一种城市河道污水自净化处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水治理技术领域，更具体的是涉及一种城市河道污水自净化处理系统。

背景技术：

在我国绝大部分城市中，一般都有河流穿过城区，在水资源丰富地区，一座城市还有多条河流。河流为城市的发展提供不可替代的水资源和水力资源，同时也是城区排水的纳污水体。随着城市化的进程加快，城市污染物的大量排放和集中排放使河道污染程度逐渐增加。

城镇生活污水、工业污水和雨水污水的排水方式为截流制和分流制。这两种排水方式下，截流制排水中超过排污量的雨水和分流制的全部雨水将会直接排入城区附近河道当中。另外对于未完成排污管道铺设城区的生活污水及部分厂区的工业污水也将会直接排入河道中。大量污染物排入河道，超过河道的污染物容纳量，对河水水质造成严重污染。

对于小型河流，水流量较小，纳污能力有限，当未被处理的污水被大量排入纳污水体，纳污水体污染负荷过高，如果仅仅靠纳污水体原有的自净能力无法完成水体自净和水体生态良性循环，进一步造成河床水体生态崩溃，使河道内底泥淤积，散发恶臭气味，污染周围环境；水质腐败，颜色变黑，透光率下降，就会逐渐演变成“臭水沟”。最终严重影响下游汇水水质。

目前，污染河道的治理中主要是两方面：一是整治排污口，收集污水，减少河道的纳污量；二是河道改造，提高河道自净能力。两者各有其优缺点，第一种整治排污口，收集污水，铺设排污管道进行污水集中处理，是对河道治理最有效的方法，但是铺设管道的费用较高，且收集后的废水需要进入污水处理厂进行净化处理，也需要消耗大量的费用；第二种改造河道的方法增强河道自身的自净能力，充分利用了河道空间和水力动能，一旦投入使用，利用水流就可以推动水体净化的运行，基本不需要运行成本，但是现有河道改造方式中通常只对河道建设岸墙，保证水体丰水期能顺畅的排水，仅对河道岸墙进行改造任然会存在污泥淤积的现象，对河道活性污泥的利用也不充分，在河道中出现严重的河道污泥淤积，厌氧反应过于严重，污泥又不能得到及时清理则会散发强烈的刺激性臭味，影响周围生态环境。因此第二种河道改造自净能力的可控性较差，污水净化不够彻底等缺陷。

于是在节约成本的条件下如何将水质混合均一，如何通过建设合理的水利设施放大水体的自身净化能力、有效利用丰水期对河道进行清污，并在河道中建设好氧反应区、厌氧反应区，有控制的降低水体中有机物。增加水体中生物多样性，使水体水质明显提高，是本领域技术人员的努力方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为了解决现有污染河道治理时，排污口收集污水处理费用高的问题及改造河道可控性差及净化不彻底的问题，本实用新型提供一种城市河道污水自净化处理系统。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种城市河道污水自净化处理系统，包括设置在河道两侧的岸墙，河道内按水流方向依次设置的均匀水质区、流速流量调整区、厌氧反应区、溢流出水区和好氧反应区，好氧反应区为跌水曝气区或拦河堰式填料好氧区。

进一步地，所述均匀水质区内的河道两侧均设置有多块倾斜挡板，倾斜挡板与各自对应河道岸墙的夹角为45°～60°。

进一步地，所述流速流量调整区分为水流前段和水流后段，水流前段的河道两侧对称的设置有排水挡板，排水挡板为向河道内侧凸起的弧形板，水流后段的河道中间设置有回流挡板，回流挡板沿水流方向向上翘起的弧形板，水流后段内的河道两侧均设置有排水通道。

