專利名稱：一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于環境治理領域，具體涉及一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統。
背景技術：
河流作為重要的自然資源和環境載體，具有防洪、排澇、灌溉、供水、航運、養殖等經濟功能和提供生物棲息地、保護生物多樣性、調節氣候、凈化環境、涵養水源、塑造景觀等生態功能，對城市的興衰以及城市社會、經濟與環境的協調發展都有著重要的意義。近年來，盡管我國的環境保護工作不斷地取得新的進展，但是伴隨著經濟的高速發展和城市化、工業化進程的加快，全國地表水環境仍然遭到不同程度的污染，我國的河流污染依然嚴重。據中國環境狀況報告中指出:2006年，我國745個地表水監測斷面中I III類，IV V類，劣V類水質的斷面比例分別為40%、32%和28% ；2007年，197條河流407個斷面中I III類、IV V類和劣V類水質的斷面比例分別為49.9%,26.5%和23.6% ；2008年，200條河流409個斷面中I III類、IV V類和劣V類水質的斷面比例分別為55.0%、24.2%和20.8%，七大水系水質總體中度污染，其中珠江、長江水質總體良好，松花江為輕度污染，黃河、淮河、遼河為中度污染，海河為重度污染。我國城市河流的水污染從污染類型到污染強度正在加大。河流發展與人類的發展息息相關，其嚴重的污染問題將會直接影響城市的發展和人們正常的生產生活，因此，對于河流污染治理修復技術的研究是十分必要，而有意義的。就河道污水凈化處理而言，急需一批行之有效、簡易、低耗而且符合實際情況的河流水污染控制的高新技術支撐。目前興起的快滲系統R I (Rapid Infiltration)具有設備簡單、投資少、能耗低和出水水質好等優點，在河道污水處理領域具有廣闊的發展前景。但目前也普遍存在著占地面積大、水力負荷低的缺點，這也影響了這一技術的應用開展。因此，現有技術還有改進之處。

實用新型內容針對上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，旨在解決目前快滲系統占地面積大、水力負荷低的問題。一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統包括通過管道依次連接的前處理系統、人工快滲池以及復合生物塘；所述前處理系統為用于去除水中懸浮物、磷以及有機物的前處理系統，包括通過管道依次連接的用于分開河水和初期雨水的分水池、用于截留粒徑大于5mm的懸浮物或漂浮物的格柵系統、用于調節水量的集水池、用于藥劑與河水混合反應的反應池、用于沉淀上述藥劑與污物結合形成的絮凝物的沉淀池和用于調節和分配快滲池水量的配水池；所述前處理系統還包括用于溶解藥劑并添加藥劑的加藥系統和用于收集和調節雨水的雨水調蓄池，所述加藥系統通過管道與所述反應池相連，所述雨水調蓄池通過管道與所述分水池相連；所述人工快滲系統為用于去除水中氨氮、有機物以及磷的人工快滲池，其內分為五層，由上到下依次為填料層、承托層、防滲膜保護層、HDPE防滲膜、防滲膜墊層；所述復合生物塘為用于進一步去除水中氮磷及有機物的復合生物塘，所述復合生物塘設置有水生植物，水生動物以及功能型微生物。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述填料層高度為
0.6m-l.2m，所述填料層包含四層普通填料層和三層特殊填料層，每層特殊填料層設置于兩層普通填料層之間；所述普通填料層的高度相同，所述普通填料層與特殊填料層高度比例為 6:1 9:1 ;所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述普通填料層的高度為14cm-27cm,其中填充有粒徑為0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料層高度為16mm-45mm，其中填充有粒徑為0.5mm-2mm的大理石砂、沸石砂、磁鐵礦砂，螢石粉、火山巖填料中一種或多種。所述承托層高度為0.3m-0.5m，分為上下兩層填料層；上層填料層高度為0.1m,填充有粒徑為5mm-10mm的細碎石；下層填料層高度為0.2m -0.4m,下層填充有粒徑為20mm-40mm的鵝卵石、碎石、碌卵石中一種或多種；
·[0015]所述防滲膜保護層高度為0.1m,填充有粒徑為lmm-5_的粗河沙；所述HDPE防滲膜設置于所述人工快滲池內底部，所述HDPE防滲膜的厚度不少于Imm ；所述HDPE防滲膜墊層設置于HDPE防滲膜下方，高度為0.lm-0.3m，填充有粒徑為 的粗河沙。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述人
