专利名称：一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境治理领域，具体涉及一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统。
背景技术：
河流作为重要的自然资源和环境载体，具有防洪、排涝、灌溉、供水、航运、养殖等经济功能和提供生物栖息地、保护生物多样性、调节气候、净化环境、涵养水源、塑造景观等生态功能，对城市的兴衰以及城市社会、经济与环境的协调发展都有着重要的意义。近年来，尽管我国的环境保护工作不断地取得新的进展，但是伴随着经济的高速发展和城市化、工业化进程的加快，全国地表水环境仍然遭到不同程度的污染，我国的河流污染依然严重。据中国环境状况报告中指出:2006年，我国745个地表水监测断面中I III类，IV V类，劣V类水质的断面比例分别为40%、32%和28% ；2007年，197条河流407个断面中I III类、IV V类和劣V类水质的断面比例分别为49.9%,26.5%和23.6% ；2008年，200条河流409个断面中I III类、IV V类和劣V类水质的断面比例分别为55.0%、24.2%和20.8%，七大水系水质总体中度污染，其中珠江、长江水质总体良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河、辽河为中度污染，海河为重度污染。我国城市河流的水污染从污染类型到污染强度正在加大。河流发展与人类的发展息息相关，其严重的污染问题将会直接影响城市的发展和人们正常的生产生活，因此，对于河流污染治理修复技术的研究是十分必要，而有意义的。就河道污水净化处理而言，急需一批行之有效、简易、低耗而且符合实际情况的河流水污染控制的高新技术支撑。目前兴起的快渗系统R I (Rapid Infiltration)具有设备简单、投资少、能耗低和出水水质好等优点，在河道污水处理领域具有广阔的发展前景。但目前也普遍存在着占地面积大、水力负荷低的缺点，这也影响了这一技术的应用开展。因此，现有技术还有改进之处。
实用新型内容针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，旨在解决目前快渗系统占地面积大、水力负荷低的问题。一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统包括通过管道依次连接的前处理系统、人工快渗池以及复合生物塘；所述前处理系统为用于去除水中悬浮物、磷以及有机物的前处理系统，包括通过管道依次连接的用于分开河水和初期雨水的分水池、用于截留粒径大于5mm的悬浮物或漂浮物的格栅系统、用于调节水量的集水池、用于药剂与河水混合反应的反应池、用于沉淀上述药剂与污物结合形成的絮凝物的沉淀池和用于调节和分配快渗池水量的配水池；所述前处理系统还包括用于溶解药剂并添加药剂的加药系统和用于收集和调节雨水的雨水调蓄池，所述加药系统通过管道与所述反应池相连，所述雨水调蓄池通过管道与所述分水池相连；所述人工快渗系统为用于去除水中氨氮、有机物以及磷的人工快渗池，其内分为五层，由上到下依次为填料层、承托层、防渗膜保护层、HDPE防渗膜、防渗膜垫层；所述复合生物塘为用于进一步去除水中氮磷及有机物的复合生物塘，所述复合生物塘设置有水生植物，水生动物以及功能型微生物。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述填料层高度为
0.6m-l.2m，所述填料层包含四层普通填料层和三层特殊填料层，每层特殊填料层设置于两层普通填料层之间；所述普通填料层的高度相同，所述普通填料层与特殊填料层高度比例为 6:1 9:1 ;所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述普通填料层的高度为14cm-27cm,其中填充有粒径为0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料层高度为16mm-45mm，其中填充有粒径为0.5mm-2mm的大理石砂、沸石砂、磁铁矿砂，萤石粉、火山岩填料中一种或多种。所述承托层高度为0.3m-0.5m，分为上下两层填料层；上层填料层高度为0.1m,填充有粒径为5mm-10mm的细碎石；下层填料层高度为0.2m -0.4m,下层填充有粒径为20mm-40mm的鹅卵石、碎石、碌卵石中一种或多种；
·[0015]所述防渗膜保护层高度为0.1m,填充有粒径为lmm-5_的粗河沙；所述HDPE防渗膜设置于所述人工快渗池内底部，所述HDPE防渗膜的厚度不少于Imm ；所述HDPE防渗膜垫层设置于HDPE防渗膜下方，高度为0.lm-0.3m，填充有粒径为 的粗河沙。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述人
