专利名称：无动力城市内河污染治理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于治理城市内河污染的系统及方法。
背景技术：
每一个城市在建设初期，都有一条或几条城市内河，其主要功能是雨季泄洪和城 市排污河。但是随着城市化程度的提高，人们对环境质量要求的提高，对城市内河的水体功 能由排污泄洪河转变为景观和泄洪河。但是由于城市初雨的水质较差，地面径流后的雨水 接近或超过城市污水厂的水质污染程度。而且，沿河的居民向河内倾倒生活垃圾，以及企业 向内河偷排废水。因此，城市内河污染严重。各国政府都在积极努力的治理城市内河，保证 其水体泄洪功能的前提下，净化美化水体，使之成为城市一道亮丽的风景，而不是让人却步 的臭水沟。但是，目前现有的治理方案运行成本普遍偏高。
发明内容
本发明的目的是降低内河治理过程中的运行成本，提供了一种无动力城市内河污 染治理系统及方法。无动力城市内河污染治理系统，其特征在于它包括厌氧生物滤池式城市内河提坝 处理系统和好氧生态河道处理系统两部分，所述厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统沿 河修筑，所述好氧生态河道处理系统由好氧生态卵石河床和翻板间门系统组成，所述好氧 生态卵石河床设置在河道底部，所述翻板间门系统设置在河下游并沿河的宽度方向拦截河流。无动力城市内河污染治理方法，它先后包括厌氧治理提坝工艺段和好氧卵石生态 河道水质治理段两个阶段；所述厌氧治理提坝工艺段的过程为雨水等污水从厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统的源排水入口流入，流经厌 氧生物滤池式城市内河提坝处理系统的厌氧生物滤坝体的过程中，利用厌氧生物滤坝体中 的毛石表面的厌氧生物膜处理流入毛石间隙的污水；污水从厌氧生物滤坝体中流入厌氧生 物滤池式城市内河提坝处理系统内的储水室，当水位达到入河道排水口的高度时，从入河 道排水口流出至好氧生态河道处理系统；所述好氧卵石生态河道水质治理段的过程为污水从入河道排水口排出到好氧 生态河道处理系统内，排出的污水顺流势向下游流去，期间河水流经好氧生态卵石河床时， 利用好氧生态卵石河床的卵石表面的好氧生物膜对河水进行生化净化作用，当河水流至位 于该内河下游端的翻板闸门系统时被拦截，当河水水位达到翻板闸门系统翻开的水力高程 时，翻板闸门系统依靠水压自动开启，形成跌水曝气，河水从翻板闸门系统的翻板闸门上沿 流出至下游河道。本发明的积极效果本发明的无动力城市内河污染治理系统及方法，使污水经过厌氧生物过滤提坝、好氧生态卵石河床生化处理，并反复交替进行达到水质净化的目的。通过厌氧生物过滤改 善水质的表观状态，净化水质，使进入城市内河内的水质景观性能好，进一步通过河道内卵 石生态河床的好氧生态处理使水质达到景观水质标准。河床内水质好氧生态处理的溶解氧 方式包括自然溶氧和跌水曝气溶氧两种方式，其中跌水曝气溶氧采用翻板间门式设计，当 河水水位达到翻板闸门开启的水力高程时，翻板闸门依靠水压自动开启，无需电力驱动，此 时较大水力落差形成跌水曝气，利用天然跌水曝气进而实现对河水的无动力充氧，可节省 运行成本。
图1为无动力城市内河污染治理系统平面布置图；图2为图1的A-A向剖视图；图 3为图1的B-B向剖视图，其中N表示下游城市内河段的治理系统；图4为图2的C-C向剖 视图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式的无动力城市内河污染治理系统，它包括厌氧生物 滤池式城市内河提坝处理系统1和好氧生态河道处理系统2两部分，所述厌氧生物滤池式 城市内河提坝处理系统1沿河修筑，所述好氧生态河道处理系统2由好氧生态卵石河床2-1 和翻板间门系统2-2组成，所述好氧生态卵石河床2-1设置在河道底部，所述翻板间门系统 2-2设置在河下游并沿河的宽度方向拦截河流。翻板间门系统2-2对河水进行拦截，可保证 河水在内河中的停留时间，以及实现高位充氧曝气、水压跌水的功能。污水在厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统1中经过厌氧净化处理后，流入好 氧生态河道处理系统2内，在好氧生态河道处理系统2内经过好氧生态处理，其中，好氧生 态处理的充氧方式包括自然溶氧和跌水曝气充氧，即翻板间门系统2-2通过拦截水流、增 长河水在河道中的停留时间的方式，使得好氧生态卵石河床2-1对河水进行自然净化处 理，而当河水水位达到翻板闸门系统2-2开启的水力高程时，翻板闸门依靠水压自动开启， 较大水力落差形成跌水曝气，利用天然跌水曝气进而实现对河水的无动力充氧。
