CN107915372A - 在线治理黑臭河道水体的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在线治理黑臭河道水体的***及方法。所述的方法包括下述步骤：1)在排污口一侧沿河岸设立与主河道相互隔离的至少一个净化通道，所述的净化通道的进水口与排污口连通，所述的净化通道的出水口与主河道连通；2)在净化通道内对排污口排出的废水依次利用沉淀单元进行对废水沉淀处理；3)对沉淀处理后废水用厌氧单元进行厌氧处理；4)对厌氧处理后废水用接触氧化单元进行氧化处理；5)利用植物单元对氧化处理后废水进行再处理。可以实现黑臭河道主体在底泥疏浚以后快速恢复生态自净能力，避免了治了再黑臭的恶性循环，而且不会影响河道正常的防洪排涝、通航功能。

Description

在线治理黑臭河道水体的***及方法

技术领域

本发明是一种涉及黑臭河道水质净化功能，同时不影响河道排汛、通航的在线强化水体治理技术。属于水环境治理领域。

技术背景

黑臭河道治理是水环境治理方面的一个重要分支。由于环保意识薄弱，疏于监管和保护，大量工农业、生活的污水废水直接排入河道，输入的污染物质负荷超过水体自净能力的时候，必将导致水体严重缺氧、河道淤积、硬化、水体食物链严重丧失，长期以往水体便会产生黑臭。黑臭河道不仅仅使水体丧失了原有的生态功能，而且会通过生物富集、食物链放大对人类健康和生活产生影响。

针对河道黑臭现象现在已有了包括物理、化学、生物等多方面的治理手段，其中河道疏浚、絮凝剂投加、微生物菌剂投放、水体曝气充氧等等手段都能够有效的针对水体黑臭的根源进行一定程度的修复。排污口的高负荷污染物直接排入河道之后，会迅速污染整个水体，中国专利CN105502803A通过投加化学、生物药剂、水体曝气等手段只能暂时的消除或者缓解黑臭状态，在持续的污染输入的情况下必然会出现河道反复黑臭，且没有设计厌氧单元对于难生化降解的大分子有机物的去除效果较差。中国专利CN201406359通过在河道上下游设置了垃圾格栅、缓冲隔断和小型人工湿地，有了一定的处理效果，但是同样缺乏厌氧处理单元，且会影响河道的通航和排汛功能。这类治理技术都需要占用到很大比例的河道主体，治理方案也存在一定不足：工程浩大、人力物力费用很高、治理效果持续性短暂导致循环往复的黑臭出现等等。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高效在线治理黑臭河道水体的方法。

为达到上述目的，本发明黑臭河道高效长久治理及快速生态恢复的方法，包括下述步骤：

1)在排污口一侧沿河岸设立与主河道相互隔离的至少一个净化通道，所述的净化通道的进水口与排污口连通，所述的净化通道的出水口与主河道连通；

2)在净化通道内对排污口排出的废水依次利用沉淀单元进行对废水沉淀处理；

3)对沉淀处理后废水用厌氧单元进行厌氧处理；

4)对厌氧处理后废水用接触氧化单元进行氧化处理；

5)利用植物单元对氧化处理后废水进行再处理。

较佳的，所述的沉淀单元为与导流挡墙相连接的高分子多孔筛网，高分子多孔筛网孔径0.5～2cm。

较佳的，所述的厌氧单元为覆盖在净化通道河面上的褶皱的塑料薄膜，薄膜一端与悬浮倒流挡墙粘接相连，另一端设置在河岸。

较佳的，所述的接触氧化单元包括了河道底部微孔EPDM曝气管，其中微孔孔径10～50μm，扩散角度120°，曝气管铺设间隔在水面与导流挡墙相连接的塑料漂浮框架，塑料漂浮框架下悬挂生物填料。

较佳的，所述的植物单元种植植物为穗花狐尾藻，种植密度为20丛/㎡。

较佳的，所述的净化通道是按下述步骤制成的：

所述的净化通道是按下述步骤制成的：

在河道内间隔河岸预定距离设置悬浮导流挡墙，导流挡墙与河岸平行设置；导流挡墙包括橡胶隔离层，顶部塑料浮子，底部沙袋配重，悬浮倒流挡墙的展开高度为水深的150％～200％；其中，导流挡墙上游端位于排污口上游。