工快渗池的池壁高出填料层的表面0.3-0.5m作为保护高度，所述人工快渗池池体高度为
1.4m-2.7m。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述格栅装置中包含格栅渠和粗格栅，所述粗格栅安装在格栅渠内，所述粗格栅间隙为5mm-10mm ；所述加药装置中设置有用于将药剂打入所述反应池的加药泵；所述反应池类型为穿孔旋流反应池，所述沉淀池为平流沉淀池。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述配水池设置于所述人工快渗池的上方，或者，所述配水池与人工快渗池之间设置用于将河水从配水池泵入人工快渗池的水泵。所述人工快渗池维护保养，每天清除杂草、杂物、大块石子等，每天对一半面积的人工快渗池进行松土，保养深度20cm。所述人工快渗池200落干时间大于180 min时，需立即进行深度养护:将出现堵塞问题的所述人工快渗池进行人工翻耕，对其表面至50-60cm的填料层进行翻耕晾晒。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述人工快渗池的填料层表面设置有用于均匀布水的布水管，所述布水管由布水干管和布水支管组成，所述布水干管与所述沉淀池相连，所述布水干管与所述布水支管相通，所述布水干管和布水支管交错设置，呈网状结构，均匀分布于填料层表层；所述布水支管的管壁上均匀分布有布水孔。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述布水干管的管径为350mm-450mm,所述布水支管平行于池底设置,所述布水支管的管径为50mm-100mm,布水支管之间的间距为lm_4m ;所述布水孔的孔径为布水孔间距为40cm-60cm。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，所述人工快渗池池底等距且平行的设置有用于出水的集水管；所述集水管由集水干管与集水支管组成，所述集水干管与所述复合生物塘相连，所述集水干管与所述集水支管相通，所述集水干管和集水支管交错设置，呈网状结构；所述集水管支管的管壁两侧均匀分布有集水孔。所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其中，集水管干管管径为350mm-450mm,集水支管管径为50mm-100mm所述集水支管之间距离为2m-6m,所述集水孔的孔径为孔间距为5cm_50cm。本实用新型的有益效果在于:本实用新型中用于受污染河道净化河水的人工快速渗滤系统具有占地面积小，投资少，设备简单，操作管理方便，运行成本低等优点。本实用新型中人工快渗系统水力负荷能达到1.5mVm2 d-2m3/m2 d，其水力负荷能力较现有技术明显提闻。
图1为本实用新型的人工快速渗滤系统的工艺流程图。图2为本实用新型的人工快速渗滤系统的系统图。
图3为本实用新型的人工快渗池填料层分布图。
具体实施方式
本实用新型提供一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型通过改变人工快渗系统核心部分一填料以及填料层分布，起到提高人工快渗系统水力负荷，减小占地面积的效果。具体的，如图2所示，所述用于净化受污染的河水的人工快速渗滤系统，包括通过管道依次连接的前处理系统，人工快渗池以及复合生物塘。所述前处理系统的作用是降低水中SS、磷以及去除部分有机物，所述前处理系统包括通过管道依次连接用于分开河水和初期雨水的分水池120，用于截留粒径大于5_的悬浮物或漂浮物的格栅装置130，用于调节水量的集水池140，用于药剂与河水混合反应的反应池150，用于沉淀上述药剂与河水中的污物结合形成的絮凝物的沉淀池170，用于调节分配水量的配水池201 ;所述前处理系统还包括用于收集和调节雨水的雨水调蓄池110以及用于溶解药剂并添加药剂的加药装置160，所述雨水调蓄池通过管道与所述分水池相互连接，所述加药装置160通过管道与所述反应池150相连，所述雨水调蓄池110通过管道与所述分水池120相连。所述人工快渗池200通过生物降解，吸附以及过滤等作用去除水中大部分有机物，氨氮以及部分磷，所述复合生物塘为复合生物塘300，所述复合生物塘300设置有用于净化水质的水生植物，动物以及功能型微生物，其作用是对人工快渗池出水中的氮磷及有机物进行再次处理，保证出水达标。。所述雨水调蓄池110收集初期雨水,并将雨水转入分水池120，所述分水池120将河流污水和初期雨水分开，这样能够减轻雨水初期整个工艺的有机负荷，保证出水达标。