引排河道水质处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种引排河道水质处理系统，设置于外部水体和受纳水体之间的引排河道上，包括沿引水水流方向依次布设的引排单元、自然沉淀单元和拦截过滤处理单元。引排单元设置于引水口处，具有双向泵闸。自然沉淀单元的横断面宽度大于引排河道的横断面宽度，长度小于拦截过滤处理单元的长度，底面低于引排河道的底面。拦截过滤处理单元包括多组内部设有过滤填料的拦截过滤处理装置，在引排河道的长度方向上，各拦截过滤处理装置彼此平行；在引排河道的宽度方向上，各装置依次交叠排布设置；在引排河道的深度方向上，各装置依次高低交错设置。该系统可在引排河道的长度、宽度和深度方向上全方位立体地对水体进行净化处理，有效地净化了引入水体。
【专利说明】引排河道水质处理系统
【技术领域】
[0001]本发明属于生态环境工程【技术领域】，特别是涉及一种针对引排河道的水质处理系统。
【背景技术】
[0002]当前一些相对封闭的湖泊和河道等水体受到不同程度的污染，在污染源治理的同时,从外部引水增加受纳水体的水体交换和水动力条件已成为一个重要的治理手段。但实际应用中，当外部水体的水量充足时，引水的时间和效率往往受限于外部水体的水质。比如外部水体泥沙含量较高时，引水进入受纳水体，则会降低受纳水体的透明度，进而影响受纳水体的生态系统的健康。此时则会考虑建设沉淀处理系统。
[0003]一般的沉淀处理系统采用设置沿程沉淀沟、表流湿地拦截系统或过滤设备等，但这些系统均存在一定的不足:沉淀沟处理效率相对较低，不能去除较小颗粒及其它污染物；表流湿地拦截系统处理效率相对较好，但占地面积相对较大；过滤设备处理效率相对较好，但不适合大流量引水，耗能较高。现有用于引水的沉淀处理系统技术均有一定的局限性，在一定程度上限制了引水的时效。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种可用于处理高SS浓度的外部水体，提高所引水体的水质环境，净化效果好的引排河道水质处理系统。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种引排河道水质处理系统，设置于外部水体和受纳水体之间的弓I排河道上，其特征在于:包括沿弓I水水流方向依次布设的引排单元、自然沉淀单元和拦截过滤处理单元；所述引排单元设置于所述引排河道的引水口处，包括控制水流流速的水泵和水闸；所述自然沉淀单元的横断面宽度大于所述引排河道的横断面宽度，在所述引排河道的长度方向上，所述自然沉淀单元的长度小于所述拦截过滤处理单元的长度，所述自然沉淀单元的底面低于所述引排河道的底面；所述拦截过滤处理单元包括多组拦截过滤处理装置，在所述引排河道的长度方向上，各所述拦截过滤处理装置彼此平行；在所述引排河道的宽度方向上，各所述拦截过滤处理装置依次交叠排布设置；在所述引排河道的深度方向上，所述拦截过滤处理装置依次高低交错设置；所述拦截过滤处理装置内设有过滤填料。
[0006]优选地，所述引排单元的所述水泵和水闸具备引水和排水的双向功能。
[0007]优选地，所述拦截过滤处理装置为长方体形状，各所述拦截过滤处理装置相对于所述引排河道的底面垂直放置，沿引水水流方向斜向放置。
[0008]优选地，在所述引排河道的宽度方向上，相邻的两个所述拦截过滤处理装置互不接触，相互交叠的部分的长度是所述拦截过滤处理装置长度的1/4。
[0009]优选地，所述拦截过滤处理装置的宽度为拦截过滤处理装置的长度的1/4。
[0010]优选地，所述拦截过滤处理装置包括外框架和设置于所述外框架内的所述过滤填料。
[0011]优选地，所述过滤填料为粒径不同的砾石，沿引水水流方向，所述砾石的粒径由大到小设置。
[0012]优选地，对于高低交错设置的所述拦截过滤处理装置，位于高处的过滤处理装置下方固定装设有水流可流过的支撑架，所述过滤处理装置的上表面与所述引排河道的水面齐平；位于低处的过滤处理装置的下表面与所述引排河道的底面齐平；两个所述拦截过滤处理装置的高度和大于等于所述引排河道的水深。
[0013]优选地，所述拦截过滤处理单元包括五组所述拦截过滤处理装置，在引水水流方向上，距所述引水口最近的第一组拦截过滤处理装置位于低处。
[0014]优选地，所述自然沉淀单元的横断面宽度大于等于3倍的所述引排河道的横断面宽度，所述自然沉淀单元的底面低于所述引排河道的底面0.5m。
