感潮河涌的水处理装置的制作方法

专利名称：感潮河涌的水处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理领域，尤其是指一种感潮河涌的水处理装置。
背景技术：
随着我国，特别是珠三角地区经济的快速发展，城市基础设施发展跟不上人口的增加，大量的生活污水未经处理直接排入附近水体。许多城镇河涌接纳了大量污水，远远超过其自净能力，有机污染导致水中溶解氧快速消耗，河水由于厌氧呈现黑臭状态，严重影响了城镇居民的生产生活和区域水环境质量，甚至阻碍城市的发展，迫切需要发展有效的治理技术控制污染，修复受破坏的河流生态系统。目前已有的河流污染治理技术主要可分为三大类物理技术、化学技术和生物生态技术。物理技术包括人工增氧、底泥疏浚和引水冲污等。人工增氧主要是对于有机污染严重，发生厌氧、缺氧的河流，通过固定式曝气、移动式曝气及水利工程增氧等，提高河水中溶解氧水平，初步缓解或消除厌氧导致的黑臭现象。底泥疏浚主要是利用机械疏浚清除受污染的底泥，但对于长期严重有机污染的河流，底泥呈半流质，其疏浚技术往往不同于传统的河流疏浚，要求较高，目前的疏浚技术还有限，不能完全现底泥的清除。引水冲污或换水稀释主要是针对污染严重且流动缓慢河流，实质是污染物的转移扩散，要求周围有较大环境容量的补给和受纳水体。化学技术主要是指向河流投加化学物质转化或固定污染物，通常是针对重金属污染严重的河流，加入可与金属离子形成沉淀的物质，将其固定的底泥中，投加的物质包括 石灰、硅酸钙炉渣或钢渣等碱性物质。生物生态技术主要是利用微生物及植物的作用，降解转化河流中污染物，包括微生物菌种投加技术、生物膜技术及植物浮床技术等。利用微生物降解污染的一种方式是向河水中人为投加高效降解菌种，主要包括 硝化细菌、高效有机物降解菌和光合细菌，但高效微生物选育需要较长时间，而投加进去的菌种易流失，净化效果持续时间短。利用微生物消除有机污染的另一种是生物膜技术，这种技术利用河流已有的微生物，通过提供强化生长代谢条件来促进其对污染物的降解，已有的净化河流的生物法有砾间接触氧化法、沟渠内接触氧化法、生物栅法等。植物浮床技术是将植物种植到水体水面，床体可阻碍风浪，稳定水面促进沉降；植物能够吸收水中氮磷等污染物，同时可以遮挡受污染水面，改善景观。研究较多的植物为浮床水稻、美人蕉、香根草，处理效果与覆盖率越相关，覆盖率大于60%具有明显处理效果。这种方式目前存在较多的争议(I)改变水体为陆地景观；(2)浮床植物收获投入较大，经济效益低，若不收获植物，植物则会腐烂导致水体二次污染。尽管目前针对河流污染治理已发展出多种技术，但很多技术都是针对静止的水体。若河涌与动态水体相连，随着动态水体的涨落潮，河涌水也有明显的涨落期，涨潮时河水从上游流往下游，水位上升，落潮时河水从下游流往上游，水位下降，每天两次半日潮，河水呈双向流动。受潮汐作用的影响，感潮河道有其独特的水力特征一是河水的流动性不利于微生物的生长，生长起来的活性微生物容易被水流带走，而大大减弱治理效果；二是涨落潮水流扰动会使表层底泥反复扬起悬浮；三是受污染河水在潮汐作用下在河道及下游区来回荡漾，使污染物不断积累。有研究表明，与静态释放相比，感潮作用加速了底泥污染物释放速率及释放量。其中，Cu、Zn、Pb、Cr、COD、NH4+-N和TP的平均释放速率提高了 1_4倍，释放量增加了 O. 3-1. 8倍，底泥平均好氧速率提高了 I. 28倍，对浊度影响很大。因此，开发适应于感潮流态的治理技术十分必要。另一方面，氧化沟以其显著的优势成为了中小城市污水厂的首选工艺。氧化沟流程简化，操控灵活，水力停留时间和污泥龄较长，有机物去除较为彻底，剩余污泥高度稳定， 污泥一般不需厌氧消化。氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除。氧化沟在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。但同时氧化沟工艺也存在一些缺陷。在氧化沟工艺中水力停留时间较长，发生高度的硝化作用，在厌氧区中容易发生反硝化作用，产生污泥上浮。同时，氧化沟的负荷低、污泥龄长，使氧化沟内活性污泥微生物大多处于内源呼吸状态，污泥老化，老化的污泥絮体易被曝气打碎，从而形成飘泥。当废水中的碳水化合物较多，氮磷含量不平衡，PH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引起丝状菌性污泥膨胀。