所述格栅装置130中包含格栅渠和粗格栅，所述粗格栅安装在格栅渠内。所述粗格栅间隙为5mm-10mm。所述集水池140用于调节水量，集水池140保证了水泵抽水的稳定性，水力停留时间为 0.3h-lh。所述加药装置160中设置有用于将药剂直接打入所述反应池150的加药泵，所述加药装置160中的药剂为PAC，PAM，所述药剂通过加药泵直接打入反应池150中。所述反应池150类型为穿孔旋流反应池，水力停留时间为15min-30min。所述沉淀池170为平流沉淀池，水力停留时间为2h。污水经过反应池150的混凝之后污水进入平流式沉淀池，将絮凝阶段形成的矾花进行沉淀，所述人工快渗系统中，所述配水池201位于人工快渗池200前，进水可通过自由跌落或者泵提升方式从配水池201流向人工快渗池200。如图3所示，所述 人工快渗池200内分为五层，由上到下依次为填料层210、承托层220、防渗膜保护层230、HDPE防渗膜240、防渗膜垫层250。所述填料层210高度为0.6m-l.2m,所述填料层包含四层普通填料层211和三层特殊填料层212，所述特殊填料层212与普通填料层211交错设置，每层特殊填料层212设置于两层普通填料层211之间，所述特殊填料层212是均匀分布于普通填料层211之间的；每一层普通填料层211的高度都是相同的；所述普通填料层211与特殊填料层212高度比例为6:1 9:1。所述普通填料层211的高度为18cm-25cm,其中填充有粒径为0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料层212高度为2cm-4cm,其中填充有粒径为0.5mm-2mm的大理石砂、沸石砂、磁铁矿砂，萤石粉、火山岩填料中一种或多种。所述承托层220高度为0.3m-0.7m ;所述承托层220分为上下两层填料层，上层填料层221高度为0.lm，填充有粒径为5mm-10mm的细碎石；下层填料层222高度为0.2m-0.4m，下层填充有粒径为20mm-40mm的鹅卵石、碎石、砾卵石中一种或多种。所述防渗膜保护层230高度为0.1m,填充有粒径为的粗河沙；所述HDPE防渗膜240厚度不少于Imm ;所述HDPE防渗膜垫层250设置于HDPE防渗膜下方，高度为
0.lm-0.3m,填充有粒径为的粗河沙。所述人工快渗池200的池壁202高出填料层210表面0.3_0.5m作为保护高度，所述快渗池池体高度为1.6m-2.5m。所述人工快渗池填料层211表面设置有用于均匀布水的布水管。所述布水管由布水干管和布水支管组成，所述布水干管和布水支管交错设置，呈网状结构，均匀分布于填料层210表层。所述布水干管的管径为350mm-450mm，所述布水支管平行于池底设置，所述布水支管的管径为50 mm -100mm,布水支管之间的间距为I m_4m。所述布水支管的管壁上均勻设置布水孔，孔径为5 mm -15mm,布水孔间距为20cm-60cm。所述人工快渗池200采用集水管出水，所述集水管等距且平行布置于所述人工快渗池200池底，所述集水管由集水干管与集水支管组成，所述集水干管和集水支管交错设置，呈网状结构。所述集水支管之间距离为2m-6m，集水管干管管径为350mm-450mm，集水支管管径为50mm-100mm。所述集水管支管的管壁两侧设置有均匀分布的集水孔，孔径为5mm_15mm，孑U旬距为 5cm_50cm。所述人工快渗池200的水力负荷为1.5m3/m2.d_2.0m3/m2.d，所述人工快渗池200进水方式为间歇式进水，每天布水4次-6次,布水周期为4h-6h,每次布水时间为15min_20mino所述人工快渗池200维护保养，每天清除杂草、杂物、大块石子等，每天对一半面积的人工快渗池200进行松土，保养深度20cm。所述人工快渗池200落干时间大于180 min时，需立即进行深度养护:将出现堵塞问题的所述人工快渗池200进行人工翻耕，对其表面至50-60cm的填料层进行翻耕晾晒。所述复合生物塘300中养殖有用于净化水质的水生动物、水生植物和功能性微生物。水力停留时间为4h-6h，能在较短的停留时间对河道污水中的有机物、悬浮物、氮磷等污染物进行深度处理。通过复合生物塘内水生植物，水生动物以及功能微生物三者联合作用，对氮磷物质再次处理。所述水生植物为挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物或经济作物中的一种或多种；所述挺水植物为芦苇、水生美人蕉、风车草、灯芯草、水芹菜中的一种或多种；所述浮叶植物为睡莲、黄花水龙中的一种或两种；所述沉水植物为黑藻、伊乐藻、菹草中的一种或多种；所 述漂浮植物为凤眼莲；所述经济作物为空心菜、红叶甜菜中的一种或多种；所述水生动物为鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、鳙鱼、草鱼、罗非鱼、螺狮一种或多种；所述功能性微生物可以为硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌或聚磷菌中的一种或多种。