工快滲池的池壁高出填料層的表面0.3-0.5m作為保護高度，所述人工快滲池池體高度為
1.4m-2.7m。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述格柵裝置中包含格柵渠和粗格柵，所述粗格柵安裝在格柵渠內，所述粗格柵間隙為5mm-10mm ；所述加藥裝置中設置有用于將藥劑打入所述反應池的加藥泵；所述反應池類型為穿孔旋流反應池，所述沉淀池為平流沉淀池。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述配水池設置于所述人工快滲池的上方，或者，所述配水池與人工快滲池之間設置用于將河水從配水池泵入人工快滲池的水泵。所述人工快滲池維護保養，每天清除雜草、雜物、大塊石子等，每天對一半面積的人工快滲池進行松土，保養深度20cm。所述人工快滲池200落干時間大于180 min時，需立即進行深度養護:將出現堵塞問題的所述人工快滲池進行人工翻耕，對其表面至50-60cm的填料層進行翻耕晾曬。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述人工快滲池的填料層表面設置有用于均勻布水的布水管，所述布水管由布水干管和布水支管組成，所述布水干管與所述沉淀池相連，所述布水干管與所述布水支管相通，所述布水干管和布水支管交錯設置，呈網狀結構，均勻分布于填料層表層；所述布水支管的管壁上均勻分布有布水孔。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述布水干管的管徑為350mm-450mm,所述布水支管平行于池底設置,所述布水支管的管徑為50mm-100mm,布水支管之間的間距為lm_4m ;所述布水孔的孔徑為布水孔間距為40cm-60cm。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，所述人工快滲池池底等距且平行的設置有用于出水的集水管；所述集水管由集水干管與集水支管組成，所述集水干管與所述復合生物塘相連，所述集水干管與所述集水支管相通，所述集水干管和集水支管交錯設置，呈網狀結構；所述集水管支管的管壁兩側均勻分布有集水孔。所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其中，集水管干管管徑為350mm-450mm,集水支管管徑為50mm-100mm所述集水支管之間距離為2m-6m,所述集水孔的孔徑為孔間距為5cm_50cm。本實用新型的有益效果在于:本實用新型中用于受污染河道凈化河水的人工快速滲濾系統具有占地面積小，投資少，設備簡單，操作管理方便，運行成本低等優點。本實用新型中人工快滲系統水力負荷能達到1.5mVm2 d-2m3/m2 d，其水力負荷能力較現有技術明顯提聞。

圖1為本實用新型的人工快速滲濾系統的工藝流程圖。圖2為本實用新型的人工快速滲濾系統的系統圖。
圖3為本實用新型的人工快滲池填料層分布圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，為使本實用新型的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型通過改變人工快滲系統核心部分一填料以及填料層分布，起到提高人工快滲系統水力負荷，減小占地面積的效果。具體的，如圖2所示，所述用于凈化受污染的河水的人工快速滲濾系統，包括通過管道依次連接的前處理系統，人工快滲池以及復合生物塘。所述前處理系統的作用是降低水中SS、磷以及去除部分有機物，所述前處理系統包括通過管道依次連接用于分開河水和初期雨水的分水池120，用于截留粒徑大于5_的懸浮物或漂浮物的格柵裝置130，用于調節水量的集水池140，用于藥劑與河水混合反應的反應池150，用于沉淀上述藥劑與河水中的污物結合形成的絮凝物的沉淀池170，用于調節分配水量的配水池201 ;所述前處理系統還包括用于收集和調節雨水的雨水調蓄池110以及用于溶解藥劑并添加藥劑的加藥裝置160，所述雨水調蓄池通過管道與所述分水池相互連接，所述加藥裝置160通過管道與所述反應池150相連，所述雨水調蓄池110通過管道與所述分水池120相連。所述人工快滲池200通過生物降解，吸附以及過濾等作用去除水中大部分有機物，氨氮以及部分磷，所述復合生物塘為復合生物塘300，所述復合生物塘300設置有用于凈化水質的水生植物，動物以及功能型微生物，其作用是對人工快滲池出水中的氮磷及有機物進行再次處理，保證出水達標。。所述雨水調蓄池110收集初期雨水,并將雨水轉入分水池120，所述分水池120將河流污水和初期雨水分開，這樣能夠減輕雨水初期整個工藝的有機負荷，保證出水達標。所述格柵裝置130中包含格柵渠和粗格柵，所述粗格柵安裝在格柵渠內。所述粗格柵間隙為5mm-10mm。所述集水池140用于調節水量，集水池140保證了水泵抽水的穩定性，水力停留時間為 0.3h-lh。