发明内容
本发明的目的是提供一种感潮河涌的水处理装置，其能够克服现有技术的不足， 有效改善感潮河涌的水质。本发明是这样实现的
一种感潮河涌的水处理装置，其包括有
氧化沟，所述氧化沟依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，所述S形沟体的两端与河涌相通，其两端分别为进水口、出水口 ；
至少两个曝气装置，其分别设于所述进水口处及所述出水口处；
及生物膜处理装置，其设于所述氧化沟内。在河涌涨潮时，河水从上游流到下游，开启上游(此时上游的开口为进水口)的曝气装置，河水流入氧化沟先进行曝气，在好氧区进行有机物的降解、聚磷菌吸磷、硝化反应， 随着河水的流动，氧气逐渐消耗，河水进入缺氧区，在缺氧区进行反硝化反应；而在落潮时， 河水会从下游流到上游，开启下游(此时下游的开口为进水口)的曝气装置，处理流程遇上相同。这样，在涨潮时上游是进水口，属于好氧区，下游是出水口，属于厌氧区，而在落潮时， 进水口、出水口的位置恰好相反，这种好氧环境和厌氧环境的交替更有利于污染物的去处。将氧化沟技术与生物膜技术相结合，两种水技术优劣势相互互补，使氧化沟装置容易管理，能够很好的解决氧化沟污泥上浮和膨胀等技术问题；同时，又兼具生物膜技术的优点，微生物活性高，泥龄短，产生的剩余污泥自行脱落到氧化沟中，防止滞留而使水质恶化。
在优选的实施例中，所述氧化沟包括有第一沟体及第二沟体，所述第一沟体及所述第二沟体的形状为U型，且所述第一沟体和所述第二沟体相对设置并部分嵌套形成S状沟体。在优选的实施例中，所述生物膜处理装置包括有悬浮架及漂浮结构，所述悬浮架上悬挂有组合填料，所述漂浮结构固定于所述悬浮架上。所述漂浮结构能够确保所述悬浮架能够浮于水面上，随着水位的升降而升降，使所述组合填料能够始终浸泡在河水里。在本优选实施例中，所述悬浮架为竹竿搭建形成，其具有多个节点，所述组合填料悬挂于所述节点上。在本优选实施例中，所述漂浮结构为化工桶或泡沫板。在本优选实施例中，所述第一沟体及所述第二沟体采用多块三合板分隔形成。在本优选实施例中，相邻两个所述三合板交叠设置并粘贴固定，防止河水从两个所述三合板的连接处流走，而造成短流，影响水处理的效果。在本优选实施例中，其还包括有多个加固桩，多个所述加固桩两两为对分别位于所述三合板的两侧，固定件将所述加固桩及所述三合板固定，避免所述三合板因流水的冲击而移位或被流水冲走。在本优选实施例中，所述曝气装置为射流曝气机。这种曝气方式，冲击力大，对水体和底泥同时形成冲击，具有很好的充氧效果，将底泥中的硫化物氧化成硫酸根离子；同时，射流曝气机的作用使得河水流剧烈混合、剪切，活性污泥形成细密的絮凝体，丝状菌很难繁殖，不易产生污泥膨胀；另一方面，还可以改变河道的DO条件，创造出一个适合微生物生长的环境。在本优选实施例中，所述氧化沟的高度高出河涌涨潮时的最高水位。本发明感潮河涌的水处理装置与现有技术相比，具有如下有益效果
本发明将氧化沟技术应用于狭长的河道环境，同时，又将氧化沟技术和生物膜技术相结合，同时兼具氧化沟技术和生物膜技术的优点。氧化沟的沟体为微生物提供了一个相对稳定的生长环境，使微生物在内富集，保持较高的污泥浓度，对污染物进行降解；另一方面， 增强了氧化沟的易管理性，可以很好地消除氧化沟污泥上浮和膨胀等弊端，又兼具膜法的优点，生物活性高，泥龄短，产生的剩余污泥自行脱落到氧化沟中，防止滞留而使水质恶化。


图I为本发明感潮河涌的水处理装置的平面图2为本发明感潮河涌的水处理装置的剖面图3为本发明感潮河涌的水处理装置的生物膜装置的结构示意图4为本发明感潮河涌的水处理装置在涨潮时的水流方向示意图5为本发明感潮河涌的水处理装置在落潮时的水流方向示意图6为硫化物的浓度变化折线图7为总磷的浓度变化折线图8为氮的浓度变化折线图9为COD的浓度变化折线图10为SS的浓度变化折线图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明
