CN116119859A - 用于雨污溢流口治理的生态过滤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于雨污溢流口治理的生态过滤方法。它包括如下步骤：水质调节；水质净化，通过栽培基质截留污水中较大胶体颗粒，通过植物根系吸收、转化污水中氮、磷营养盐，通过中空纤维球和柱状多孔活性炭吸附污水中有机污染物，通过微生物膜膜内外的微生物转化有机物；水质过滤，通过第二生物接触氧化池延长生化处理时间，通过组合的多介质滤料深度截留、吸附极为细小的悬浮物颗粒和胶体，富集活性微生物，提高活性微生物浓度；清水汇集。本发明模拟自然生态***的自净功能，将溢流口雨污就地截污并逐级净化水质，从源头消减进入河流水污染负荷，具有治污效率高、低影响度、低能耗、自动平衡调节、运行简单方便、建造成本低等治理优势。
Description
技术领域
本发明涉及水环境污染治理技术领域，具体地指一种用于雨污溢流口治理的生态过滤方法。
背景技术
城市雨污溢流口对周围河流、湖泊水体污染的影响尤为突出，雨污溢流直排往往是引起河湖水体黑臭现象或富营养化污染的主要原因。
虽然很多地方已将大部分排污口进行了截污纳管改造，但老旧城区规划落后，排水体制陈旧，导致雨污混接、错接的合流排口仍然存在；加之遇上周边商业发达，居民建筑物密布，开展截污、雨污分流工程多不具备场地条件，使得截污纳管的工作推进相当困难。尤其在雨季，超出纳污管流量、截流井容量的剩余雨污则通过混排、溢流形式进入周围地表水域，将较高浓度的污染物包括悬浮物(SS)、有机物、氮磷营养盐等排入水体，污染物的富集超出了水体的自净能力。
对周围水体特别是溢流口附近水域造成污染，严重的可造成受纳水体发黑发臭，成为黑臭水体，丧失水体生态功能。
随着人们对水环境污染认识的不断深入和环保意识的提高，入河湖的溢流口雨污治理显得尤为重要。然而，针对入河湖水体的溢流口污染治理，目前并无特别有效的应对措施与处理手段。中国发明专利“一种河道雨污溢流口预处理***”(申请公布号CN107986577A)解决初级雨水、雨污混流水的水质中悬浮物的问题，初步降低雨污溢流口溢流水体的SS与浊度指标，而对溢流水体中其它的重要污染物如氮磷营养盐、COD、有机物等指标无法有效去除，溢流口的雨污依然能加剧河湖水体的富营养化污染。
另外，针对合流制溢流口的雨污治理，有些地方采取就地建设分散式污水处理站方式进行净化处理，水达标出后再排入受纳水体。该方法处理后的出水水质指标可达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》，有效削减了进入水体的污染负荷。但建立分散式污水处理设施具有如下缺点：第一，对水体周边环境的扰动较大；第二，对土地侵占较多；第三，动力能耗较高；第四，投资及其运行费用较大；第五，对管理人员专业要求也较高。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提出一种用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，在低能耗情况下，将溢流口雨污就地生态截污并逐级净化水质，从源头消减进入河流、湖泊的水污染负荷，具有治污效率高、低影响度、低能耗、自动平衡调节、运行简单方便、建造成本低、运行费用低、占地面积少等治理优势。
为达到上述目的，本发明所设计的一种用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
步骤一，水质调节，对雨污溢流口流出的污水进行初步分离，利用重力沉降作用分离出比重较大的泥沙、悬浮物杂质，并收集分离出的泥沙、悬浮物杂质；
步骤二，水质净化，首先通过植物栽培基质截留污水中较大胶体颗粒，然后通过植物根系吸收、转化污水中氮、磷营养盐，再通过中空纤维球和柱状多孔活性炭吸附污水中有机污染物，最后通过生化处理，利用微生物膜外的好氧层微生物将污水中氨氮转化为硝基氮，将污水中易分解的小分子有机物转化为CO2和H2O，将污水中无机磷转化为细胞体内的腺苷三磷酸，利用微生物膜内的厌氧层微生物将硝基氮转化为N2，将污水中难分解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物；
