专利名称：一种河道污水处理的方法及其专用净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种河道污水处理的方法及其专用净化系统。
技术背景近年来随着我国经济的高速增长，我国江河水系有步发达国家的"先污染后治理"后尘的趋势。根据《2005中国环境状况公报》，国家环境监测网七大水系的411 个地表水监测断面中，1￥类及以下的断面比例达到59%，其中除珠江和长江水质尚 较好外，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染严重。大江大河拥有巨大 的水环境容量尚且如此，江河支流和小型河流，特别是流经城市的河段，由于接纳 了超过其自净能力的生活污水和工农业生产废水，水质状况比江流干流更差。目前我国河流受有机污染较为严重，主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、 高锰酸盐指数和石油类， 一些城市河流甚至完全沦为纳污河，丧失了自净能力。综观国内外此类污染河流治理的试验研究与工程实践，工艺技术大多是采用一 些处理效果稳定、经济性能好的污水处理法，从空间分布来看，可分为将河水引 出河道水系，引入附近的污水处理厂进行处理的异地处理法；在河道内建设处理系 统，沿程进行河水净化的原位处理法；在河岸带上建设处理系统，将河水分流其中 进行处理的旁路处理法。从处理工艺来看，传统的河道污水旁路处理系统又包括自 然生态型的土地处理系统(特别是人工湿地处理系统)和氧化塘，以及人工强化型 的生物接触氧化法、生物滤床等。由于河道污水存在水温、流量和水质随季节变化 性较大的特点，已有的处理方法普遍存在处理效果差，运行费用高，抗冲击能力低、 不能同步实现脱氮除磷等不足。 发明内容本发明的目的是提供一种河道污水处理的方法及其专用净化系统。 本发明所提供的河道污水的净化系统，包括生物接触氧化池；所述生物接触氧 化池是由一个或一个以上的缺氧/好氧反应单元组成，所述缺氧/好氧反应单元由间隔 串联连接的缺氧池和设有曝气装置的好氧池组成，缺氧池和好氧池中均设有用于富 集微生物的填料。所述缺氧/好氧反应单元依次串联连接，每个串联连接组合中的缺氧/好氧反应单元的个数可根据实际处理量的需求调整；根据处理量的大小需求，所述生物接触氧化池还可由一组或一组以上的所述串联连接的缺氧/好氧反应单元组合组成；缺氧池
内的填料为弹性立体填料，好氧池内的填料为组合型填料；所述缺氧/好氧反应单元 中缺氧池的出水端直接与其串联的好氧池入水端连接。所述缺氧/好氧反应单元中缺氧池与好氧池的体积比为l:4;缺氧池内还种植有浮 游水生植物，装填弹性立体填料；好氧池装填组合填料。所述净化系统中，还包括在生物接触氧化池前连接的沉砂池，所述沉砂池的出 水口与所述生物接触氧化池的每级缺氧/好氧反应单元的缺氧池的入水口连接。所述净化系统中，还包括在生物接触氧化池后连接的沉淀池；所述沉淀池的入 水口与所述生物接触氧化池的出水口连接。所述净化系统中，还包括在沉淀池后连接的水生植物净化池；所述水生植物净 化池的入水口与所述沉淀池的出水口连接；所述水生植物净化池为由一个或一个以 上串联的分别种植水生植物的池塘组成。所述净化系统中，还包括可将污水泵入所述净化系统的污水泵房，所述污水泵 房的出口与所述沉砂池的入水口连接；所述缺氧池内的浮游水生植物为浮萍、狐尾 藻等植物；所述水生植物净化池中的水生植物为水葱、再力花、纸莎草等植物；所 述河道污水的旁路净化系统设于河道的一侧。本发明所提供的河道污水的净化方法，是将河道中的污水泵入上述河道污水的 净化系统进行净化。所述污水自所述河道污水的净化系统的沉砂区以多端进水的方式分别进入每个 所述缺氧/好氧反应单元的缺氧池的入水口 ；所述污水在所述河道污水的净化系统的 生物接触氧化池中的停留时间为2-5.4小时。所述缺氧/好氧处理单元的好氧池的溶解氧>2 mg/L，缺氧池溶解氧<0.5 mg/L。