为达到上述目的，本发明的在线治理黑臭河道水体的***，包括：

在排污口一侧沿河岸设立与主河道相互隔离的至少一个净化通道；所述的净化通道的进水口与位于上游的排污口连通，所述的净化通道的出水口与主河道连通；

在净化通道内排污口下游依次设置沉淀单元、厌氧单元、接触氧化单元和植物单元。

较佳的，所述的净化通道是在主河道内间隔河岸设置的悬浮导流挡墙围成的，悬浮导流挡墙与河岸平行设置；其中，导流挡墙包括橡胶隔离层，顶部塑料浮子，底部沙袋配重，悬浮倒流挡墙的展开高度为水深的150％～200％；其中，导流挡墙上游端位于排污口上游。

较佳的，所述的沉淀单元为与导流挡墙相连接的高分子多孔筛网，高分子多孔筛网孔径0.5～2cm；

所述的厌氧单元为覆盖在净化通道河面上的褶皱的塑料薄膜，薄膜一端与悬浮倒流挡墙粘接相连，另一端设置在河岸；

所述的接触氧化单元包括了河道底部微孔EPDM曝气管，其中微孔孔径10～50μm，扩散角度120°，曝气管铺设间隔在水面与导流挡墙相连接的塑料漂浮框架，塑料漂浮框架下悬挂生物填料；

所述的植物单元种植植物为穗花狐尾藻，种植密度为20丛/㎡。

上述的方法与***是在不影响河道的基本通航排汛的功能的前提下，对进入河道的污染物进行有效隔离，并在隔离区内对污染物进行在线的强化净化，而后在进入河道主体，实现了在小区域内高效处理的过程，大幅度节约了经济消耗。通过不同的隔离区的处理单元的搭配和调整可以实现“多河一策”的治理目标。且将进入河道的废水在较小的区域内集中强化处理等同增加了反应物的浓度，提高了各个处理单元的处理效率。

附图说明：

图1，本发明实施例的平面示意图。

图2为本发明实施例中沉淀过滤单元示意图。

在排污口废水进入隔离处理区域之前，利用多孔的高分子材料格栅将废水中的大体积的固体垃圾、难溶物过滤并及时打捞。

图3为本发明实施例中厌氧单元的示意图。

在导流挡墙与河堤之间的水面上铺设薄膜，薄膜为褶皱状，以适应水位上升和下降的伸缩，薄膜一端粘接于导流挡墙的浮子上，另一端用重物压实于堤岸上。

图4为本发明实施例中接触氧化单元的示意图，

在导流挡墙与河堤之间的水面上利用可悬浮的塑料框架下悬挂生物填料，底部通过微孔曝气管曝气充氧。悬浮框架与导流挡墙顶端的浮子相连，可随水位升降而随着浮动。框架的宽度为实际隔离区宽度的60～80％。

图5为本发明实施例中植物单元的示意图。

在植物单元中利用水生植物的根茎的吸附和净化作用进一步除去水体中的污染物质，包括植物的种植、及收割过程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明在线治理黑臭河道水体的方法，包括：

1)在排污口一侧沿河岸设立与主河道相互隔离的至少一个净化通道，所述的净化通道的进水口与排污口连通，所述的净化通道的出水口与主河道连通；

2)在净化通道内对排污口排出的废水依次利用沉淀单元进行对废水沉淀处理；

3)对沉淀处理后废水用厌氧单元进行厌氧处理；

4)对厌氧处理后废水用接触氧化单元进行氧化处理；

5)利用植物单元对氧化处理后废水进行再处理。

本发明的方法与***旨在不影响河道的基本通航排汛的功能的前提下，对进入河道的污染物进行有效隔离，并在隔离区内对污染物进行在线的强化净化，而后在进入河道主体，实现了在小区域内高效处理的过程，大幅度节约了经济消耗。

实施例

在排污口进入河道处通过悬浮导流挡墙对水体和主河道进行有效的隔离，导流墙位置距河岸D＝1.5～3m，单个导流墙长度按照20m设计，高度按照1.5m设计。导流墙整体采用三元乙丙橡胶材料，上部内嵌浮子，下部连接配重(沙袋)，将有效收集并拦截排入口来水，缓解水流流速，同时对微生物提供附着提供时间，有利于微生物的繁殖及聚集。在导流挡墙内设置水质处理净化单元，处理工艺采用“沉淀-厌氧-接触氧化-水生植物”的循环净化体系。并且根据具体来水水质可以灵活调节各个工艺段的长度，搭配顺序以及整个体系的循环次数。各个单元形成“糖葫芦串”的结构，而且每个“葫芦串单元”在各段循环过程中可以灵活搭配和调节。