所述加藥裝置160中設置有用于將藥劑直接打入所述反應池150的加藥泵，所述加藥裝置160中的藥劑為PAC，PAM，所述藥劑通過加藥泵直接打入反應池150中。所述反應池150類型為穿孔旋流反應池，水力停留時間為15min-30min。所述沉淀池170為平流沉淀池，水力停留時間為2h。污水經過反應池150的混凝之后污水進入平流式沉淀池，將絮凝階段形成的礬花進行沉淀，所述人工快滲系統中，所述配水池201位于人工快滲池200前，進水可通過自由跌落或者泵提升方式從配水池201流向人工快滲池200。如圖3所示，所述 人工快滲池200內分為五層，由上到下依次為填料層210、承托層220、防滲膜保護層230、HDPE防滲膜240、防滲膜墊層250。所述填料層210高度為0.6m-l.2m,所述填料層包含四層普通填料層211和三層特殊填料層212，所述特殊填料層212與普通填料層211交錯設置，每層特殊填料層212設置于兩層普通填料層211之間，所述特殊填料層212是均勻分布于普通填料層211之間的；每一層普通填料層211的高度都是相同的；所述普通填料層211與特殊填料層212高度比例為6:1 9:1。所述普通填料層211的高度為18cm-25cm,其中填充有粒徑為0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料層212高度為2cm-4cm,其中填充有粒徑為0.5mm-2mm的大理石砂、沸石砂、磁鐵礦砂，螢石粉、火山巖填料中一種或多種。所述承托層220高度為0.3m-0.7m ;所述承托層220分為上下兩層填料層，上層填料層221高度為0.lm，填充有粒徑為5mm-10mm的細碎石；下層填料層222高度為0.2m-0.4m，下層填充有粒徑為20mm-40mm的鵝卵石、碎石、礫卵石中一種或多種。所述防滲膜保護層230高度為0.1m,填充有粒徑為的粗河沙；所述HDPE防滲膜240厚度不少于Imm ;所述HDPE防滲膜墊層250設置于HDPE防滲膜下方，高度為
0.lm-0.3m,填充有粒徑為的粗河沙。所述人工快滲池200的池壁202高出填料層210表面0.3_0.5m作為保護高度，所述快滲池池體高度為1.6m-2.5m。所述人工快滲池填料層211表面設置有用于均勻布水的布水管。所述布水管由布水干管和布水支管組成，所述布水干管和布水支管交錯設置，呈網狀結構，均勻分布于填料層210表層。所述布水干管的管徑為350mm-450mm，所述布水支管平行于池底設置，所述布水支管的管徑為50 mm -100mm,布水支管之間的間距為I m_4m。所述布水支管的管壁上均勻設置布水孔，孔徑為5 mm -15mm,布水孔間距為20cm-60cm。所述人工快滲池200采用集水管出水，所述集水管等距且平行布置于所述人工快滲池200池底，所述集水管由集水干管與集水支管組成，所述集水干管和集水支管交錯設置，呈網狀結構。所述集水支管之間距離為2m-6m，集水管干管管徑為350mm-450mm，集水支管管徑為50mm-100mm。所述集水管支管的管壁兩側設置有均勻分布的集水孔，孔徑為5mm_15mm，孑U旬距為 5cm_50cm。所述人工快滲池200的水力負荷為1.5m3/m2.d_2.0m3/m2.d，所述人工快滲池200進水方式為間歇式進水，每天布水4次-6次,布水周期為4h-6h,每次布水時間為15min_20mino所述人工快滲池200維護保養，每天清除雜草、雜物、大塊石子等，每天對一半面積的人工快滲池200進行松土，保養深度20cm。所述人工快滲池200落干時間大于180 min時，需立即進行深度養護:將出現堵塞問題的所述人工快滲池200進行人工翻耕，對其表面至50-60cm的填料層進行翻耕晾曬。所述復合生物塘300中養殖有用于凈化水質的水生動物、水生植物和功能性微生物。水力停留時間為4h-6h，能在較短的停留時間對河道污水中的有機物、懸浮物、氮磷等污染物進行深度處理。通過復合生物塘內水生植物，水生動物以及功能微生物三者聯合作用，對氮磷物質再次處理。所述水生植物為挺水植物、浮葉植物、沉水植物、漂浮植物或經濟作物中的一種或多種；所述挺水植物為蘆葦、水生美人蕉、風車草、燈芯草、水芹菜中的一種或多種；所述浮葉植物為睡蓮、黃花水龍中的一種或兩種；所述沉水植物為黑藻、伊樂藻、菹草中的一種或多種；所 述漂浮植物為鳳眼蓮；所述經濟作物為空心菜、紅葉甜菜中的一種或多種；所述水生動物為鯽魚、鯉魚、鰱魚、鳙魚、草魚、羅非魚、螺獅一種或多種；所述功能性微生物可以為硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌或聚磷菌中的一種或多種。本實用新型采用人工快滲系統干濕交替的運轉方式，利用濾料表面生長的豐富生物膜對污水中的污染物質進行物理化學吸附以及生物降解。