步骤三，水质过滤，首先对污水继续进行生化处理，延长生化处理时间，然后对污水进行多介质过滤，一方面深度截留、吸附极为细小的悬浮物颗粒和胶体，另一方面富集活性微生物，提高活性微生物浓度，最后将过滤后清水聚集；
步骤四，清水汇集，将聚集后的清水进行汇集，最后自然流入附近河流。
进一步地，步骤一中，水质调节在调节池中进行，所述调节池包括串联布置的第一沉降格和第二沉降格，所述第一沉降格与第二沉降格之间连通有若干个间隔布置的连通管，所述连通管进水口、出水口均包裹有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网，所述第一沉降格与第二沉降格底端设置有第一排污口，第二沉降格侧壁上部连通有间隔布置的第一出水管。
更进一步地，步骤二中，水质净化在净化池中进行，所述净化池包括从上至下依次设置的植物栽培层、吸附层和第一生物接触氧化池，且相邻两层之间设置有第一多孔隔板；所述植物栽培层顶端铺装有多孔盖板，所述多孔盖板孔内设置有用于种植湿生绿色植物的定植篮，所述定植篮内部设置有用于固定湿生绿色植物和截留污水中胶体颗粒的栽培基质，所述定植篮下端设置有用于吸收和转化污水中氮、磷营养盐的植物根系层，所述第一出水管穿插植物根系层；所述第一生物接触氧化池包括若干根上下悬挂的第一碳纤维人工水草，每根所述第一碳纤维人工水草外周附着有用于降解污水中有机污染物的第一膜状生物聚合体，所述第一膜状生物聚合体包括膜外的好氧层、膜中的兼氧层、以及膜内的厌氧层，每根所述第一碳纤维人工水草末端设置有第一中空多孔悬浮球，所述第一中空多孔悬浮球内部填充有用于固定微生物膜的活性炭颗粒，所述第一生物接触氧化池底端设置有曝气装置，所述第一生物接触氧化池底端还设置有第二排污口，所述第一生物接触氧化池侧壁底端连通有出水孔。
更进一步地，步骤二中，所述定植篮内部的湿生绿色植物包括美人蕉、风车竹、万年青、龟背竹、鸢尾、菖蒲、水葱，所述栽培基质包括粒径2～4mm的石英砂和沸石混合物，所述植物根系层包括上层的硬质多孔陶粒和下层的火山石，且硬质多孔陶粒和火山石的粒径均为8～12mm；所述吸附层包括上层的中空纤维球和下层的柱状多孔活性炭，且中空纤维球的粒径为3～5mm，柱状多孔活性炭的粒径为3～5mm；所述出水孔沿第一生物接触氧化池侧壁间隔布置。
更进一步地，步骤三中，水质过滤在过滤池中进行，所述过滤池包括从下至上依次设置的第二生物接触氧化池、介质过滤层和汇水通道腔，且相邻两层之间设置有第二多孔隔板，所述汇水通道腔顶端设置有动力曝气室；所述第二生物接触氧化池底端设置有第三排污口；所述汇水通道腔内部填充有卵石，所述汇水通道腔侧壁中部连通有第二出水管；所述动力曝气室内部设置有增氧泵，所述增氧泵与曝气装置连接，所述动力曝气室顶端设置有与外界大气连通的通气孔。
更进一步地，步骤三中，所述第二生物接触氧化池包括若干根上下悬挂的第二碳纤维人工水草，每根所述第二碳纤维人工水草外周附着有用于降解污水中有机污染物的第二膜状生物聚合体，所述第二膜状生物聚合体包括膜外的好氧层、膜中的兼氧层、以及膜内的厌氧层，每根所述第二膜状生物聚合体末端设置有第二中空多孔悬浮球，所述第二中空多孔悬浮球内部填充有用于固定微生物膜的活性炭颗粒，所述第二生物接触氧化池底端设置有曝气装置；所述介质过滤层包括从下至上依次填充的无烟煤层、锰砂层、活性炭颗粒层和石英砂层，且相邻两层之间设置有用于截留细小悬浮物颗粒、或细小胶体的截留网。
更进一步地，步骤三中，所述无烟煤层包括粒径2～4mm的无烟煤，所述锰砂层包括粒径1.5～3mm的锰砂，所述活性炭颗粒层包括粒径1.2～2mm的活性炭，所述石英砂层包括粒径0.8～1.5mm的石英砂，所述截留网为网孔0.8～1mm的不锈钢丝或无纺布；所述第二出水管沿汇水通道腔侧壁间隔布置。
更进一步地，所述第一排污口、第二排污口和第三排污口均呈倒锥状结构。
进一步地，步骤四中，清水汇集在清水池中进行，所述清水池包括串联布置的第一格档和第二格档，所述第一格档和第二格档之间连通有若干个间隔布置的虹吸管，虹吸管进水口、出水口均设置有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网，所述第二格档靠近外界侧壁上部连通有第三出水管。