[0015]如上所述，本发明的引排河道水质处理系统，具有以下有益效果:从引排河道的长度、宽度、深度各方位对引入的水体进行沉淀、拦截过滤处理。引排单元可以令引排河道内的水体双向流动，既可以有效净化弓I入水质，又可以对水质处理系统进行清理。自然沉淀单元使大颗粒的ss能够有效沉淀，提高了沉淀处理的效率。拦截过滤处理单元对不易沉淀的小粒径SS和N、P等营养盐污染物进行有效拦截过滤处理。整个引排河道水质处理系统占地面积小，处理效率高、净化效果好、耗能少，可用于处理富含高浓度SS和N、P等营养盐污染物的外部水体，有效提高引入水体的水质环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1显示为本发明的引排河道水质处理系统的俯视图。
[0017]图2显示为本发明的引排河道水质处理系统的主视图。
[0018]图3显示为本发明的引排河道水质处理系统中位于高处的拦截过滤处理装置的结构示意图。
[0019]元件标号说明
[0020]I引排单元
[0021]11引水口
[0022]21引水水流方向
[0023]22排水水流方向
[0024]3引排河道
[0025]31引排河道底面
[0026]32引排河道水面
[0027]4自然沉淀单元
[0028]41自然沉淀单元的底面
[0029]42自然沉淀单元的边界
[0030]5拦截过滤处理单元
[0031]51拦截过滤处理装置
[0032]5101第一组拦截过滤处理装置
[0033]5102第二组拦截过滤处理装置
[0034]5103第三组拦截过滤处理装置
[0035]5104第四组拦截过滤处理装置
[0036]5105第五组拦截过滤处理装置
[0037]511外框架
[0038]512砾石
[0039]52支撑架
[0040]6受纳水体
[0041]7外部水体
【具体实施方式】
[0042]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0043]请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0044]图1和图2显示了本发明提供的引排河道水质处理系统的结构示意图，如图1和图2所示，该引排河道水质处理系统设置于外部水体7和受纳水体6之间的引排河道3上，包括沿引水水流方向21 (如箭头所示)依次布设的引排单元1、自然沉淀单元4和拦截过滤处理单元5。从外部向内引水时，所引水体通过引排单元1后依次经过自然沉淀单元4、拦截过滤处理单元5，对引入的水体进行处理；从内向外排水时，沿排水水流方向22(如箭头所示)所排水体依次经过拦截过滤处理单元5、自然沉淀单元4和引排单元1，可对该引排河道水质处理系统进行清洗。
[0045]引排单元1设置于引排河道3的引水口 11处,包括控制水流流速的水泵和水闸。引排单元1具有双向泵闸，因而具备向内引水和向外排水的双向功能。引排单元1 一般采用泵与闸一体布置的形式，引入外部水体7时，根据外部水体7水质状况，可通过调节水闸的闸门开启度或调节水泵的参数来控制弓I入水流的流量和流速，从而避免水流造成过大的冲击负荷，可提高后续自然沉淀单元4和拦截过滤处理单元5对水体净化的效率。排水时，如果外部水体7水位过高，可通过水泵抽排实现向外排水，排水形成的水动力可对拦截过滤处理单元5进行冲洗，冲落堵塞于孔隙内的沉淀物和污染物。
[0046]自然沉淀单元4是引水水质处理系统中的前置单元。在引排河道3的长度方向上，自然沉淀单元4的长度小于拦截过滤处理单元5的长度；在引排河道3的宽度方向上，自然沉淀单元4的横断面宽度大于引排河道3的横断面宽度，从图1中可以看到自然沉淀单元的边界42超出了引排河道3的边界；在引排河道3的深度方向上，自然沉淀单元的底面41低于引排河道3的底面。即自然沉淀单元4的横断面的面积大于引排河道3的横断面的面积，因此，引入水体流动过程中从较窄的通道流入较宽的通道，使水流减缓，有利于水体中颗粒较大的悬浮物和污染物等自然沉淀于自然沉淀单元4内，避免其直接进入受纳水体6，有利于后续清淤维护。此外，大颗粒的固体悬浮物(Suspend Solid，简称SS)和污染物通过自然沉淀后可以减少对后续拦截过滤处理单元5的堵塞，很好地保护了拦截过滤处理单元5，提高净化效率。
[0047]拦截过滤处理单元5是水质处理系统的核心单元，包括多组拦截过滤处理装置51。在引排河道3的长度方向上，各组拦截过滤处理装置51彼此平行；在引排河道3的宽度方向上，各组拦截过滤处理装置51依次交叠排布设置；在引排河道3的深度方向上，拦截过滤处理装置51依次高低交错设置。拦截过滤处理装置51内设有过滤填料，过滤填料之间形成的内部孔隙可以吸附、拦截、过滤通过自然沉淀单元4后不易自然沉淀的SS，从而可以有效去除较小粒径的SS及其它污染物，还可以通过内部孔隙形成的生物膜净化引入水体内的N、P等营养盐污染物。
[0048]因此，引排河道水质处理系统可以在引排河道3的长度、宽度和深度方向上全方位立体地对水体进行净化处理。