进一步地，所述厌氧反应区包括前段区和后段区，前段区的河道中间设置有分流挡板，分流挡板是向水流反方向凸出的半圆弧板，后段区的河道两侧均设置有J形挡板。

进一步地，所述溢流出水区内等间距的设置有多个溢流堰，溢流堰为倒三角式溢流堰，相邻两个溢流堰之间的间距为2m～4m，且溢流堰的出水位置相互错开。

进一步地，所述跌水曝气区内设置有连续的多个跌水台阶，跌水台阶与水流方向垂直。

进一步地，所述拦河堰式填料好氧区内设置有连续的多个交叉拦河堰，连续的多个交叉拦河堰把拦河堰式填料好氧区分割成多个区域，每个区域内均填有鹅卵石。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型结构简单，成本低，稳定性强。目前河道的改造中更多的关注河道的蓄水、景观、生态建设、休闲娱乐等，基本没有提到在河道中建设水利设施来调整水质，利用水流自动清污，增强净化能力。本实用新型包括均匀水质区、流速流量调整区、厌氧反应区、溢流出水区和好氧反应区，好氧反应区为跌水曝气区或拦河堰式填料好氧区，通过模仿城市生活污水处理工业，在河道中建设相应的水利实施提供厌氧反应环境、好氧反应环境、载体，通过调剂水流使污泥沉淀和污泥排出，充分利用水体中微生物净化水质。在污水处理工业中利用微生物处理工业属于二级处理，能使水体中COD去除率达到80％～90％，还能去除水中大量泥沙，可以明显提高水体中解氧和能见度，增强水体生物多样性，净化提高水质。

2、好氧反应区利用跌水曝气和生物填料等方式，为活性污泥提供良好的载体和生长环境，微生物的生长和固定创造了适宜的条件，微生物的培养有较好的实践意义。另外为污水处理厂的建设节约用地，为污水处理的发展提供了新的治理路径。

3、污水排入水体中一般是采用排污管在河岸或河道中央排入河道中，当水体流动速度较小时，水体流动状态较稳定，污染物在水体中混合均匀的距离较长。通过在河道中建设挡板，使水流的流速变化，水流方向转变，增大水流的紊乱程度，使水质均匀的区域缩短，为水质净化提供充足的水力停留时间。

4、除了对河道建设岸墙外，在河道中间建设相应水利实施，提高河道的自净能力和淤泥自动清理能力的理念还基本没有提及。通过河床沟底水利设施的建设，有利的调整水流，均一水质，同时提高溶氧能力，增强水体自净能力，抗污染负荷强，污泥不淤积，自动清污。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是均匀水质区与流速流量调整区的局部结构示意图；

图3是流速流量调整区的结构示意图；

图4是厌氧反应区的结构示意图；

图5是溢流出水区的结构示意图；

图6是跌水曝气区的结构示意图；

图7是拦河堰式填料好氧区的结构示意图；

附图标记：1-均匀水质区，1-1-倾斜挡板，2-流速流量调整区，2-1-排水挡板，2-2-回流挡板，2-3-排水通道，3-厌氧反应区，3-1-分流挡板，3-2-J形挡板，4-溢流出水区，5-好氧反应区，5-1-跌水曝气区，5-1.1-跌水台阶，5-2-拦河堰式填料好氧区，5-2.1-交叉拦河堰，5-2.2-鹅卵石。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1到7所示，本实施例提供一种城市河道污水自净化处理系统，包括设置在河道两侧的岸墙6，其特征在于，河道内按水流方向依次设置的均匀水质区1、流速流量调整区2、厌氧反应区3、溢流出水区4和好氧反应区5，好氧反应区5为跌水曝气区5-1。

所述跌水曝气区5-1内设置有连续的多个跌水台阶5-1.1，跌水台阶5-1.1与水流方向垂直。

本实施例中，河流的落差较大，可利用河水在重力势能的作用下逐级低落的方式，使污水在跌落的过程中将水流进行分散，达到较好的曝气效果。该种曝气方法不需要外加能量，效果较好，水利实施简单。

实施例2

如图1到7所示，本实施例提供一种城市河道污水自净化处理系统，包括设置在河道两侧的岸墙6，其特征在于，河道内按水流方向依次设置的均匀水质区1、流速流量调整区2、厌氧反应区3、溢流出水区4和好氧反应区5，好氧反应区5为拦河堰式填料好氧区5-2。

所述拦河堰式填料好氧区5-2内设置有连续的多个交叉拦河堰5-2.1，连续的多个交叉拦河堰5-2.1把拦河堰式填料好氧区5-2分割成多个区域，每个区域内均设填有鹅卵石5-2.2。

本实施例中，水流平缓，不宜修建跌水台阶。为了提高水体的溶氧能力，则仿照生物滤池法建设交叉式拦河堰，河堰的上游用鹅卵石铺垫，利用污水流过鹅卵石填料时，既有过滤作用，又可形成水膜增大接触面积，有利于氧气在水中的溶解，水膜具有充足的溶解氧为生物微生物的生长提供充足的氧气。另外鹅卵石也为微生物提供附着的载体。