进一步地，污水在水质调节过程中的水力停留时间不低于30min，污水在水质净化过程中的水力停留时间不低于60min，污水在水质过滤过程中的水力停留时间不低于30min，清水在清水汇集过程中的水力停留时间不低于15min。
本发明的优点在于：
1、低影响度、低能耗
本发明充分采用高低位错层设计，原位就地处理，依靠水体自身重力作用由高至低自然流动，减少动力提升环节，节约能耗；
2、***自动平衡调节、运行简单方便
本发明通过人工培养建立的微生态平衡***，基于生物膜过滤技术，对溢流口雨污自动完成自净处理，具有自我调节功能，***运行过程中无需投加特定化学品，也无需专人看管，减少因人为错误操作造成***运行不正常的可能性，故障点较少，运营维护简单方便；
3、依靠物理、化学、生物多重协同作用净化污染，治污效率高
本发明根据溢流口雨污可生化性好的水质特点，将人工湿地工艺与生物接触氧化法有机结合，依靠互生作用及协同效应，通过沉降分离、植物吸收转化、截留吸附、及代谢降解等共同作用对溢流口污水中污染物进行持续净化，并改善水动力，提升水体复氧效率，优化水体生物种群结构，富集活性微生物，进一步增强生物转化与代谢降解能力，增强水体自净和生态修复能力，脱氮除磷效果显著，水中总氮、总磷、化学需氧量及悬浮物等污染指标的去除率均可达到80％以上，对废水中氨氮的去除率达到75％以上，对污染物去除效率高；
4、建造成本少，运行费用低
用于实施本发明的一体化组合式装置，可实现工厂预制、现场安装，大大减少现场劳动强度及故障发生率，可埋于地表之下，也可置于地面之上，操作简单，维护方便，有较高的性价比；同时***充分利用了雨污中自然存在的各级营养源，无需额外投加药物，充分利用污泥回流作用减少污泥量，避免填料堵塞，减少填料更换频次，而且所产生的污泥主要成分是微生物活性污泥，无毒无害，可就近填埋或用于沿岸绿化，节省运营维护费用，减少了周期性投资；
5、安全、环保
用于实施本发明的装置全部采用环保材料建设，原材料天然，充分利用绿色植物、微生物活性污泥、原生动物及天然填料基质共同构建成具有高效降解污染物功能的生物膜反应器***，不存在易燃易爆风险，不添加化学药剂，无需人工专门清理，日常运行时不产生臭气及噪声等二次污染；
6、生态景观效果明显，与自然环境相得益彰
本发明融合了生态景观设计理念，采用湿生绿色植物的组合搭配，营造水体绿色自然景观，生态效益高，在净化水污染、增强水体自净能力的同时，具有一定的景观绿化效果和观赏价值，既具有生物吸收并持续降解环境污染物的环保功能，又突出了绿色植物的环境景观绿化效果，与河道、湖泊周围的自然生态景观相得益彰；
本发明用于雨污溢流口治理的生态过滤方法模拟自然生态***的自净功能，将溢流口雨污就地生态截污并逐级净化水质，从源头消减进入河流、湖泊的水污染负荷，具有治污效率高、低影响度、低能耗、自动平衡调节、运行简单方便、建造成本低、运行费用低等治理优势。
附图说明
图1为本发明用于雨污溢流口治理的生态过滤方法的工艺流程图；
图2为用于实施本发明的生态滤坝水处理装置的正向剖视结构图；
图中：调节池1、净化池2、过滤池3、清水池4、曝气装置5；
调节池1包括：第一排污口1-1、第一出水管1-2、第一沉降格1-3、第二沉降格1-4、连通管1-5；
净化池2包括：植物栽培层2-1、吸附层2-2、第一生物接触氧化池2-3、第一多孔隔板2-4、第二排污口2-5、出水孔2-6；
植物栽培层2-1包括：多孔盖板2-11、定植篮2-12(图中未标出)、栽培基质2-13、植物根系层2-14；
第一生物接触氧化池2-3包括：第一碳纤维人工水草2-31、第一膜状生物聚合体2-32(图中未标出)、第一中空多孔悬浮球2-33；
过滤池3包括：第二生物接触氧化池3-1、介质过滤层3-2、汇水通道腔3-3、动力曝气室3-4、第二多孔隔板3-5、第三排污口3-6、第二出水管3-7；
第二生物接触氧化池3-1包括：第二碳纤维人工水草3-11、第二膜状生物聚合体3-12(图中未标出)、第二中空多孔悬浮球3-13；
介质过滤层3-2包括：无烟煤层3-21、锰砂层3-22、活性炭颗粒层3-23、石英砂层3-24、截留网3-25；
动力曝气室3-4包括：增氧泵3-41、通气孔3-42(图中未标出)；
清水池4包括：第三出水管4-1、第一格档4-2、第二格档4-3、虹吸管4-4。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
