专利名称：一种表面流水池串并联组合式杂排水水质净化工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种利用表面流水池种植植物的自然净化作用，经人工控制工艺条件，对污水处理厂出水、劣v类超标地表水和其他不清 洁水等(总称"杂排水")进行净化处理的表面流水池串并联组合式 杂排水水质净化工艺方法。技术背景我国水资源分布具有南多北少之特征，北方地区人均水资源占有量不到全国人均水平的1/3。水资源短缺与经济社会发展及生态环境 保护之间的矛盾越来越突出，离开客水资源仅仅靠节水与挖掘当地水 资源潜力已达到难以解决的地步。污水处理与水质净化作为解决我国 乃至全球水资源严重短缺问题的重大举措，也是关系到我国经济社会 可持续发展的基本战略国策。另一方面，南水北调工程给沿线汇水区 域的水质功能提出了更高的要求，即使实行更加严格的水污染物地方 排放标准，也难以实现地表水质达到功能区要求，因此对杂排水进行 净化处理是解决地表水质达到功能区要求的关键环节。污水处理成败的关键在处理工艺的实用性与高效性，国内外主要 通过污水处理厂来进行污水集中处理、定点排放水体。当前流行的污 水处理工艺有活性污泥法、AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气 法、A/A/O法、A/O法等，这些方法大多是物理化学处理和生物处 理的结合体。杂排水性质复杂、污染物浓度仍然较高，不利于自然水 体功能的恢复，不利于区域生态环境的维护与发展，对水环境治污效 果受到很大的制约。水质净化就是在上述背景下提出来的一种水环境保护工程措施， 使之向提高水体自净能力、改善水质与生态环境、恢复自身生态功能 的有利方向尽快转变。经过对杂排水的水质净化工艺使水中的COD、BOD、氨氮、总氮和总磷等污染物的含量进一步降低，以实现最终排 入自然水体的水质更加接近地表水功能区要求。而现有的技术主要是集中在污水处理层面上的工艺流程与开发， 对于水质净化工艺方法的研究比较少见。使得杂排水直接排入自然水 体，即使全部达到排放标准其污染物含量仍然远超过地表水的功能要 求。加之我国北方地区的降雨主要集中在汛期，其余季节杂排水受天 然水体的净水稀释程度有限，故其排入水体后的水质条件还远远不能 满足人们的日常生产生活使用和农业灌溉、城市引用取水等社会需要 所要求的条件。现有的利用二段式人工湿地潜流式处理排放水的技术 已有所应用并有较理想效果，但需要填料和特殊结构，成本较高，运 行管理复杂，不便于大面积推广应用。而表面流水池串并联组合式水 质净化技术还没有取得明显效果。因此，如何对杂排水进行进一步的 水质净化或对表面流水池污水处理系统的性能改进成为全社会共同 关注并亟待解决的科技难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，寻求设计一种串 并联组合式表面流水池水质净化工艺方法，其处理过程构成一种人工 控制的杂排水水质净化系统，该工艺方法通过在表面流水池中种植植 物和形成的微生物体系自然净化水质，利用较为平坦的低洼地或河滩 地构成表面流水池，对杂排水进行进一步的水质净化处理或对经济相 对欠发达地区的污水进行初期的治理。为了实现上述目的，本发明采用串、并联组合的表面流水池人工 控制运行方式对杂排水进行水质净化处理，其设计过程中既考虑能在 一定程度上反映大面积表面流水池对杂排水的净化效果，又考虑生产 工艺成本的节省，便于进行水质净化的控制和管理，实行分类栽植植 物，独立多系统运行。其流程为待净化处理的杂排水通过格网(栅)、 进水水质采样点经配水管道控制阀、流量计经过均匀进水多孔管布水 后进入表面流水池的植物微生物水质净化单元，经初步净化处理水由 均匀出水槽多孔墙集水，再流经出水管、阀门、水质采样点通过均匀进水多孔管布水后进入后续表面流水池的植物微生物水质净化单元， 经再次净化处理水由净水渠经过量水堰槽计量后排放。