具体实施方式
二 本实施方式是对实施方式一的进一步限定，所述厌氧生物滤池 式城市内河提坝处理系统1主要由迎水面1-1、背水面1-2、源排水入口 1-3、厌氧生物滤坝 体1-4、第一挡水墙1-5-1、第二挡水墙1-5-2、第一挡水墙排水口 1-6、储水室1_7及入河道 排水口 1-8组成；所述源排水入口 1-3设置在背水面1-2的顶端，第一挡水墙排水口 1-6设 置在第一挡水墙1-5-1的底部，第一挡水墙1-5-1的墙面与第二挡水墙1-5-2的墙面相对 设置，且第一挡水墙1-5-1和第二挡水墙1-5-2之间形成储水室1-7，所述迎水面1-1封住 第一挡水墙1-5-1和第二挡水墙1-5-2的顶部，入河道排水口 1-8设置在迎水面1-1上且 位于第一挡水墙1-5-1和第二挡水墙1-5-2之间。地面径流通过源排水入口 1-3进入厌氧生物滤坝体1-4内，在厌氧生物滤坝体1-4 内被厌氧生物净化；当厌氧生物滤坝体1-4中储水室1-7中的水位达到一定的高度时，通 过入河道排水口 1-8溢流进入河道同时形成跌水曝气充氧。在河道内，通过翻板间门系统 2-2的拦蓄，增加河水在河道内的停留时间；有利于好氧生态卵石河床2-1卵石表面的好氧 生物膜进一步对河水进行生化净化。当城市内河内的水深达到设计高程时，水压使翻板闸门系统2-2打开，进行泄洪，并形成巨大的跌水曝气，实现进一步净化，形成在下一级城市 内河内的好氧处理合并城市内河提坝内泻入的污水一并处理。这样通过城市内河从上游到 下游的多级厌氧一跌水曝气一一好氧处理等多次反复，最终排入到下游河段时，水质完 全得以净化，并能保证泄洪和生态景观水质的需求，城市内河的迎水面也可以根据景观环 境需求进行美化绿。
具体实施方式
三本实施方式是对实施方式一或二的进一步限定，所述厌氧生物 滤坝体1-4由毛石堆砌、再经钢筋捆扎固定而成，毛石之间存有空隙，且毛石表面具有自形 成的厌氧生物膜。所述厌氧生物膜内包含大量的厌氧菌，它们能够有效的降解水体中难降解的有机 污染物。
具体实施方式
四本实施方式是对实施方式二的进一步限定，所述好氧生态卵石 河床2-1采用卵石铺设在城市内河的河道底面上，形成非光滑河道，卵石表面具有自形成 的好氧生物膜。该生物膜包含大量的好氧菌，他们能有有效分解水体中的有机污染物，脱氮，除 磷，净化水质。
具体实施方式
五本实施方式是对实施方式一至四的进一步限定，所述翻板闸门 系统2-2主要由翻板闸门2-2-1、支墩2-2-2和防护墩2_2_3组成，所述翻板闸门2_2_1设 置在河下游并沿河的宽度方向拦截河流，所述支墩2-2-2设置在翻板间门2-2-1的下游侧， 翻板间门2-2-1上与支墩2-2-2对应的位置上设有支臂，支臂上设有铰链，支墩2-2-2上设 有铰座，所述铰链和铰座通过铰轴连接，从而使翻板间门2-2-1和支墩2-2-2相连、且翻板 闸门2-2-1可绕支墩2-2-2上的铰轴转动；所述防护墩2-2-3设置在翻板闸门2_2_1的上 游方向，作用是保证闸门在水位降低时恢复的原来的位置，实现拦蓄水流的作用。 翻板闸门是一种可以利用水力压力使闸门绕水平轴旋转启闭的平面闸门。翻板闸 门系统2-2设置在河下游各段，一般每Ikm设置一个翻板闸门2-2-1并沿河的宽度方向拦 截河流具体实施方式
六本实施方式是对实施方式一至五的进一步限定，所述厌氧生物 滤池式城市内河提坝处理系统1的表面采用厚度为20mm水泥浇注而成，形成路面。
具体实施方式
七本实施方式是对实施方式一至六的进一步限定，所述迎水面 1-1采用钢筋混凝土浇注而成。本实施方式的采用钢筋混凝土浇注而成的迎水面，能够保证城市内河内的含水蓄 水能力、起到防渗的功能。
具体实施方式
八本实施方式是对实施方式六的进一步限定，所述厌氧生物滤池 式城市内河提坝处理系统1还包括草皮护被1-9，所述草皮护被1-9铺设在水泥层表面上。
具体实施方式
九本实施方式是对实施方式一至八的进一步限定，所述源排水入 口(1-3)采用栅网形式，栅网下设格栅井，栅网用以拦截地表径流带入的固体废弃物，栅井 用以清除残渣、防治堵塞虑床。