根据溢流口雨污可生化性好(BOD/COD＞0.3)的水质特点，设计本发明用于雨污溢流口治理的生态过滤方法。
如图1所示，该生态过滤方法包括如下步骤：
步骤一，水质调节，对雨污溢流口流出的污水进行初步分离，利用重力沉降作用分离出比重较大的泥沙、悬浮物杂质，并收集分离出的泥沙、悬浮物杂质。
如图2所示，为用于实施本发明的生态滤坝水处理装置的结构图，该装置设计处理水量为10m3/h，包括置于雨污溢流口下方的调节池1，所述调节池1依次串联有净化池2、过滤池3和清水池4，所述调节池1、净化池2、过滤池3和清水池4底端均处于同一水平线上。该装置可埋于地表之下也可置于地面之上，整个装置可采用砼结构、钢结构或PE材质焊接制作，自成一体，结构紧凑。
步骤一中的水质调节在调节池1中进行，污水在调节池1中的水力停留时间不低于30min。
所述调节池1包括串联布置的第一沉降格1-3和第二沉降格1-4，所述第一沉降格1-3与第二沉降格1-4之间连通有若干个间隔布置的连通管1-5，所述连通管1-5进水口、出水口均包裹有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网，所述第一沉降格1-3与第二沉降格1-4底端设置有第一排污口1-1，第二沉降格1-4侧壁上部连通有间隔布置的第一出水管1-2。
调节池1长宽高为200cm×250cm×180cm，所述调节池1进水端与外部纳污围堰(槽)相连接，所述第一出水管1-2距离调节池1顶端30cm，直径为100mm，所述第一排污口1-1呈倒锥状结构。
在雨污溢流口设置过滤网，过滤后污水依靠自身重力流入调节池1中的第一沉降格1-3，通过重力沉降作用初步分离出比重较大的泥沙、悬浮物杂质，均衡后的污水通过连通管1-5依靠水压引流到第二沉降格1-4，连通管1-5通过进水口、出水口设置的不锈钢丝网截留片状、或粒状污染物，第二沉降格1-4中的污水再次通过重力沉降作用分离出比重较大的泥沙、悬浮物杂质，利用第一排污口1-1收集分离出的泥沙、悬浮物杂质。
步骤二，水质净化，首先通过植物栽培基质截留污水中较大胶体颗粒，然后通过植物根系吸收、转化污水中氮、磷营养盐，再通过中空纤维球和柱状多孔活性炭吸附污水中有机污染物，最后通过生化处理，利用微生物膜外的好氧层微生物将污水中氨氮转化为硝基氮，将污水中易分解的小分子有机物转化为CO2和H2O，将污水中无机磷转化为细胞体内的腺苷三磷酸，利用微生物膜内的厌氧层微生物将硝基氮转化为N2，将污水中难分解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物。
步骤二中的水质净化在净化池2中进行，污水在净化池2中的水力停留时间不低于60min。
所述净化池2包括从上至下依次设置的第一层的植物栽培层2-1、第二层的吸附层2-2和第三层的第一生物接触氧化池2-3，且相邻两层之间设置有第一多孔隔板2-4。所述第一多孔隔板2-4为不锈钢网丝或无纺布的多孔PE隔板。
所述植物栽培层2-1高度约为60cm，其顶端铺装有多孔盖板2-11，多孔盖板2-11各孔径大小均一。所述多孔盖板2-11孔内牢固放置有用于种植湿生绿色植物的定植篮2-12，湿生绿色植物露于地面之上，所述定植篮2-12与多孔盖板2-11孔径大小相配套。所述定植篮2-12内部设置有用于固定湿生绿色植物和截留污水中胶体颗粒的栽培基质2-13，所述定植篮2-12下端设置有用于吸收和转化污水中氮、磷营养盐的植物根系层2-14，所述第一出水管1-2水平、均匀穿插植物根系层2-14，作为布水管均匀进水。
优选地，所述定植篮2-12内部的湿生绿色植物包括美人蕉、风车竹、万年青、龟背竹、鸢尾、菖蒲、水葱，所述栽培基质2-13包括粒径2～4mm的石英砂和沸石混合物，石英砂和沸石按照重量比1：1组成，起到固定湿生绿色植物和截留污水中胶体颗粒的作用。所述植物根系层2-14包括上层的硬质多孔陶粒和下层的火山石，且硬质多孔陶粒和火山石的粒径均为8～12mm，硬质多孔陶粒和火山石按照重量比1：1组成，湿生绿色植物根系自然延伸在植物根系层2-14中，使硬质多孔陶粒和火山石不易被堵塞。相邻种植的湿生植物生长互不相影响，植物根系在陶粒与火山之间延伸的同时，也在吸收、转化陶粒与火山石间隙中污水的N、P营养盐污染物。另外硬质多孔陶粒和火山石可能够为微生物膜提供栖息载体。