如图I及图2所示(箭头方向为水流方向)，本发明感潮河涌的水处理装置，其包括有 氧化沟1，所述氧化沟I依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，所述S状沟体的两端与河涌相通，其两端分别为进水口、出水口 ；所述氧化沟I的进水口及出水口处分别设有一个曝气装置21、22 ;及生物膜处理装置3，其设于所述氧化沟I内。将氧化沟技术与河涌本身结合，在河涌上建设S状的氧化沟，并通过所述氧化沟I 与所述曝气装置21、22的结合，在氧化沟I内按水流方向依次形成好氧区、缺氧区及厌氧区。在厌氧区，主要将大分子有机物分解为小分子有机酸和其它产物，反硝化菌将氮氧化物还原成氮气；在好氧区，将小分子有机污染物完全降解为C02、H20、S0广、Ρ043_、Ν02_、Ν03_等无机物，聚磷菌吸磷，硝化菌将氨氮氧化为硝氮。如图4所示(箭头方向为水流方向)，在河涌涨潮时，河水从上游流到下游，开启上游(此时上游的开口为进水口)的曝气装置21，河水流入氧化沟I先进行曝气，在好氧区进行有机物的降解、聚磷菌吸磷、硝化反应，随着河水的流动，氧气逐渐消耗，河水进入缺氧区，在缺氧区进行反硝化反应；如图5所示(箭头方向为水流方向)，而在落潮时，河水会从下游流到上游，开启下游(此时下游的开口为进水口)的曝气装置22，处理流程上相同。这样，在涨潮时上游是进水口，属于好氧区，下游是出水口，属于厌氧区，而在落潮时，进水口、 出水口的位置恰好相反，这种好氧环境和厌氧环境的交替更有利于污染物的去处。当水体遭受严重有机污染时，水中溶解氧迅速耗尽，造成水体缺氧，有机物的分解便从有氧分解转为厌氧分解，细菌厌氧分解产生二价硫和铁会形成硫化亚铁，硫化亚铁的沉淀造成黑色沉积，并产生H2S臭味，导致黑臭现象，是造成河道黑臭的主要原因。通过曝气充氧，可使溶解氧与黑臭物质之间发生氧化还原反应，进而消除河道黑臭现象。发生如下反应
H2S+202=S042_+2H+
4FeS+902+6H20=4Fe00H+4S042>8H+
FeS2+(15/4) O2+ (5/2) H20=Fe00H+2S0 广+4H+
在本优选实施例中，所述曝气装置21、22均为射流曝气机。这种曝气方式,冲击力大， 对水体和底泥同时形成冲击，具有很好的充氧效果，将底泥中的硫化物氧化成硫酸根离子； 同时，射流曝气机的作用使得河水流剧烈混合、剪切，活性污泥形成细密的絮凝体，丝状菌很难繁殖，不易产生污泥膨胀；另一方面，还可以改变河道的DO条件，创造出一个适合微生物生长的环境。同时参阅图I及图2，所述氧化沟I包括有第一沟体11及第二沟体12，所述第一沟体11及所述第二沟体12的形状均为U型，所述第一沟体11和所述第二沟体12相对设置并部分嵌套形成S状沟体。所述第一沟体11及所述第二沟体12采用多块三合板分隔形成三条沟道，相邻两个所述三合板交叠设置并粘贴固定，防止河水从所述三合板的连接处流走，而造成短流，影响水处理的效果。三合板的高度需要高出河涌涨潮时的最高水位。另一方面，U型沟道的转弯处为弧形，避免死角，增强河水的流动性。当然，所述第一沟体11及所述第二沟体12还可以采用工程塑料建造；若需要长期
6对河涌进行处理，可采用混凝土建造，但该种方法不能重复利用；而本实施例采用三合板建造，易于拆除。为了对所述三合板进行加固，可每隔一米设置一对加固桩，两个加固桩分别位于所述三合板的两侧，加固桩透过污泥层，深入砂石层O. 5米，避免因河水冲刷污泥层而无法起到固定加固桩的作用，再通过铁钉等固定件将加固桩与三合板固定。如图3所示，所述生物膜处理装置3包括有悬浮架31及漂浮结构32，所述悬浮架31上悬挂有组合填料33，所述漂浮结构32固定于所述悬浮架31上。其中，所述漂浮结构32为化工桶或泡沫板，本实施例优选为化工桶。所述漂浮结构32的作用，确保所述悬浮架31能够始终漂浮于水面，而使固定于所述悬浮架上的所述组合填料33能够始终浸泡在河水里。所述悬浮架31为竹竿纵横交错搭建形成，其具有多个节点，所述组合填料33悬挂于所述节点上。所述组合填料33的长度根据河水的深度决定，在本优选实施例中，一立方米悬挂63米组合填料。利用水中的土著微生物对组合填料33进行挂膜，以组合填料上完全覆盖均匀褐色的膜状粘稠物为挂膜成熟标志，土著微生物较为适应河道中的环境，通过曝气将其活化，避免接种外源微生物容易出现不适应的情况。