[0049]拦截过滤处理装置51为长方体形状，各拦截过滤处理装置51相对于引排河道底面31垂直放置，沿引水水流方向21斜向放置，面积最大的面迎向水流方向。斜向放置的拦截过滤处理装置51可以使水流在装置表面形成切向速度，便于提高下一组装置的拦截过滤处理效果。对水流有一定的缓冲作用，可以用于大流量的流水。在引排河道3的宽度方向上，拦截过滤处理装置51依次排列，相邻的两个拦截过滤处理装置51虽然互不接触但却互相交叠，对整个引排河道3宽度上的水体都能起到拦截过滤的效果。
[0050]图3显示了位于高处的拦截过滤处理装置51的结构示意图，如图2和图3所示，对于高低交错设置的拦截过滤处理装置51，位于高处的拦截过滤处理装置51由支撑架52支撑，其上表面与引排河道水面32齐平；位于低处的拦截过滤处理装置51的下表面与引排河道底面31齐平。拦截过滤处理装置51的高度根据引排河道3内的水深确定，两个拦截过滤处理装置51的高度之和应大于等于引排河道3内的水深。这样可以使拦截过滤处理单元5对整个引排河道3深度上的水体都能起到拦截过滤的效果。
[0051]如图3所示，支撑架52与过滤处理装置固定连接，水流从支撑架52中流过，支撑架52—般选用钢筋混凝土桩，并深入引排河道底面31的泥沙内。过滤处理装置包括外框架511和设置于外框架511内的过滤填料。过滤填料为可形成内部孔隙的材料。
[0052]于实施例中，自然沉淀单元4的横断面宽度大于等于3倍的引排河道3的横断面宽度，在引排河道3的两侧各至少增加I倍的宽度可使水流速度降低为原来的1/3，更有利于SS沉淀。原则上自然沉淀单元4的横断面越宽，SS自然沉淀的效果越好，但是过宽会影响沉淀效率。自然沉淀单元的底面41比引排河道底面31低0.5m。如果自然沉淀单元的底面41与引排河道底面31之间深度差距太小，不利于SS沉淀蓄积，已经沉积的SS容易上浮；如果差距过大则不利于此处深沟的边坡稳定，还需要对边坡进行结构加固。在引水水流方向21上，自然沉淀单元4的长度为拦截过滤处理单元5长度的1/4。如果自然沉淀单元4的长度过短，不利于SS的沉淀，会增加后续拦截过滤处理单元5的负荷；如果自然沉淀单元4的长度过长，又会降低SS等颗粒自然沉淀的效率。
[0053]每组拦截过滤处理装置51的宽度为长度的1/4，如果宽度太窄，拦截过滤处理装置51只能起到部分拦截较大粒径的SS的作用，不能过滤较小粒径的SS，而且不利于内部生物膜的形成，拦截过滤处理的效果不佳；如果太宽，拦截过滤处理装置51对水流的阻力过大，不利于过水，并且不利于排水时水流对拦截过滤处理装置51的冲洗。拦截过滤处理装置51在引排河道3宽度方向上相互交叠部分的长度也为其长度的1/4，如果没有交叠或者交叠部分太短，容易使水流形成短路，降低装置对SS等悬浮物的拦截过滤效果；如果交叠部分太长，又增大了对水流的阻力，不利于水流通过。
[0054]拦截过滤处理装置51的高度为引排河道3内水深的1/2。前一组的设置可以减小后一组的水阻，便于各组装置充分发挥拦截过滤的作用。过滤填料为粒径不同的砾石512，沿引水水流方向21，砾石512的粒径由大到小设置，这样所拦截的SS的粒径也是从大到小，使整组装置的砾石512全部都能发挥作用，拦截过滤效果更好。
[0055]如图1和图2所示，采用本发明的引排河道水质处理系统进行水质处理实验，具体地，引排河道3的宽度(横断面的宽度)为5m，水深为1.5m;自然沉淀单元4的宽度(横断面的宽度)为15m，在水流方向上的长度为10m，从水面32到自然沉淀单元的底面41的水深为2.0m ;拦截过滤处理单元5在水流方向上的长度为40m，包括五组拦截过滤处理装置51，每组拦截过滤处理装置51的长度为2.0m、宽度为0.5m、高度为0.75m ;作为过滤填料的石乐石512的粒径为5?20cm。
[0056]在引水水流方向21上，距引水口 11最近的第一组拦截过滤处理装置5101位于低处，下表面与引排河道底面31齐平；相应地，第二组拦截过滤处理装置5102位于高处，上表面与所述引排河道水面32齐平；第三组拦截过滤处理装置5103与第一组拦截过滤处理装置5101相同，位于低处；第四组拦截过滤处理装置5104与第二组拦截过滤处理装置5102相同，位于高处；第五组拦截过滤处理装置5105与第三组拦截过滤处理装置5103相同，位于低处。五组拦截过滤处理装置51中相邻两个装置在长度方向上的重叠长度是0.5m左右，这样五组拦截过滤处理装置51可以布满整个引排河道3的横断面，还可以降低水流的短流效应，延长水流的流程。
