曝气装置;
所述组合生态浮岛包括漂浮植物和弹性填料;漂浮植物种植在圆形框架和网构成的植物浮床上;弹性填料与网相连，悬挂在植物浮床下方;每个生态浮岛用毛竹桩固定在河道水面上方;
污水原位净化区的污水通过截污导流净化系统进行截污和原位净化，经截污导流净化槽导流至河道下游的污水进入污水集中净化区域，通过污水集中净化系统进行集中净化;
所述集中污水净化系统包括底层微孔曝气系统和组合生态浮岛;所述底层微孔曝气系统、组合生态浮岛结构、布设方式与截污导流净化系统相同;两个底层微孔曝气系统共用曝气机和曝气主管。
其中，所述截污围隔装置上每隔10~30米安装毛竹桩固定浮体，毛竹桩高度高于河道最高水位。
所述浮体选用长50~80cm、直径Φ10~30cm的圆形塑料泡沫，浮体之间通过包裹的防水布相连。
所述漂浮植物选用狐尾藻或铜钱草，截污导流净化槽内漂浮植物覆盖度80%以上。
所述微孔曝气装置由微孔曝气管和钢筋组成，用钢筋制成圆锥塔形支架，将微孔曝气管缠绕其上，形成微孔曝气装置，具体为：将钢筋弯曲成环形结构呈弹簧状盘旋上升，环形结构从下至上直径依次递减，四周采用钢筋连接固定，形成圆锥塔型结构的支架，微孔曝气管缠绕在支架上;支架顶层，即环形直径最小的一端与曝气支管相连;支架底层环形结构用十字形的铁皮焊接固定。优选的，所述支架环形结构共4层，微孔曝气管从顶层往下缠绕3层，底层环形结构直径Φ500，顶层环形结构直径Φ150;所述微孔曝气装置空气流量为，每个微孔曝气装置5m3/h，微孔曝气装置安装密度为1个/5m2。
所述污水原位净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的30%~50%，污水集中净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的50%~60%;每个组合生态浮岛用3个毛竹桩按三角形方向固定，毛竹桩顶部高出水面的部分高于河道最高水位。
所述组合生态浮岛的构建方式为：利用PE管或PVC管围成圆形框架，用一层聚乙烯网覆盖，构成植物浮床;将弹性填料间隔与聚乙烯网相连悬挂在植物浮床下方，再将漂浮植物放置在植物浮床内填满;所述漂浮植物选用绿狐尾藻、铜钱草或水花生。
本发明的另一目的在于提供一种河道围隔截污导流原位净化处理方法，本发明的方法通过如下技术方案实现：
一种河道围隔截污导流原位净化处理方法，具体包括如下步骤：
(1)将待治理河道划分为污水原位净化区和污水集中净化区;污水原位净化区和污水集中净化区相连，污水原位净化区位于待治理河道上游河段，污水集中净化区位于待治理河道下游河段;
在污水原位净化区所处河道两岸距离岸边1.0m~2.0m处分别布设截污围隔装置，截污围隔装置、河岸、河道底部之间形成槽体结构，即截污导流净化槽;沿岸查找排污口，在排污口处安装截污支管道，使排污口排出的污水通过截污支管道流入截污导流净化槽;截污导流净化槽内种植漂浮植物，净化槽内污水;
其中，所述截污围隔装置由浮体、防水布和石笼组成，浮体浮于水面，石笼沉入河底底泥，防水布上下端分别通过钢绳包裹连接浮体和石笼，形成围隔;截污围隔装置上每隔10~30米安装毛竹桩固定浮体，毛竹桩高度高于河道最高水位;
(2)在污水原位净化区和污水集中净化区所在河道布设底层微孔曝气系统，包括曝气机、曝气主管、曝气支管和微孔曝气装置;在河岸内侧安装曝气机，曝气机通过通气管向曝气主管内通气;曝气主管沿河岸铺设，通过三通管与曝气支管一端相连;曝气支管另一端连接微孔曝气装置;污水原位净化区和污水集中净化区共用曝气机和曝气主管;
(3)在污水原位净化区和污水集中净化区所在河道水面布设组合生态浮岛，所述组合生态浮岛包括漂浮植物和弹性填料;漂浮植物种植在圆形框架和网构成的植物浮床上;弹性填料与网相连，悬挂在植物浮床下方;每个生态浮岛用毛竹桩固定在河道水面上方;
(4)在污水集中净化区底泥表面投放生物沸石，吸附氨氮;
(5)上述步骤中所有设施布设完毕后，运行底层微孔曝气系统，对水体增氧，管护组合生态浮岛，在运行污水处理过程中，在污水集中净化区喷洒微生物菌剂，调节水质。
其中，所述微孔曝气装置由微孔曝气管和钢筋组成，用钢筋制成圆锥塔形支架，将微孔曝气管缠绕其上，形成微孔曝气装置，具体为：将钢筋弯曲成环形结构呈弹簧状盘旋上升，环形结构从下至上直径依次递减，四周采用钢筋连接固定，形成圆锥塔型结构的支架，微孔曝气管缠绕在支架上;支架顶层，即环形直径最小的一端与曝气支管相连;支架底层环形结构用十字形的铁皮焊接固定;所述支架环形结构共4层，微孔曝气管从顶层往下缠绕3层，底层环形结构直径Φ500，顶层环形结构直径Φ150;所述微孔曝气装置空气流量为，每个微孔曝气装置5m3/h，微孔曝气装置安装密度为1个/5m2。
污水原位净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的30%~50%，污水集中净化区的组合生态浮岛的覆盖度为水面面积的50%~60%;每个组合生态浮岛用3个毛竹桩按三角形方向固定，毛竹桩顶部高出水面的部分高于河道最高水位;所述组合生态浮岛的构建方式为：利用PE管或PVC管围成圆形框架，用一层聚乙烯网覆盖，构成植物浮床;将弹性填料间隔与聚乙烯网相连悬挂在植物浮床下方，再将漂浮植物放置在植物浮床内填满;所述漂浮植物选用绿狐尾藻、铜钱草或水花生。
本发明的方法和系统在无需抽干河道布设排污管的情况下，就可以将河道的主要治理河段彻底截污，减少了工程施工量，节约了施工时间，切断了污染源，快速地将河道致黑致臭物以及氮磷等污染物彻底拦截并集中处置，适用于城镇及农村沿河两岸生活污水、农田废水通过排污口直排入河、截污不彻底或抽干河道截污施工有难度的黑臭河道治理工程。