污水进入***的时候首先通过沉淀段去除固体垃圾，而后进入厌氧段通过厌氧菌的消化作用对污水中的难生化、大分子的有机物进行降解同时去除部分TN。继而进入到生物接触氧化单元，通过人工曝气+生物膜技术对水体中的COD、NH₃-N进行降解、同时向底泥中大量聚磷，之后经过植物单元，利用水生植物对营养物质的吸收再进一步净化水质。此时根据出水水质选择是否再次布置强化净化体系循环工作，直至出水水质达到排放标准，不会超过河道本身的自净负荷。各个阶段的衔接处都设置了快速DO，COD，NH₃-N测试仪并与计算机相连接，以便随时监测水质变化及应对突发情况。

图2是沉淀过滤单元示意图，在排污口废水进入隔离处理区域之前，利用多孔的高分子材料格栅将废水中的大体积的固体垃圾、难溶物过滤并及时打捞；高分子多孔筛网孔径0.5～2cm。

图3是厌氧单元的示意图，在导流挡墙与河堤之间的水面上铺设薄膜，薄膜为褶皱状，以适应水位上升和下降的伸缩，保证在水位上涨和消退的时候不会出现撑脱的问题。薄膜一端粘接于导流挡墙的浮子上，另一端用重物压实于堤岸上。本发明的实际适用水深为0.5m～3m，可保证在汛期高水位和旱期低水位时期都可有效应用。在有效隔离外界氧气接触的条件下厌氧段可以长期保持水体DO＜0.5mg/L，确保厌氧菌可以充分降解水体中的大分子、难生化分解有机物。

图4接触氧化单元的示意图，由隔离区域底部安装的微孔曝气管，以及在之上布置悬挂有生物填料的塑料漂浮框架的结构组成的。在导流挡墙与河堤之间的水面上利用可悬浮的塑料框架下悬挂生物填料，底部通过微孔曝气管曝气充氧。悬浮框架与导流挡墙顶端的浮子相连，可随水位升降而随着浮动。框架的宽度为实际隔离区宽度的60～80％。曝气管采用的是微孔曝气管，外径30mm内径20mm，孔径10～50μm，五根并联，通过沙袋配重沉于河道底部。微生物填料悬挂于塑料漂浮框下之下，布置纵向间距为20～30cm，横向间距为15～20cm。曝气量控制在0.2～0.5m³/min，确保水体中的溶解氧数值维持在4mg/L以上，保证好氧微生物对COD及NH₃-N的有效降解。同时根据需要投加高效的COD、氨氮去除菌剂强化接触氧化效果。

图5是植物单元的示意图，在植物单元中利用水生植物的根茎的吸附和净化作用进一步除去水体中的污染物质，包括植物的种植、及收割过程。植物单元选择狐尾藻作为植物段的主要水生植物，种植密度为20丛/㎡。狐尾藻既可以通过根吸收底质中的氮、磷营养，也可通过茎叶利用水中的营养物质，氮、磷被吸收后用以合成植物自身的结构组成物质，而狐尾藻对有毒害作用的某些重金属和有机物则是脱毒后被储存于其体内或在其体内被降解。当水生植物被收割运移出河道***时，大量的营养物质也随之从水体中输出，从而达到净化水体的作用。

还包括对河道主体进行疏浚清淤的步骤。以清理内源污染，实现了主河道内源疏浚，外源隔离并强化处理的发明思路，逐步恢复河道自净能力。

上述的净化通道是在河道的排污口处通过悬浮导流挡墙对河道距离河岸2～4米处进行隔离形成的，底部根据底泥厚度选择合适大小的沙袋配重与主体河道隔离。这样，污水进入隔离区域以后，首先通过沉淀单元过滤去除固体垃圾及大块不溶物，并对过滤和拦截的大块垃圾进行及时打捞。然后进入厌氧单元，通过厌氧消化作用幅削减水体中的有机物含量同时进行反硝化作用去除硝态氮及总氮。继而进入生物接触氧化单元，在充分曝气的条件下利用好氧微生物对水体中的可生化有机物及氨氮大幅降解。最后进入水生植物单元，通过植物的生态作用吸收水体中的N、P等营养物，进一步净化水质。同时根据需要对主河道进行必要的清淤和调水，促进整个河道向健康生态的方向发展。

实施案例1：

某河道的排污口平均流速为0.25L/s，该处水深为1.8m，来水水质指标如下表所示:

根据来水流速及水质，设计沉淀段长度为5m，厌氧段长度为15m，接触氧化段长度为15m，植物段长度为10m，总HRT为120h。其中厌氧段HRT为45h，接触氧化段HRT为45h，植物段为HRT为30h。