本发明的总体设计方案采用多个不同应用目标表面流水池进行 平面内串联和/或并联组合成具有控制功效的水流通系统，先将二个或n个表面流水池沿水流流向相隔3 10m间距连接成串联结构的表 面流水池串；再将二个或m个表面流水池串垂直于水流流向相隔5 10m间距依次平行排列组成并联式结构的表面流水池串组合；基于各 表面流水池串之间的水质净化目的将表面流水池间采用水渠相连通， 并在各水流连通渠上设置闸阀，以便于控制和运行管理；每个不同应 用目标的表面流水池中分别种植不同种类的植物，所种植物包括芦 苇、香蒲、芦竹、空心草或水生物类；当表面流水池串有多个水池组 成时，沿水流流向依次将水池排序为第一表面流水池，第二表面流水 池或第n个表面流水池，通常由于表面流水池面积大的原因，n和m 一般为2 10之间，以n、 m=2 3为最佳；相同表面流水池串上的 水池面积和形状相同或不相同，以相同为最佳；水池形状为方形或长 方形或梯形，以长方形为最佳。该工艺方法不仅能对污水处理厂出水、劣V类超标地表水和其他 不清洁水等杂排水进行水质净化处理，降低污染物指标，而且对改善 和调整水质成份的组成结构、提高水体自净能力、恢复自身生态功能 具有良好的促进作用，另外表面流水池中的植物收割、加工还可以增 加收入推动区域经济、社会和环境的可持续协调发展。该工艺方法利 用表面流水池形成的天然水质净化环境，维持了区域的生态平衡，使 流域生态修复与功能强化得到科学有效地实施；又可以利用其特有的 池体组合形式进行不同植物搭配组合种植，实现优化组合的协同作用 达到高效率水质净化的效果，为表面流水池杂排水水质净化工艺提供 必要的技术数据支持。本发明与现有技术相比，具有污染物净化效率高，无需要填料和 特殊结构，投资少，运行费用低，工艺过程易于管理和控制，便于大 面积推广应用，表面流水池种植的植物回收利用经济效益明显等突出优点。
图1为本发明实施例的运行系统结构及运行原理示意图。
具体实施例方式本发明的实施总体设计方案采用多个不同应用目标表面流水池 进行平面内串联和/或并联组合成具有控制功效的水流通系统，先将2 个或3个表面流水池沿水流流向相隔3 10m间距连接成串联结构的 表面流水池串；再将2个或3个表面流水池串垂直于水流流向相隔5 10m间距依次平行排列组成并联式结构的表面流水池串组合。基于各 表面流水池串之间的水质净化目的将表面流水池间采用水渠连通，并 在各水流连通渠上设置闸阀，以便于控制和运行管理；每个不同应用 目标表面流水池中分别种植不同种类的植物，所种植物包括芦苇、香 蒲、戸竹、空心草或水生物类；当表面流水池串有多个水池组成时， 沿水流流向依次将水池排序为第一表面流水池，第二表面流水池或第 三个表面流水池，本实施方案中n和n^2 3;相同表面流水池串上 的水池面积和形状相同或不相同，以相同为最佳；水池形状为方形或 长方形或梯形，以长方形为最佳。下面通过实施例并结合附图做进一步说明。实施例本实施例为n-2， 111=2的情况下，系统结构包括两个表面流水池 串，其中每个水池串有两个表面流水池，整体结构由格栅l、水质调 节池2、第一表面流水池3 (或A1、 A2)、第二表面流水池4 (Bl、 B2)和净水池(或渠)5组成。本实施例为了便于控制和管理，实行分类栽植，独立双系统运行， 多种植物组合比单种植物能更好地对杂排水进行水质净化。该水质净 化系统采用串并联组合的表面流运行方式，设计为第一表面流水池3 与第二表面流水池4两段处理工艺，分为两个表面流水池串并联实施 系统，其中A1种植芦苇、Bl种植蒲草，两个水池串联组成第一个串 系统；A2种植空心草、B2种植宽叶香蒲，两个水池串联组成第二个串系统；即整个实施系统共分A1、 Bl、 A2、 B2四个表面流水池处理 单元；杂排水经配水系统的格栅1进入A1、 A2处理，流出A1、 A2再 分别进入Bl、 B2处理，之后分别经各自的净水池(或渠)5排放。 