于冬季运行时，所述依次串联的缺氧/好氧反应单元的缺氧区的进水流量顺流向 减少；于夏季运行时，所述依次串联的缺氧/好氧反应单元的缺氧区的进水流量相同。本发明的方法采用生物接触氧化池处理，对生物接触氧化法进行构筑物形式和 工艺运行方式的改造，以适应河水水质及气候条件的大幅度波动，对水质变化适应 性好，耐冲击负荷好，能有效削除河水的黑臭现象，且不产生大量的有机淤泥。实 验表明，本发明的方法对有机碳和氮、磷都有较好的去除效果，对COD的去除率达 到50%以上，TN的去除率20n/。以上，TP的去除率在40。/。以上，处理出水水质稳定。本发明的方法处理水量大，工程投资少，运行成本低，因地制宜，管理方便， 是一种适用于各种污染的河道的污水旁路处理方法。本发明用辅助性水生植物净化单元进一步保证出水水质，使得系统总体的投资 及运行成本都有效降低，还兼顾河岸带景观效果，具有良好的生态效应。
本发明将生物接触氧化法与A/0工艺相结合，并采用多段进水的方式运行，在处理效率、抗冲击性、脱氮除磷等方面比传统的河水旁路处理法有明显改善。利用 本发明的方法可以充分利用河道周围的闲置土地，实现河道污水的人工强化净化处 理，把污水处理的主体工艺融合于河岸带环境之中，改进传统工艺条件和运行方式， 使复杂的人工形式与现场的自然条件紧密结合。
图1为本发明的河道污水净化系统简2是生物接触氧化沟渠的俯视图 图3是缺氧/好氧反应单元的曝气管布置图 图4是生物接触氧化沟渠的侧面剖视图具体实施方式
下述实施例中的方法，如无特别说明，均为常规方法。 下述实施例中所述的百分含量，如无特别说明，均为质量百分含量。 实施例1、河道污水的旁路处理 1、河道污水的旁路净化系统的建立以云南滇池的入流河大清河为例，建立的河道污水的旁路净化系统，进行污水 处理试验。在河道一侧的河岸带上，利用闲置的荒地和水塘等土地进行改造，建立 分流河道污水的旁路处理系统。该河道污水处理用的净化系统结构简图如图l一4所 示，该净化系统由沉砂池1、生物接触氧化池2、沉淀池3和水生植物净化池4组成； 沉砂池1的出水口与生物接触氧化池2的入水口连接，生物接触氧化池2的出水口 与沉淀池3的入水口连接，所述沉淀池3的出水口与所述水生植物净化池4的入水 口连接；并同时建立小型的污水泵站，污水泵站的出水口与沉砂池连接，用于将河 道污水泵入净化系统的沉砂池。其中，沉砂池1利用现有水塘改造，充分利用现场条件，面积为225 m2，平均 有效水深保证在1.5 m以上，并以土地改造时的废弃土壤与生物接触氧化沟渠的墙体 隔开，污水中的大颗粒悬浮物沉降于此，可视为一个具有沉淀功能的天然水体。生物接触氧化池2直接连于沉砂区之后，其结构如图2—4所示，根据能够利用 的土地形状而设计3条规格相同的沟渠，30mx3.0mx3m，有效水深为2.5m。每条 沟渠内再划分成3个串联的缺氧/好氧处理单元5，使三个缺氧/好氧处理单元串联组 合并联连接，每个缺氧/好氧处理单元的体积相同，每个缺氧/好氧处理单元分成两个 池，即好氧池7和缺氧池6，缺氧池6和好氧池7的体积比为1:4。每个缺氧池均设 有入水口，每组串联缺氧/好氧处理单元直接连接，即水在一个缺氧/好氧处理单元处
理过后可进入水流方向的下一个缺氧/好氧处理单元，每组串联缺氧一好氧处理单元 的顺流方向的最后一个单元的好氧池设有出水口。生物接触氧化池的进水口设有进水池12，进水池与生物接触氧化池中缺氧/好氧处理单元的缺氧区以穿孔花墙12隔 离，生物接触氧化池中的缺氧/好氧处理单元的缺氧区以两种方式进水，在沟渠最前端缺氧/好氧处理单元通过三角堰和穿孔花墙计量进水；其它在沟渠中端和后端的串 联缺氧/好氧处理单元通过流量计控制进水。每个好氧池，通过曝气管8供氧，采用软管曝气或穿孔管曝气，曝气管线分配 如图3所示，在净化系统旁建立鼓风机房，用于进行曝气；缺氧池6和好氧池7中均设有用于富集微生物的填料；好氧池中的填料为组合型填料io，由聚乙烯塑料圆环和软性合成纤维组成(购自江苏庆华环保设备有限公 司)，每束直径120mm，受有效水深决定，组合填料长度为2.2m，束距60 mm， 束数1064个/m3，该填料的总用量为168537个；缺氧池中的填料为弹性立体填料11， 由聚丙烯丝和聚乙烯中心绳组成，由江苏庆华环保设备有限公司生产，每串直径120 mm，聚丙烯丝丝径0.5mm，密度为3 kg/m3，受有效水深决定，弹性立体填料长度 为2.2 m，单位串数77串/m3，比表面积380 m2/m3，该填料的总用量为3050串。 