实施例3

本实施例是在实施例1或2的基础上做了进一步优化，具体如下：

所述均匀水质区1内的河道两侧均设置有多块倾斜挡板1-1，倾斜挡板1-1与各自对应侧的河道岸墙的夹角为45°～60°。

污水排入水体中一般是采用排污管在河岸或河道中央排入河道中，当水体流动速度较小时，水体流动状态较稳定，污染物在水体中混合均匀的距离较长。通过在河道中建设挡板，使水流的流速变化，水流方向转变，增大水流的紊乱程度，使水质均匀的区域缩短，为水质净化提供充足的水力停留时间。

设计计算：

d₂——斜向挡板间出水宽度m，也为同侧两块斜向挡板距离的一半；

q——河水平均流量m³/s；

h——挡板断面处河水水深，也为斜向挡板高度m/s(丰水期时，洪水能顺利从挡板上方排水。)；

v——挡板末端水流流速，一般不大于3m/s(不冲刷水利设施的最大流速为5m/s，丰水期水量增大，流速较枯水期有明显增加，则一般取设计流速为最大流速的一半。)；

L＝n·d₁

L——流速调整区长度m；

n——同侧挡板个数3～6个；

d₁——同侧挡板间距离m，d₁＝2d₂；

а——挡板与岸墙的夹角，45°～60°之间，角度过小水流折转不明显，角度过大折转明显，冲刷严重。

实施例4

本实施例是在以上任一实施例的基础上做了进一步优化，具体是：

所述流速流量调整区2分为水流前段和水流后段，水流前段的河道两侧对称的设置有排水挡板2-1，排水挡板2-1为向河道内侧凸起的弧形板，水流后段的河道中间设置有回流挡板2-2，回流挡板2-2沿水流方向向上翘起的弧形板，水流后段内的河道两侧均设置有排水通道2-3。

在上一步的水质混合均匀之后进入下一步的厌氧反应时，水流速度波动较大，对厌氧反应影响较为严重，一般需要将水流速度调整到0.5m/s左右。流速过快会将大量的污泥带走，影响反应速率，当水流流速在0.5m/s时才能保证污泥有良好的沉降性能。因此在河流流速快时需要设置一定流速减缓设施，调整流速。

在河道中通常为中间流速较快，进岸水流速较慢。依据水力动力学在河道中间建设水流回流挡板，水流通过撞击回流挡板消耗水力动能，从而较小流速，水流在回流一段距离后再通过两侧排水通道中排出。在水流速度较为平缓的河段，可以不建设回流挡板，另外在河道有条件拓宽的情况下也可以通过直接加宽河道即可调整流速。

实施例5

本实施例是在实施例1或2的基础上做了进一步优化，具体是：

所述厌氧反应区3包括前段区和后段区，前段区的河道中间设置有分流挡板3-1，分流挡板3-1是向水流反方向凸出的半圆弧板，后段区的河道两侧均设置有J形挡板3-2。

河水中有机污染物的浓度相对污水处理厂的浓度较低，因此先进行厌氧反应才有充足的碳源才能满足厌氧微生物生长需要。在厌氧条件下，微生物能利用这部分碳源进行除氮和除磷等反应，则将厌氧反应前置。调剂水流在0.5m/s左右平缓流动，溶解氧浓度也会迅速下降，依照污水处理厂“推流式”氧化沟的建造机理建立J形挡板，充分使水力回流，增加厌氧反应区的停留时间。

水利计算

n——J形挡板个数；

t——厌氧反应区的水力停留时间d，也为河水流过整个厌氧反应区所需时间；可取：0.4～0.5d；

v——厌氧反应区水流速0.5m/s；

d——挡板间的间距m，一般取100～150m(水流速度较慢，100～150m即可达到较好的折流率)；

β——折流倍数(在流经该J形挡板时比没有挡板多停留的时间倍数)，一般可取3～6倍

通常情况下，在厌氧反应区建立15～25个挡板，建设挡板个数太少，水力停留时间不够，挡板个数过多，建设的投资增大，另外厌氧反应过长，水体中溶解氧过低，使水质发生恶化。

实施例6

本实施例是在实施例1或2的基础上做了进一步优化，具体是：

所述溢流出水区4内等间距的设置有多个溢流堰4-1，溢流堰4-1为倒三角式溢流堰，相邻两个溢流堰之间的间距为2m～4m，且溢流堰的出水位置相互错开。

经过厌氧处理的污水溶解氧的浓度较低，并含有一定量的污泥，采用倒三角式溢流堰出水，利用溢流堰的缺口错位，可达到阻隔回流污泥、均一水质的作用，另外还有欲曝气的作用，两个溢流堰之间的距离取在2～4m，建设4个左右即可。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。