本实施例中的表面流水池A1=B1=A2=B2=1000 m2;结构为长方形， 长宽=3:2;各水池中水深为0. 1 1. 0 m;各水池中待净化处理的杂 排水存留时间为2 20天，视水质质量要求而定。为了确保本实施例的水质净化系统进水流量的连续性、稳定性、 可靠性以及水质的均匀性，采用混合调节池定水头和变频泵双供水系 统，两个并联水池串采用单独的进、出水控制和计量系统；为满足水 池均匀配水的要求，两系统中的第一表面流水池3的进水端分别设配 水管，配水管上均匀分布10个水龙头，杂排水由水龙头流入第一表 面流水池3的植物微生物水质净化单元，在第一表面流水池3末端设 穿孔墙，水由穿孔墙流入一狭长水槽然后由出水管流出到第二表面流 水池4的植物微生物水质净化单元，第二表面流水池4的始末两端都 设有与第一表面流水池3末相同的穿孔墙；水流系统采用水泵一次提 水自流运行方式，调节池和各水池床底部均设排空阀，以形成整体可 控水流通系统。本实施例在第一表面流水池配水管前安装流量计和阀门，用以计 量和调节迸水流量；各表面流水池出水处设上、中、下三个高度的出 水管和阀门，对应调节水池的三个水深；打开相应阀门，水池中即保 持相对固定的水深；水池中水深除与所打开(完全打开)的阀门高度 有关外，还与流量有关，但主要决定于所打开的阀门高度；实施例系 统的设计水深有O. 1、 0.5、 l.Om三种情况可供调节；杂排水经水质 净化系统流出第二表面流水池后流入净水池5，在净水池中设三角堰， 计量出水流量；通过调整进水流量、水池水深和停留时间，观察植物 生长情况，进行水量、水温、水质、底泥等指标检测，对系统的净化 处理效果进行分析研究，其结果表明，流出净,水池的水质符合设计要 求，其中主要污染物净化效率达到80%以上。
权利要求
1.一种表面流水池串并联组合式杂排水水质净化工艺方法，其特征在于采用多个表面流水池进行平面内串联和/或并联组合成具有控制功效的水流通系统，先将二个或n个表面流水池沿水流流向相隔3～10m间距连接成串联结构的表面流水池串；再将二个或m个表面流水池串垂直于水流流向相隔5～10m间距依次平行排列组成并联式结构的表面流水池串组合；表面流水池间采用水渠相连通，并在各水流连通渠上设置闸阀，控制和运行管理；每个不同应用目标的表面流水池中分别种植芦苇、香蒲、芦竹、空心草或水生物类植物。
2. 根据权利要求1所述的表面流水池串并联组合式杂排水水质 净化工艺方法，其特征在于表面流水池串有多个水池组成时，沿水流 流向依次将水池排序为第一表面流水池，第二表面流水池或第n个表 面流水池，n和m为2 10;相同表面流水池串上的水池面积和形状 相同或不相同；水池形状为方形或长方形或梯形。
3. 根据权利要求1所述的表面流水池串并联组合式杂排水水质 净化工艺方法，其特征在于表面流水池面积为1000 ltf;其长方形的 长宽=3:2;水深为0. 1 1. 0 m;水池中待净化处理的杂排水存留时 间为2 20天。
全文摘要
本发明涉及一种利用表面流水池种植植物的自然净化作用，对污水进行净化处理的表面流水池串并联组合式杂排水水质净化工艺方法，采用多个表面流水池进行平面内串联和/或并联组合成具有控制功效的水流通系统，先将二个或多个表面流水池沿水流流向相隔间距连接成串联结构的表面流水池串；再将二个或多个表面流水池串垂直于水流流向相隔间距依次平行排列组成并联式结构的表面流水池串组合；水池中种植芦苇、香蒲、芦竹、空心草或水生物类植物；具有净化效率高，无需填料和特殊结构，投资少，运行费用低，工艺过程易于管理和控制，便于推广应用，表面流水池种植的植物回收利用经济效益明显等突出优点。
文档编号C02F3/32GK101219833SQ20071011454
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者武周虎 申请人:青岛理工大学