本实用新型采用人工快渗系统干湿交替的运转方式，利用滤料表面生长的丰富生物膜对污水中的污染物质进行物理化学吸附以及生物降解。在淹水期，污水自上而下流经滤料层，由于滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点，滤料中粘土性矿物和有吸附作用以及生物膜的生物微絮凝作用，截流和吸附污水中的悬浮物和溶解性物质；在落干期，滤料表面的生物膜在好氧状态下对附着在填料内部的污染物进行好氧生物降解，从而使污染物在系统中得以最终去除。本实用新型中采用复合生物塘作为深度处理工艺，通过植物、动物以及微生物水生生态系统的共同作用对水中氮磷，有机物进行再次处理，满足出水要求。本实用新型中人工快渗系统水力负荷能达到1.5m3/m2 d_2m3/m2 d。本实用新型中用于受污染河道净化河水的人工快速渗滤系统具有占地面积小，投资少，设备简单，操作管理方便，运行成本低等优点。实施例1将本实用新型应用于深圳某水库河流治理中，河流在雨季高峰时日常水量近8000吨/天，由于大量生活与工业污水排放于河流中，严重的水污染状况已经使河流处于劣V水质，水质早己失去了饮用功能。针对河流污染现状，开展河流污水治理工作。污水处理工艺流程如图1所示。河流污水同初期雨水分开后，进入格栅池，截流较大的悬浮物和漂浮物，进入集水池,调节水量,集水池保证了水泵抽水的稳定性,集水池体积为120m3，停留时间为20min ；穿孔旋流反应池分为两座，水流由快到慢流过反应池，使药剂与污水混合均匀，单座反应池体积为54m3，污水混凝之后污水进入平流式沉淀池，将絮凝阶段形成的矾花进行沉淀，沉淀池数量两座，单座池子有效体积为472.5m3。沉淀池出水进入配水池，配水池中污水通过重力作用进入快渗池。配水池有效体积为210m3。所述人工快渗池水力负荷为1.8mVm2.d，快渗池池体高度为220cm，池体超高40cm，填料层高度为1.lm，承托层高度为50cm，分为两层:承托层上层高度为10cm，填充粒径为的粗砂。承托层下层高度为40cm,填充粒径为20mm-40mm的石子；填料层分为四层普通填料层和三层特殊填料层，每层普通填料层填充河沙，填料高度为25cm，特殊填料是由大理石砂、沸石砂、磁铁矿砂三种天然矿物按体积比为91:7:2比例组成。特殊填料层高度为3cm。所述人工快渗池设置HDPE防渗膜，所述防渗膜保护层高度为0.1m,填充有粒径为的粗河沙；所述HDPE防渗膜厚度为Imm ;所述HDPE防渗膜垫层高度为0.1m,填充
有粒径为的粗河沙。人工快渗池每天布水4次，每次布水时间15min，配水池污水通过自流进入人工快渗池进水干管，干管与支管呈网状结构，均匀地分布于填料表层，干管管径为400mm，支管平行于池底，支管管径为100mm，支管之间距离为3m。支管布水孔孔径为10mm，空隙间距为50cmo人工快渗池集水干管与支管呈网状结构，均匀地分布于池底，支管之间距离为5m，集水管干管管径为400mm,支管管径为100mm。集水支管集水孔孔径为15mm,空隙间距10cm。人工快渗池池体内壁底部铺设一层厚度为1.5mm的HDPE防渗膜。经过快渗处理后的污水进入复合生物塘进行深度处理，通过复合生物塘内水生植物，水生动物以及功能微生物三者联合 作用，对氮磷物质再次处理，复合生物塘内种植凤眼莲、风车草、灯心草、轮叶黑藻、伊乐藻、水生美人蕉、菹草。同时，在高效复合生物塘中养殖草鱼和罗非鱼及投加硝化细菌、反硝化细菌。该工程的设计进水水质指标为COD cr—300mg/L, BOD — 100m g/L，SS- 100mg/L,氨氮一20mg/L。设计出水水质达到国家城镇污水处理厂排放标准(GB18918-2002) —级A标准。该河净化河水厂经过近5年长时间的运行，主要指标稳定达到《城镇污水处理厂排放标准》(GB 189 18-2002) 一级A标准。本实用新型提供的人工快渗滤系统具有设备简单、投资少、占地面积小、水力负荷高、能耗低和出水水质好等优点，在河道污水处理领域具有广阔的发展前景。应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
权利要求1.一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统包括通过管道依次连接的用于去除水中悬浮物、磷以及有机物的前处理系统、用于去除水中氨氮以及有机物的人工快渗池以及用于进一步去除水中氮磷及有机物的复合生物塘。