具体实施方式
十本实施方式的无动力城市内河污染治理方法，它先后包括厌氧 治理提坝工艺段和好氧卵石生态河道水质治理段两个阶段；所述厌氧治理提坝工艺段的过程为
雨水等污水从厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统1的源排水入口流入，流经 厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统1的厌氧生物滤坝体的过程中，利用厌氧生物滤坝 体中的毛石表面的厌氧生物膜处理流入毛石间隙的污水，保证毛石处理区的的含水率在 30-40%;污水从厌氧生物滤坝体中流入厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统1内的储水 室，当水位达到入河道排水口的高度时，从入河道排水口流出至好氧生态河道处理系统2 所述好氧卵石生态河道水质治理段的过程为污水从入河道排水口排出到好氧生 态河道处理系统2内，排出的污水顺流势向下游流去，期间河水流经好氧生态卵石河床2-1 时，利用好氧生态卵石河床2-1的卵石表面的好氧生物膜对河水进行生化净化作用，当河 水流至位于该内河下游端的翻板闸门系统2-2时被拦截，翻板闸门系统2-2可延长污水在 河道内的停留时间，进而实现好氧处理功效，当河水水位达到翻板闸门系统2-2翻开的水 力高程时，翻板闸门系统2-2依靠水压自动开启，形成跌水曝气，河水从翻板闸门系统2-2 的翻板闸门上沿流出至下游河道；闸门开启时，因水力落差较大，从而形成跌水曝气，利用 天然跌水曝气进而可实现对河水的无动力充氧，可节省运行成本。其中，在好氧卵石生态河 道水质治理段，河道内水体的充氧方式包括自然大气溶氧和跌水式间门系统重力充氧两种 方式。本发明的无动力城市内河污染治理方法，在厌氧治理提坝工艺段，城市内河提坝 单元采用毛石堆砌而成，利用毛石表面的生物膜处理流入毛石间隙的污水，为了保证强度 要求毛石外采用钢筋困扎固定，河提的迎水面和背水面采用水泥填充，防止渗水，保证毛石 处理区的的含水率在30-40% ；在内河跌水曝气好氧治理段，根据城市内河内日常污水的 排入量，建设翻板闸门，通过控制翻板闸门的间距及高度，进而控制污水在内河内的停留时 间，实现处理功效，同时通过高位跌水，实现跌水曝气，为河水充氧。河水厌氧和好氧段交替 处理的水力流态设计，通过进水堰、出水堰的高程配合，能够实现厌氧到好氧的污水交替式 处理模式。本发明的无动力城市内河污染治理系统及方法，使污水经过提坝厌氧生物过滤、 内河生态卵石河床好氧生化处理并反复交替进行达到水质净化的目的，通过厌氧生物过滤 改善水质的表观状态，净化水质，使进入城市内河内的水质景观性能好，进一步通过河道内 卵石生态河床的好氧生态处理使水质达到景观水质标准。河床内水质的好氧生态处理的溶 解氧方式有自然溶氧和跌水曝气溶氧两种方式，其中跌水曝气溶氧采用翻板间门式设计， 当河水水位达到翻板闸门开启的水力高程时，翻板闸门依靠水压自动开启，此时较大水力 落差形成跌水曝气，利用天然跌水曝气进而实现对河水的无动力充氧，可节省运行成本。
权利要求
无动力城市内河污染治理系统，其特征在于它包括厌氧生物滤池式城市内河堤坝处理系统(1)和好氧生态河道处理系统(2)两部分，所述厌氧生物滤池式城市内河堤坝处理系统(1)沿河修筑，所述好氧生态河道处理系统(2)由好氧生态卵石河床(2 1)和翻板闸门系统(2 2)组成，所述好氧生态卵石河床(2 1)设置在河道底部，所述翻板闸门系统(2 2)设置在河下游并沿河的宽度方向拦截河流。
2.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述厌氧生物滤 池式城市内河提坝处理系统(1)主要由迎水面(1-1)、背水面(1-2)、源排水入口(1-3)、厌 氧生物滤坝体(1-4)、第一挡水墙(1-5-1)、第二挡水墙(1-5-2)、第一挡水墙排水口(1-6)、 储水室(1-7)及入河道排水口(1-8)组成；所述源排水入口(1-3)设置在背水面(1-2)的 顶端，第一挡水墙排水口(1-6)设置在第一挡水墙(1-5-1)的底部，第一挡水墙(1-5-1)的 墙面与第二挡水墙(1-5-2)的墙面相对设置，且第一挡水墙(1-5-1)和第二挡水墙(1-5-2) 之间形成储水室(1-7)，所述迎水面(1-1)封住第一挡水墙(1-5-1)和第二挡水墙(1-5-2) 的顶部，入河道排水口(1-8)设置在迎水面(1-1)上且位于第一挡水墙(1-5-1)和第二挡 水墙(1-5-2)之间。