所述吸附层2-2高度约为60cm，其包括上层的中空纤维球和下层的柱状多孔活性炭，且中空纤维球的粒径为3～5mm，柱状多孔活性炭的粒径为3～5mm。吸附层2-2在吸附水中有机污染物的同时，也为微生物提供栖息场所，形成生物活性炭吸附膜，通过微生物的新陈代谢作用转化、降解各级有机污染物。
所述第一生物接触氧化池2-3高度约为60cm，其包括若干根上下悬挂的第一碳纤维人工水草2-31，每根所述第一碳纤维人工水草2-31外周附着有用于降解污水中有机污染物的第一膜状生物聚合体2-32，所述第一膜状生物聚合体2-32包括膜外的好氧层、膜中的兼氧层、以及膜内的厌氧层，每根所述第一碳纤维人工水草2-31末端设置有第一中空多孔悬浮球2-33，所述第一中空多孔悬浮球2-33内部填充有用于固定微生物膜的活性炭颗粒，所述第一生物接触氧化池2-3底端设置有曝气装置5，所述第一生物接触氧化池2-3底端还设置有第二排污口2-5，所述第二排污口2-5呈倒锥状结构。所述第一生物接触氧化池2-3靠近过滤池3侧壁底端连通有4个出水孔2-6，所述出水孔2-6孔径为200mm，其沿第一生物接触氧化池2-3侧壁宽度方向呈间隔布置，出水自流至滤池3底部。
所述曝气装置5为曝气管或者曝气盘，起到曝气增氧的作用，为好氧微生物及水培植物的新陈代谢过程提供氧气。
第一膜状生物聚合体2-32、以及第一中空多孔悬浮球2-33固定的微生物膜通过膜外的好氧层微生物将污水中氨氮转化为硝基氮，将污水中易分解的小分子有机物转化为CO2和H2O，将污水中无机磷转化为细胞体内的腺苷三磷酸，通过膜内的厌氧层微生物将硝基氮转化为N2，将污水中难分解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，重力沉降作用分离出的比重较大的杂质通过第二排污口2-5去除。
步骤三，水质过滤，首先对污水继续进行生化处理，延长生化处理时间，然后对污水进行多介质过滤，一方面深度截留、吸附极为细小的悬浮物颗粒和胶体，另一方面富集活性微生物，提高活性微生物浓度，最后将过滤后清水聚集。
步骤三中的水质过滤在过滤池3中进行，污水在过滤池3中的水力停留时间不低于30min。
所述过滤池3包括从下至上依次设置的第二生物接触氧化池3-1、介质过滤层3-2和汇水通道腔3-3，且相邻两层之间设置有第二多孔隔板3-5，所述汇水通道腔3-3顶端设置有动力曝气室3-4。
所述第二生物接触氧化池3-1高度约为60cm，与第一生物接触氧化池2-3呈对称布置，其底端设置有第三排污口3-6，所述出水孔2-6连通第二生物接触氧化池3-1。所述第二生物接触氧化池3-1包括若干根上下悬挂的第二碳纤维人工水草3-11，每根所述第二碳纤维人工水草3-11外周附着有用于降解污水中有机污染物的第二膜状生物聚合体3-12，所述第二膜状生物聚合体3-12包括膜外的好氧层、膜中的兼氧层、以及膜内的厌氧层，每根所述第二膜状生物聚合体3-12末端设置有第二中空多孔悬浮球3-13，所述第二中空多孔悬浮球3-13内部填充有用于固定微生物膜的活性炭颗粒，所述第二生物接触氧化池3-1底端设置有曝气装置5。所述曝气装置5为曝气管或者曝气盘，起到曝气增氧的作用，为好氧微生物及水培植物的新陈代谢过程提供氧气。
第一生物接触氧化池2-3底部经过生化处理后的污水沿出水孔2-6自然流入过滤池3中的第二生物接触氧化池3-1，第二碳纤维人工水草3-11外表附着的第二膜状生物聚合体3-12、以及第二中空多孔悬浮球3-13固定的微生物膜对污水继续进行生化处理，延长生化处理时间。
第二膜状生物聚合体3-12、以及第二中空多孔悬浮球3-13固定的微生物膜通过膜外的好氧层微生物将污水中氨氮转化为硝基氮，将污水中易分解的小分子有机物转化为CO2和H2O，将污水中无机磷转化为细胞体内的腺苷三磷酸，通过膜内的厌氧层微生物将硝基氮转化为N2，将污水中难分解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，重力沉降作用分离出的比重较大的杂质通过第三排污口3-6去除。