如图6至图10所示，其分别表示采用本发明感潮河涌的水处理装置之后对硫化物、总磷、氮、COD及SS的变化折线图。从图6中可以看出，经过3天的曝气氧化，硫化物的浓度从原来的300mg/kg降到150mg/kg,去除率达到50% ;若继续曝气氧化,硫化物的浓度持续降低，到第30天时，已经将硫化物的浓度控制在Omg/kg左右，去除率达到99%以上。随着硫化物的氧化，底泥臭味完全消除，其他水质指标也均有明显的降低。如图7中可以看出，总磷的浓度从进水的I. 5mg/L降到O. 5mg/L，去除率70%左右。从图8中可以看出，总氮的浓度从进水的60mg/L降到30mg/L，去除率50%左右。从图9中可以看出，COD的浓度从进水的70mg/L降到20mg/L，去除率70%左右。从图10中可以看出，SS的浓度从进水的 200mg/L降到50mg/L，去除率80%左右。以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。
权利要求
1.一种感潮河涌的水处理装置，其特征在于，其包括有氧化沟，所述氧化沟依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，所述S形沟体的两端与河涌相通，其两端分别为进水口、出水口 ；至少两个曝气装置，其分别设于所述进水口处及所述出水口处；及生物膜处理装置，其设于所述氧化沟内。
2.根据权利要求I所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述氧化沟包括有第一沟体及第二沟体，所述第一沟体及所述第二沟体的形状为U型，且所述第一沟体和所述第二沟体相对设置并部分嵌套形成S状沟体。
3.根据权利要求I所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述生物膜处理装置包括有悬浮架及漂浮结构，所述悬浮架上悬挂有组合填料，所述漂浮结构固定于所述悬浮架上。
4.根据权利要求3所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述悬浮架为竹竿搭建形成，其具有多个节点，所述组合填料悬挂于所述节点上。
5.根据权利要求3所述的感潮河涌的水处理装置，所述漂浮结构为化工桶或泡沫板。
6.根据权利要求2所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述第一沟体及所述第二沟体采用多块三合板分隔形成。
7.根据权利要求6所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，相邻两个所述三合板交叠设置并粘贴固定。
8.根据权利要求7所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，其还包括有多个加固桩，多个所述加固桩两两为对分别位于所述三合板的两侧，固定件将所述加固桩及所述三合板固定。
9.根据权利要求I所述的感潮河涌的处理装置，其特征在于，所述曝气装置为射流曝气机。
10.根据权利要求I所述的感潮河涌的水处理装置，其特征在于，所述氧化沟的高度高出河涌涨潮时的最高水位。
全文摘要
本发明公开了一种感潮河涌的水处理装置，包括有氧化沟，所述氧化沟依河涌两岸建设，并在河涌的横向上形成S状沟体，其两端与河涌相通，分别为进水口、出水口；至少两个曝气装置，其分别设于所述进水口处及所述出水口处；及生物膜处理装置，其设于所述氧化沟内。本发明将氧化沟技术应用于狭长的河道环境，又将氧化沟技术和生物膜技术相结合，同时兼具氧化沟技术和生物膜技术的优点。氧化沟为微生物提供了一个相对稳定的生长环境，使微生物在内富集，保持较高的污泥浓度，对污染物进行降解；另一方面，生物膜技术易于管理，可以消除氧化沟污泥上浮和膨胀等弊端。
文档编号C02F3/30GK102583740SQ201210045649
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者余光伟, 刘恋, 区尧万, 吴启堂, 姚志全, 张珺蓉, 种云霄, 陈利军, 麦建波 申请人:华南农业大学, 广东新大禹环境工程有限公司