在缺氧区水体表面，以浮萍、狐尾藻等浮游水生植物营造遮光及辅助净化等效果。沉淀池3按照国家给水排水工程构筑物结构设计规范所述的方法建成，面积为 182 m2，池深为1.5 m。水生植物净化塘是面积为461 m2，种植有水葱、再力花、纸莎草，三种水生植 物分区种植，种植面积均分别为120m2，对生物接触氧化沟渠的出水进行进一步的 净化，在实现净化的同时达到景观美化效果。2、利用上述净化系统的对河道污水净化及其效果验证将河道污水泵入步骤1建筑的净化系统，进行处理，河道污水由污水泵房进入 沉砂池1,保持沉砂池1的平均有效水深在1.5m以上，污水中的大颗粒悬浮物沉降 于此，沉砂池形成一个具有沉淀功能的天然水体。运行中应视分流河水的泥沙含量， 及时清理沉砂，防止淤塞，以保障后面的生物接触氧化处理的正常运行。沉砂池处 理的停留时间2.7h。河道污水经过沉砂池1的沉砂和均质后，自沉砂池1的出水口进入生物接触氧 化池2的进水池9。进水方式为通过沟渠前端的三角堰计量，进入进水池9，再经 穿孔花墙12的分配，均匀向生物接触氧化池进水；而在沟渠中端和后端则通过流量 计控制进水。在冬季运行条件下每个串联组的缺氧/好氧处理单元的缺氧区的进水量
在顺流方向的流量比为4:3:2，在夏季运行条件下串联缺氧/好氧处理单元的缺氧区的 进水流量比为1:1:1。每条沟渠处理水量1000 2700mV天，总水力停留时间根据来 水水质变化(COD变化范围为30-170 mg/L)而调整在2 5.4小时。在冬季条件下， 总水力停留时间为5.4h，在春、夏季条件下，除暴雨期大清河以泄洪为主，不再分 流至旁路处理系统外，其它气候条件下，水力停留时间为2h;总水力负荷为冬季水 质条件下每条沟ll.lm3/(m2d)，夏季水质条件下为30m3/(11^(1)，春秋季节随水质变 化在其间浮动。开动鼓风进行曝气，使气水体积比在1:4 1:6，每条沟渠的平均曝气 量为88 m3/h，污染高峰期(水质指标超过设计期，即COD>170 mg/L， BOD5>50 mg/L， TN>25mg/L， NH3-N >20mg/L， TP>1.7mg/L)时供气量为140 m3/h，调节曝气量保 持缺氧区溶解氧〈0.5mg/L，好氧区溶解氧〉2mg/L。此外，在缺氧区水体表面，以 浮萍、狐尾藻等浮游水生植物营造遮光及辅助净化等效果。生物接触氧化池内微生 物富集的情况通过显微镜检测以及GB中生物量的重量法测定，在系统启动3周后， 填料上微生物挂膜情况成熟良好，出水水质稳定。生物接触氧化池2处理过的污水，进入沉淀池，沉淀池处理的停留时间2.2h， 经过沉淀的处理水通过重力自流进入旁边的水生植物净化塘，保持水生植物净化塘 平均有效水深在1.5m以上，利用水生植物净化塘种植的各类挺水、沉水、浮游等水 生植物，对生物接触氧化沟渠的出水进行进一步的净化，并且各种植物的规划种植 在实现净化的同时也达到景观美化效果。出水利用重力流返回河道下游。在整个净化过程中监控进水水质和出水水质，结果表明，系统启动需要3周， 在运行稳定l周后，冬季停留时间为5.4小时，多端进水流量比例为4:3:2时，进水 COD在100 170 mg/L条件下，去除率为50% 80%;进水TN在25 35 mg/L条 件下，去除率为20%;进水TP在0.3 1.5 mg/L条件下，去除率为40% 60%。在 春、夏季条件下，除暴雨期大清河以泄洪为主，不再分流至旁路处理系统外，其它 气候条件下，当水力停留时间为2h，多端进水流量比例为1:1:1时，进水COD在40 100mg/L条件下，去除率为50%;进水TN在6 20mg/L条件下，去除率为20% 60%;进水TP在0.2 0.6 mg/L条件下，去除率为40% 70%。上述结果表明，本发明的净化系统和方法对有机碳和氮、磷都有较好的去除效 果，处理出水水质稳定。