所述介质过滤层3-2高度约为60cm，其包括从下至上依次填充的无烟煤层3-21、锰砂层3-22、活性炭颗粒层3-23和石英砂层3-24，各介质填充层的高度大体一致，每层约15cm，且相邻两层之间设置有用于截留细小悬浮物颗粒、或细小胶体的截留网3-25。
所述无烟煤层3-21包括粒径2～4mm的无烟煤，所述锰砂层3-22包括粒径1.5～3mm的锰砂，所述活性炭颗粒层3-23包括粒径1.2～2mm的活性炭，所述石英砂层3-24包括粒径0.8～1.5mm的石英砂，所述截留网3-25为网孔0.8～1mm的不锈钢丝或无纺布，所述截留网3-25起到截留并防止滤料随水流失的作用。
污水进入介质过滤层3-2，通过组合的多介质滤料一方面深度截留、吸附极为细小的悬浮物颗粒和胶体，另一方面富集活性微生物，提高活性微生物浓度，进一步增强生物转化与代谢降解能力。
所述汇水通道腔3-3高度约为30cm，起到滤后水汇集的作用，其内部填充有卵石。所述汇水通道腔3-3靠近清水池4侧壁中部连通有4个第二出水管3-7，所述第二出水管3-7直径为100mm，沿汇水通道腔3-3侧壁宽度方向呈间隔布置。4个第二出水管3-7水平穿插在汇水通道腔3-3中，且第二出水管3-7进水口、出水口均包裹有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网。
所述动力曝气室3-4高度约为30cm，内部设置有2台增氧泵3-41，所述增氧泵3-41与曝气装置5连接，所述动力曝气室3-4顶端设置有与外界大气连通的通气孔3-42。
具体地，所述增氧泵3-41功率＝60～80W，气量＝60～70L/min，均固定在无缝密封板上，所述增氧泵3-41与曝气装置5之间通过钢丝软管无缝穿过汇水通道腔3-3、介质过滤层3-2直至第二生物接触氧化池3-1的底部，与第一生物接触氧化池2-3底部和第二生物接触氧化池3-1的底部的曝气装置5相连接，起到曝气增氧的作用，为好氧微生物及水培植物的新陈代谢过程提供充足溶解氧，溶解氧含量为3.0～5.0mg/L范围。
步骤四，清水汇集，将聚集后的清水进行汇集，最后自然流入附近河流。
步骤四中的清水汇集在清水池4中进行，清水在清水池4中的水力停留时间不低于15min。
所述清水池4靠近外界侧壁上部连通有第三出水管4-1，清水从第三出水管4-1自动流出，并最终流至附近的河流或湖泊水域内。
所述清水池4包括串联布置的第一格档4-2和第二格档4-3，所述第一格档4-2和第二格档4-3之间连通有4个在宽度方向呈间隔布置的虹吸管4-4，所述虹吸管4-4直径100mm，每根虹吸管4-4进水口、出水口均包裹有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网。所述第三出水管4-1沿第二格档4-3侧壁宽度方向呈间隔布置。
另外，当所述生态滤坝水处理装置埋于地表之下，所述第一排污口1-1、第二排污口2-5和第三排污口3-6均外接吸泥泵。
本发明用于雨污溢流口治理的生态过滤方法的具体实施方式说明如下：
溢流口流出的雨污首先进入前置预处理的围堰，以蓄水调峰；围堰出水经重力自流至实施本发明的生态滤坝水处理装置的进水口处，在调节池1中调节水量，均匀水质，并经初级重力沉降处理后出水进入净化池2，在植物根系及微生物膜的新陈代谢作用下逐级转化、降解水体污染物，最后再经过滤池3吸附截留，过滤净化水体中细小污染杂质，最终滤后水进入清水池4，经澄清后的出水再自流至水体，从而实现雨污污水污染物的原位转化与降解。
本发明利用物理、化学和生物的多种协同增效作用净化水质，同时能将活性微生物继续截留在净化池2内，持续净化水体污染物，提高活性微生物浓度，增加新陈代谢的转化和降解能力，改善水动力，提高水体复氧效率，提升水体水质指标，具有净化水质和水体养护双重功效。
本发明实现了对河流、湖泊溢流口污水中悬浮物、胶体颗粒及氮磷(N、P)营养盐和可溶性有机污染物的截留吸附和降解转化，去除污染物，雨污经处理后溢流口出水水质可达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，对水中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)及悬浮物(SS)等污染指标的去除率可达到80％以上，对废水中氨氮(NH3-N)的去除率也可达到75％以上，从源头上消减河流、湖泊水体污染负荷。