[0057]经过多次实验测取的数据平均值如下:引水流量为300mVh，外部水体SS、NH3-N,TP的平均浓度分别为45mg/L、0.55mg/L、0.22mg/L ；自然沉淀单元4出水SS、NH3_N、TP平均浓度分别为31mg/L、0.50mg/L、0.17mg/L(去除率分别为31%、9%、23% );拦截过滤处理单元5出水SS、NH3-N、TP平均浓度分别为5.3mg/L、0.25mg/L、0.07mg/L(去除率分别为57%、45%,45% )。
[0058]从上述实验数据中可以看到，本发明的引排河道水质处理系统对引排河道3的水质起到了非常有效的净化处理效果。
[0059]综上所述，该引排河道水质处理系统从引排河道的长度、宽度、深度各方位对引入的水体进行沉淀、拦截过滤处理，还可以通过对外排水对系统本身进行清理，具有成型时间短、处理效率高、净化效果好、耗能少、应用范围广的特点。可用于处理富含高浓度SS和N、P等营养盐污染物的外部水体，有效提高引入水体的水质环境。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0060]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种引排河道水质处理系统，设置于外部水体和受纳水体之间的弓I排河道上，其特征在于:包括沿引水水流方向依次布设的引排单元、自然沉淀单元和拦截过滤处理单元；所述引排单元设置于所述引排河道的引水口处，包括控制水流流速的水泵和水闸；所述自然沉淀单元的横断面宽度大于所述引排河道的横断面宽度，在所述引排河道的长度方向上，所述自然沉淀单元的长度小于所述拦截过滤处理单元的长度，所述自然沉淀单元的底面低于所述引排河道的底面；所述拦截过滤处理单元包括多组拦截过滤处理装置，在所述引排河道的长度方向上，各所述拦截过滤处理装置彼此平行；在所述引排河道的宽度方向上，各所述拦截过滤处理装置依次交叠排布设置；在所述引排河道的深度方向上，所述拦截过滤处理装置依次高低交错设置；所述拦截过滤处理装置内设有过滤填料。
2.根据权利要求1所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述引排单元的所述水泵和水闸具备引水和排水的双向功能。
3.根据权利要求1所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述拦截过滤处理装置为长方体形状，各所述拦截过滤处理装置相对于所述引排河道的底面垂直放置，沿引水水流方向斜向放置。
4.根据权利要求3所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:在所述引排河道的宽度方向上，相邻的两个所述拦截过滤处理装置互不接触，相互交叠的部分的长度是所述拦截过滤处理装置长度的1/4。
5.根据权利要求3所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述拦截过滤处理装置的宽度为拦截过滤处理装置的长度的1/4。
6.根据权利要求1所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述拦截过滤处理装置包括外框架和设置于所述外框架内的所述过滤填料。
7.根据权利要求6所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述过滤填料为粒径不同的砾石，沿引水水流方向，所述砾石的粒径由大到小设置。
8.根据权利要求1所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:对于高低交错设置的所述拦截过滤处理装置，位于高处的过滤处理装置下方固定装设有水流可流过的支撑架，所述过滤处理装置的上表面与所述引排河道的水面齐平；位于低处的过滤处理装置的下表面与所述引排河道的底面齐平；两个所述拦截过滤处理装置的高度和大于等于所述引排河道的水深。
9.根据权利要求8所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述拦截过滤处理单元包括五组所述拦截过滤处理装置，在引水水流方向上，距所述引水口最近的第一组拦截过滤处理装置位于低处。
10.根据权利要求1所述的引排河道水质处理系统，其特征在于:所述自然沉淀单元的横断面宽度大于等于3倍的所述引排河道的横断面宽度，所述自然沉淀单元的底面低于所述引排河道的底面0.5m。
【文档编号】B01D36/04GK104399314SQ201410690446
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】张俊, 陈煜权, 朱斌, 胡伟 申请人:上海勘测设计研究院有限公司