权利要求
1、一种河道污水的净化系统，包括生物接触氧化池；所述生物接触氧化池是由一个或一个以上的缺氧/好氧反应单元组成，所述缺氧/好氧处理单元由间隔连接的缺氧池和设有曝气装置的好氧池组成，所述缺氧池和好氧池中均设有用于富集微生物的填料。
2、 根据权利要求1所述的净化系统，其特征在于所述缺氧/好氧反应单元依次 串联连接，每个串联连接组合中的所述缺氧/好氧反应单元的为两个以上，所述生物 接触氧化池由一组或一组以上的所述串联连接的缺氧/好氧反应单元组合组成；所述 缺氧池内的填料为弹性立体填料，所述好氧池内的填料为组合型填料；所述缺氧/好 氧处理单元中所述缺氧池的出水口与好氧池的入水口连接。
3、 根据权利要求2所述的净化系统，其特征在于所述缺氧/好氧处理单元中所 述缺氧池与所述好氧池的体积比为1:4;所述缺氧池内还种植有浮游水生植物；所述 弹性立体填料由聚丙烯丝和聚乙烯中心绳组成；所用组合型填料由聚乙烯塑料圆环 和软性合成纤维组成。
4、 根据权利要求3所述的净化系统，其特征在于所述净化系统中，还包括沉 砂池，所述沉砂池的出水口与所述生物接触氧化池的每端缺氧池的入水口连接。
5、 根据权利要求4所述的净化系统，其特征在于所述净化系统中还包括沉淀 池；所述沉淀池的入水口与所述生物接触氧化池的出水口连接。
6、 根据权利要求5所述的净化系统，其特征在于所述净化系统中还包括水生 植物净化池；所述水生植物净化池的入水口与所述沉淀池的出水口连接；所述水生 植物净化池为由一个或一个以上串联的分别种植水生植物的池塘组成。
7、 根据权利要求1-6中任意一项所述的净化系统，其特征在于所述净化系统 中还包括可将污水泵入所述净化系统的污水泵房，所述污水泵房的出口与所述沉砂 池的入水口连接；所述缺氧池内的浮游水生植物为浮萍和/或狐尾藻；所述水生植物 净化池中的水生植物为水葱和/或再力花和/或纸莎草；所述河道污水的净化系统设于 河道的一侧。
8、 一种河道污水的净化方法，是将河道中的污水泵入权利要求1一7中任意一 项所述河道污水的净化系统进行净化。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述污水自所述河道污水的净化 系统的沉沙区以多端进水的方式分别进入每个所述缺氧/好氧处理单元的缺氧池的入 水口；所述污水在所述河道污水的净化系统的生物接触氧化池中的停留时间为2-5.4 小时；所述缺氧/好氧处理单元的好氧池的溶解氧〉2mg/L，缺氧池溶解氧<0.5 mg/L。 10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于于冬季运行时，所述依次串联 的缺氧/好氧处理单元的缺氧区的进水流量顺流向减少；于夏季运行时，所述依次串联的缺氧/好氧处理单元的缺氧区的进水流量相同。
全文摘要
本发明公开了一种河道污水处理的方法及其专用净化系统。该河道污水的净化系统包括生物接触氧化池；所述生物接触氧化池是由一个或一个以上的缺氧/好氧处理单元组成，所述缺氧/好氧处理单元由直接连接的缺氧池和设有曝气装置的好氧池组成，所述缺氧池和好氧池中均设有用于富集微生物的填料。本发明的污水处理方法即为利用上述净化系统进行河道污水处理。本发明的方法适应河水水质及气候条件的大幅度波动，对水质变化适应性好，耐冲击负荷好，能有效削除河水的黑臭现象，且不产生大量的有机淤泥，对有机碳和氮、磷都有较好的去除效果，处理出水水质稳定，处理水量大，工程投资少，运行成本低，适用于分流处理各种污染的河道污水。
文档编号C02F3/02GK101148288SQ20071012128
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月3日 优先权日2007年9月3日
发明者何玉山, 吴为中, 辉 张, 璐 李, 温东辉, 谢曙光 申请人:北京大学