综上所述，本发明是基于生物膜过滤技术(Biofilm Filtration Technology，简称BFT)，自主研发的生态过滤方法，模拟自然生态***自净过程，创造性地将人工湿地工艺与生物接触氧化法有机结合，依靠互生作用及协同效应，形成具有高度生物活性的微生态平衡***，具有优良的固液分离、吸附过滤、生物降解等环保功能，持续净化溢流口污染物，从源头控制入河湖污染负荷，改善河湖水动力，提升水体复氧效率，优化生物种群结构，增强水体自净与修复功能，从根本上解决入河湖溢流口水体污染问题；同时本发明融合了生态景观设计理念，在增强水体抗污染与自净能力的同时，具有一定的景观绿化效果和观赏价值，既具有生物吸收并持续降解环境污染物的环保功能，又突出了绿色植物的环境景观绿化效果。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，水质调节，对雨污溢流口流出的污水进行初步分离，利用重力沉降作用分离出比重较大的泥沙、悬浮物杂质，并收集分离出的泥沙、悬浮物杂质；
步骤二，水质净化，首先通过植物栽培基质截留污水中较大胶体颗粒，然后通过植物根系吸收、转化污水中氮、磷营养盐，再通过中空纤维球和柱状多孔活性炭吸附污水中有机污染物，最后通过生化处理，利用微生物膜外的好氧层微生物将污水中氨氮转化为硝基氮，将污水中易分解的小分子有机物转化为CO2和H2O，将污水中无机磷转化为细胞体内的腺苷三磷酸，利用微生物膜内的厌氧层微生物将硝基氮转化为N2，将污水中难分解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物；
步骤三，水质过滤，首先对污水继续进行生化处理，延长生化处理时间，然后对污水进行多介质过滤，一方面深度截留、吸附极为细小的悬浮物颗粒和胶体，另一方面富集活性微生物，提高活性微生物浓度，最后将过滤后清水聚集；
步骤四，清水汇集，将聚集后的清水进行汇集，最后自然流入附近河流。
2.根据权利要求1所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤一中，水质调节在调节池(1)中进行，所述调节池(1)包括串联布置的第一沉降格(1-3)和第二沉降格(1-4)，所述第一沉降格(1-3)与第二沉降格(1-4)之间连通有若干个间隔布置的连通管(1-5)，所述连通管(1-5)进水口、出水口均包裹有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网，所述第一沉降格(1-3)与第二沉降格(1-4)底端设置有第一排污口(1-1)，第二沉降格(1-4)侧壁上部连通有间隔布置的第一出水管(1-2)。
3.根据权利要求2所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤二中，水质净化在净化池(2)中进行，所述净化池(2)包括从上至下依次设置的植物栽培层(2-1)、吸附层(2-2)和第一生物接触氧化池(2-3)，且相邻两层之间设置有第一多孔隔板(2-4)；所述植物栽培层(2-1)顶端铺装有多孔盖板(2-11)，所述多孔盖板(2-11)孔内设置有用于种植湿生绿色植物的定植篮(2-12)，所述定植篮(2-12)内部设置有用于固定湿生绿色植物和截留污水中胶体颗粒的栽培基质(2-13)，所述定植篮(2-12)下端设置有用于吸收和转化污水中氮、磷营养盐的植物根系层(2-14)，所述第一出水管(1-2)穿插植物根系层(2-14)；所述第一生物接触氧化池(2-3)包括若干根上下悬挂的第一碳纤维人工水草(2-31)，每根所述第一碳纤维人工水草(2-31)外周附着有用于降解污水中有机污染物的第一膜状生物聚合体(2-32)，所述第一膜状生物聚合体(2-32)包括膜外的好氧层、膜中的兼氧层、以及膜内的厌氧层，每根所述第一碳纤维人工水草(2-31)末端设置有第一中空多孔悬浮球(2-33)，所述第一中空多孔悬浮球(2-33)内部填充有用于固定微生物膜的活性炭颗粒，所述第一生物接触氧化池(2-3)底端设置有曝气装置(5)，所述第一生物接触氧化池(2-3)底端还设置有第二排污口(2-5)，所述第一生物接触氧化池(2-3)侧壁底端连通有出水孔(2-6)。