经过45天的连续水质监测，得到结果如下所示：

厌氧段出水平均水质：

接触氧化段出水平均水质：

植物段出水平均水质：

可见对于实例1中的来水水质经过一次循环的强化净化体系水质已经完全达到排放标准，出水直接进入主河道以后不会对主河道水质产生高负荷影响，低于河道的自净负荷。

实施案例2：

某河道的排污口平均流速为1L/s，该处水深为1.5m，来水水质指标如下表所示:

根据来水流速及水质，设计净化***循环两次，第一轮沉淀段长度为5m，厌氧段长度为20m，接触氧化段长度为15m，植物段长度为10m。第二轮厌氧段长度为10m，接触氧化段长度为10m，植物段长度为10m。总长度为80m。

总HRT为80h。其中第一轮厌氧段HRT为20h，接触氧化段HRT为15h，植物段为HRT为10h。第二轮厌氧段HRT为10h，接触氧化段HRT为10h，植物段为HRT为10h.

经过30天的连续水质监测，得到结果如下所示：

第一轮植物单元出水水质：

第二轮植物单元出水水质：

可见对于实例2中的高有机来水水质经过两次循环的强化净化体系之后，水质基本达到排放标准，出水直接进入主河道以后不会对主河道水质产生高负荷影响，低于河道的自净负荷。

Claims (8)

1.一种在线治理黑臭河道水体的方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：

1)在排污口一侧沿河岸设立与主河道相互隔离的至少一个净化通道，所述的净化通道的进水口与排污口连通，所述的净化通道的出水口与主河道连通；

2)在净化通道内对排污口排出的废水依次利用沉淀单元进行对废水沉淀处理；

3)对沉淀处理后废水用厌氧单元进行厌氧处理；

4)对厌氧处理后废水用接触氧化单元进行氧化处理；

5)利用植物单元对氧化处理后废水进行再处理。

2.如权利要求1所述的在线治理黑臭河道水体的方法，其特征在于，所述的沉淀单元为与导流挡墙相连接的高分子多孔筛网，高分子多孔筛网孔径0.5～2cm。

3.如权利要求1所述的在线治理黑臭河道水体的方法，其特征在于，所述的厌氧单元为覆盖在净化通道河面上的褶皱的塑料薄膜，薄膜一端与悬浮倒流挡墙粘接相连，另一端设置在河岸。

4.如权利要求1所述的在线治理黑臭河道水体的方法，其特征在于，所述的接触氧化单元包括了河道底部微孔EPDM曝气管，其中微孔孔径10～50μm，扩散角度120°，曝气管铺设间隔在水面与导流挡墙相连接的塑料漂浮框架，塑料漂浮框架下悬挂生物填料。

所述的植物单元种植植物为穗花狐尾藻，种植密度为20丛/㎡。

5.如权利要求1所述的在线治理黑臭河道水体的方法，其特征在于，所述的净化通道是按下述步骤制成的：

在河道内间隔河岸预定距离设置悬浮导流挡墙，导流挡墙与河岸平行设置；导流挡墙包括橡胶隔离层，顶部塑料浮子，底部沙袋配重，悬浮倒流挡墙的展开高度为水深的150％～200％；其中，导流挡墙上游端位于排污口上游。

6.一种在线治理黑臭河道水体的***，其特征在于，所述的***包括：

在排污口一侧沿河岸设立与主河道相互隔离的至少一个净化通道；所述的净化通道的进水口与位于上游的排污口连通，所述的净化通道的出水口与主河道连通；

2)在净化通道内排污口下游依次设置沉淀单元、厌氧单元、接触氧化单元和植物单元。

7.如权利要求6所述的在线治理黑臭河道水体的***，其特征在于，所述的净化通道是在主河道内间隔河岸设置的悬浮导流挡墙围成的，悬浮导流挡墙与河岸平行设置；其中，导流挡墙包括橡胶隔离层，顶部塑料浮子，底部沙袋配重，悬浮倒流挡墙的展开高度为水深的150％～200％；其中，导流挡墙上游端位于排污口上游。

8.如权利要求6所述的在线治理黑臭河道水体的***，其特征在于，所述的沉淀单元为与导流挡墙相连接的高分子多孔筛网，高分子多孔筛网孔径0.5～2cm；

所述的厌氧单元为覆盖在净化通道河面上的褶皱的塑料薄膜，薄膜一端与悬浮倒流挡墙粘接相连，另一端设置在河岸；

所述的接触氧化单元包括了河道底部微孔EPDM曝气管，其中微孔孔径10～50μm，扩散角度120°，曝气管铺设间隔在水面与导流挡墙相连接的塑料漂浮框架，塑料漂浮框架下悬挂生物填料；

所述的植物单元种植植物为穗花狐尾藻，种植密度为20丛/㎡。