2.根据权利要求1所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述前处理系统包括通过管道依次连接的用于分开河水和初期雨水的分水池、用于截留粒径大于5mm的悬浮物或漂浮物的格栅系统、用于调节水量的集水池、用于药剂与河水混合反应的反应池、用于沉淀上述药剂与河水中的污物结合形成的絮凝物的沉淀池和用于调节和分配快渗池水量的配水池；所述前处理系统还包括用于溶解药剂并添加药剂的加药系统和用于收集和调节雨水的雨水调蓄池，所述加药系统通过管道与所述反应池相连，所述雨水调蓄池通过管道与所述分水池相连； 所述加药装置中设置有用于将药剂打入所述反应池的加药泵； 所述反应池类型为穿孔旋流反应池，所述沉淀池为平流沉淀池； 所述配水池设置于所述人工快渗池的上方，或者，所述配水池与人工快渗池之间设置用于将河水从配水池泵入人工快渗池的水泵。
3.根据权利要求1所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述人工快渗池其内分为五层，由上到下依次为填料层、承托层、防渗膜保护层、HDPE防渗膜、防渗膜垫层。
4.根据权利要求3所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述填料层高度为0.6m-l.2m ，所述填料层包含四层普通填料层和三层特殊填料层，所述普通填料层内填充粒径为0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料层内填充粒径为0.5mm-2mm的大理石砂、沸石砂、磁铁矿砂，萤石粉、火山岩填料中一种或多种； 每层特殊填料层均匀分布两层普通料层之间；所述普通填料层的高度相同，所述特殊填料层的高度相同；所述普通填料层与特殊填料层高度比例为6: f 9:1 ;所述普通填料层的高度为14cm-27cm,其中填充有粒径为0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料层高度为16mm-45mm ； 所述承托层高度为0.3m-0.5m，分为上下两层；上层填料层高度为0.lm，填充有粒径为5mm-1Omm的细碎石；下层填料层高度为0.2m -0.4m,下层填充有粒径为20mm-40mm的鹅卵石、碎石、砾卵石中一种或多种； 所述防渗膜保护层高度为0.lm，填充有粒径为的粗河沙； 所述HDPE防渗膜设置于所述人工快渗池内底部，所述HDPE防渗膜的厚度不少于Imm ； 所述HDPE防渗膜垫层设置于HDPE防渗膜下方，高度为0.lm-0.3m,填充有粒径为的粗河沙。
5.根据权利要求3所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述人工快渗池的池壁高出填料层的表面0.3m-0.5m作为保护高度，所述人工快渗池池体高度为1.4m-2.7m。
6.根据权利要求3所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述人工快渗池的填料层表面设置布水水管，所述布水水管由布水干管与布水支管组成，所述布水干管和布水支管交错设置，呈网状结构；所述布水支管均匀设置布水孔。
7.根据权利要求3所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述人工快渗池池底等距且平行的设置有用于出水的集水管；所述集水管由集水干管与集水支管组成，所述集水干管和集水支管交错设置，呈网状结构；所述集水管支管的管壁两侧均匀分布有集水孔。
8.根据权利要求1所述的用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，其特征在于，所述复合生物塘内设 置有水生植物，水生动物以及功能型微生物。
专利摘要本实用新型公开了一种用于受污染河道水质净化的人工快速渗滤系统，包括通过管道依次连接的前处理系统，人工快渗池及复合生物塘。所述人工快渗池内分为五层，由上到下依次为填料层、承托层、防渗膜保护层、HDPE防渗膜、防渗膜垫层。本实用新型改变人工快渗系统核心部分—填料以及填料层分布，提高人工快渗系统水力负荷，减小占地面积；并以人工快渗技术为主体工艺，设置前处理系统，以复合生物塘作为后处理系统，形成组合工艺，应用于河道水修复中，能够有效地去除水中污染物，满足出水要求。
文档编号C02F9/14GK203095789SQ201220687500
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者王波, 刘欢, 李旭宁, 黄鑫, 肖海云, 乔毅, 徐进, 王志农 申请人:深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司