4.根据权利要求3所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤二中，所述定植篮(2-12)内部的湿生绿色植物包括美人蕉、风车竹、万年青、龟背竹、鸢尾、菖蒲、水葱，所述栽培基质(2-13)包括粒径2～4mm的石英砂和沸石混合物，所述植物根系层(2-14)包括上层的硬质多孔陶粒和下层的火山石，且硬质多孔陶粒和火山石的粒径均为8～12mm；所述吸附层(2-2)包括上层的中空纤维球和下层的柱状多孔活性炭，且中空纤维球的粒径为3～5mm，柱状多孔活性炭的粒径为3～5mm；所述出水孔(2-6)沿第一生物接触氧化池(2-3)侧壁间隔布置。
5.根据权利要求3或4所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤三中，水质过滤在过滤池(3)中进行，所述过滤池(3)包括从下至上依次设置的第二生物接触氧化池(3-1)、介质过滤层(3-2)和汇水通道腔(3-3)，且相邻两层之间设置有第二多孔隔板(3-5)，所述汇水通道腔(3-3)顶端设置有动力曝气室(3-4)；所述第二生物接触氧化池(3-1)底端设置有第三排污口(3-6)；所述汇水通道腔(3-3)内部填充有卵石，所述汇水通道腔(3-3)侧壁中部连通有第二出水管(3-7)；所述动力曝气室(3-4)内部设置有增氧泵(3-41)，所述增氧泵(3-41)与曝气装置(5)连接，所述动力曝气室(3-4)顶端设置有与外界大气连通的通气孔(3-42)。
6.根据权利要求5所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤三中，所述第二生物接触氧化池(3-1)包括若干根上下悬挂的第二碳纤维人工水草(3-11)，每根所述第二碳纤维人工水草(3-11)外周附着有用于降解污水中有机污染物的第二膜状生物聚合体(3-12)，所述第二膜状生物聚合体(3-12)包括膜外的好氧层、膜中的兼氧层、以及膜内的厌氧层，每根所述第二膜状生物聚合体(3-12)末端设置有第二中空多孔悬浮球(3-13)，所述第二中空多孔悬浮球(3-13)内部填充有用于固定微生物膜的活性炭颗粒，所述第二生物接触氧化池(3-1)底端设置有曝气装置(5)；所述介质过滤层(3-2)包括从下至上依次填充的无烟煤层(3-21)、锰砂层(3-22)、活性炭颗粒层(3-23)和石英砂层(3-24)，且相邻两层之间设置有用于截留细小悬浮物颗粒、或细小胶体的截留网(3-25)。
7.根据权利要求6所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤三中，所述无烟煤层(3-21)包括粒径2～4mm的无烟煤，所述锰砂层(3-22)包括粒径1.5～3mm的锰砂，所述活性炭颗粒层(3-23)包括粒径1.2～2mm的活性炭，所述石英砂层(3-24)包括粒径0.8～1.5mm的石英砂，所述截留网(3-25)为网孔0.8～1mm的不锈钢丝或无纺布；所述第二出水管(3-7)沿汇水通道腔(3-3)侧壁间隔布置。
8.根据权利要求5所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：所述第一排污口(1-1)、第二排污口(2-5)和第三排污口(3-6)均呈倒锥状结构。
9.根据权利要求1所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：步骤四中，清水汇集在清水池(4)中进行，所述清水池(4)包括串联布置的第一格档(4-2)和第二格档(4-3)，所述第一格档(4-2)和第二格档(4-3)之间连通有若干个间隔布置的虹吸管(4-4)，虹吸管(4-4)进水口、出水口均设置有用于截留片状、或粒状污染物的不锈钢丝网，所述第二格档(4-3)靠近外界侧壁上部连通有第三出水管(4-1)。
10.根据权利要求1所述的用于雨污溢流口治理的生态过滤方法，其特征在于：污水在水质调节过程中的水力停留时间不低于30min，污水在水质净化过程中的水力停留时间不低于60min，污水在水质过滤过程中的水力停留时间不低于30min，清水在清水汇集过程中的水力停留时间不低于15min。
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