3.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述厌氧生物滤 坝体(1-4)由毛石堆砌、再经钢筋捆扎固定而成，毛石之间存有空隙，且毛石表面具有自形 成的厌氧生物膜。
4.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述好氧生态卵 石河床(2-1)采用卵石铺设在城市内河的河道底面上，形成非光滑河道，卵石表面具有自 形成的好氧生物膜。
5.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述翻板闸门 系统(2-2)主要由翻板闸门(2-2-1)、支墩(2-2-2)和防护墩(2_2_3)组成，所述翻板闸 门(2-2-1)设置在河下游并沿河的宽度方向拦截河流，所述支墩(2-2-2)设置在翻板闸门 (2-2-1)的下游侧，翻板闸门(2-2-1)上与支墩(2-2-2)对应的位置上设有支臂，支臂上设 有铰链，支墩(2-2-2)上设有铰座，所述铰链和铰座通过铰轴连接。
6.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述厌氧生物滤 池式城市内河提坝处理系统(1)的表面采用厚度为20mm水泥浇注而成。
7.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述迎水面 (1-1)采用钢筋混凝土浇注而成。
8.根据权利要求6所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述厌氧生物滤 池式城市内河提坝处理系统(1)还包括草皮护被(1-9)，所述草皮护被(1-9)铺设在水泥层 表面上。
9.根据权利要求1所述的无动力城市内河污染治理系统，其特征在于所述源排水入口 (1-3)采用栅网形式，栅网下设格栅井。
10.无动力城市内河污染治理方法，其特征在于它先后包括厌氧治理提坝工艺段和好 氧卵石生态河道水质治理段两个阶段；所述厌氧治理提坝工艺段的过程为雨水等污水从厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统(1)的源排水入口流入，流经厌 氧生物滤池式城市内河提坝处理系统(1)的厌氧生物滤坝体的过程中，利用厌氧生物滤坝体中的毛石表面的厌氧生物膜处理流入毛石间隙的污水；污水从厌氧生物滤坝体中流入 厌氧生物滤池式城市内河提坝处理系统(1)内的储水室，当水位达到入河道排水口的高度 时，从入河道排水口流出至好氧生态河道处理系统(2)；所述好氧卵石生态河道水质治理段的过程为污水从入河道排水口排出到好氧生态河 道处理系统(2)内，排出的污水顺流势向下游流去，期间河水流经好氧生态卵石河床(2-1) 时，利用好氧生态卵石河床(2-1)的卵石表面的好氧生物膜对河水进行生化净化作用，当 河水流至位于该内河下游端的翻板闸门系统(2-2)时被拦截，当河水水位达到翻板闸门系 统(2-2)翻开的水力高程时，翻板闸门系统(2-2)依靠水压自动开启，形成跌水曝气，河水 从翻板闸门系统(2-2)的翻板闸门上沿流出至下游河道。
全文摘要
无动力城市内河污染治理系统及方法，涉及一种用于治理城市内河污染的系统及方法，它能够降低内河治理过程中的运行成本。无动力城市内河污染治理系统由厌氧生物滤池式城市内河堤坝处理系统和好氧生态河道处理系统组成，厌氧生物滤池式城市内河堤坝处理系统沿河修筑，好氧生态河道处理系统由好氧生态卵石河床和跌水式翻板闸门系统组成，好氧生态卵石河床设置在河道底部，翻板闸门系统设置在河下游并沿河的宽度方向拦截河流；无动力城市内河污染治理方法为污水经过堤坝厌氧生物滤池处理、内河跌水曝气好氧生态河道治理并反复交替进行达到水质净化的目的，通过厌氧、好氧生态处理改善水质的表观状态，净化水质。本发明可用于城市内河污染治理领域。
文档编号C02F3/28GK101948213SQ20101026648
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者张宏媛, 王丽, 王琳 申请人:哈尔滨工业大学