在淹水期，污水自上而下流經濾料層，由于濾料呈壓實狀態，利用濾料粒徑較小的特點，濾料中粘土性礦物和有吸附作用以及生物膜的生物微絮凝作用，截流和吸附污水中的懸浮物和溶解性物質；在落干期，濾料表面的生物膜在好氧狀態下對附著在填料內部的污染物進行好氧生物降解，從而使污染物在系統中得以最終去除。本實用新型中采用復合生物塘作為深度處理工藝，通過植物、動物以及微生物水生生態系統的共同作用對水中氮磷，有機物進行再次處理，滿足出水要求。本實用新型中人工快滲系統水力負荷能達到1.5m3/m2 d_2m3/m2 d。本實用新型中用于受污染河道凈化河水的人工快速滲濾系統具有占地面積小，投資少，設備簡單，操作管理方便，運行成本低等優點。實施例1將本實用新型應用于深圳某水庫河流治理中，河流在雨季高峰時日常水量近8000噸/天，由于大量生活與工業污水排放于河流中，嚴重的水污染狀況已經使河流處于劣V水質，水質早己失去了飲用功能。針對河流污染現狀，開展河流污水治理工作。污水處理工藝流程如圖1所示。河流污水同初期雨水分開后，進入格柵池，截流較大的懸浮物和漂浮物，進入集水池,調節水量,集水池保證了水泵抽水的穩定性,集水池體積為120m3，停留時間為20min ；穿孔旋流反應池分為兩座，水流由快到慢流過反應池，使藥劑與污水混合均勻，單座反應池體積為54m3，污水混凝之后污水進入平流式沉淀池，將絮凝階段形成的礬花進行沉淀，沉淀池數量兩座，單座池子有效體積為472.5m3。沉淀池出水進入配水池，配水池中污水通過重力作用進入快滲池。配水池有效體積為210m3。所述人工快滲池水力負荷為1.8mVm2.d，快滲池池體高度為220cm，池體超高40cm，填料層高度為1.lm，承托層高度為50cm，分為兩層:承托層上層高度為10cm，填充粒徑為的粗砂。承托層下層高度為40cm,填充粒徑為20mm-40mm的石子；填料層分為四層普通填料層和三層特殊填料層，每層普通填料層填充河沙，填料高度為25cm，特殊填料是由大理石砂、沸石砂、磁鐵礦砂三種天然礦物按體積比為91:7:2比例組成。特殊填料層高度為3cm。所述人工快滲池設置HDPE防滲膜，所述防滲膜保護層高度為0.1m,填充有粒徑為的粗河沙；所述HDPE防滲膜厚度為Imm ;所述HDPE防滲膜墊層高度為0.1m,填充
有粒徑為的粗河沙。人工快滲池每天布水4次，每次布水時間15min，配水池污水通過自流進入人工快滲池進水干管，干管與支管呈網狀結構，均勻地分布于填料表層，干管管徑為400mm，支管平行于池底，支管管徑為100mm，支管之間距離為3m。支管布水孔孔徑為10mm，空隙間距為50cmo人工快滲池集水干管與支管呈網狀結構，均勻地分布于池底，支管之間距離為5m，集水管干管管徑為400mm,支管管徑為100mm。集水支管集水孔孔徑為15mm,空隙間距10cm。人工快滲池池體內壁底部鋪設一層厚度為1.5mm的HDPE防滲膜。經過快滲處理后的污水進入復合生物塘進行深度處理，通過復合生物塘內水生植物，水生動物以及功能微生物三者聯合 作用，對氮磷物質再次處理，復合生物塘內種植鳳眼蓮、風車草、燈心草、輪葉黑藻、伊樂藻、水生美人蕉、菹草。同時，在高效復合生物塘中養殖草魚和羅非魚及投加硝化細菌、反硝化細菌。該工程的設計進水水質指標為COD cr—300mg/L, BOD — 100m g/L，SS- 100mg/L,氨氮一20mg/L。設計出水水質達到國家城鎮污水處理廠排放標準(GB18918-2002) —級A標準。該河凈化河水廠經過近5年長時間的運行，主要指標穩定達到《城鎮污水處理廠排放標準》(GB 189 18-2002) 一級A標準。本實用新型提供的人工快滲濾系統具有設備簡單、投資少、占地面積小、水力負荷高、能耗低和出水水質好等優點，在河道污水處理領域具有廣闊的發展前景。應當理解的是，本實用新型的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，例如，所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
權利要求1.一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統包括通過管道依次連接的用于去除水中懸浮物、磷以及有機物的前處理系統、用于去除水中氨氮以及有機物的人工快滲池以及用于進一步去除水中氮磷及有機物的復合生物塘。
2.根據權利要求1所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述前處理系統包括通過管道依次連接的用于分開河水和初期雨水的分水池、用于截留粒徑大于5mm的懸浮物或漂浮物的格柵系統、用于調節水量的集水池、用于藥劑與河水混合反應的反應池、用于沉淀上述藥劑與河水中的污物結合形成的絮凝物的沉淀池和用于調節和分配快滲池水量的配水池；所述前處理系統還包括用于溶解藥劑并添加藥劑的加藥系統和用于收集和調節雨水的雨水調蓄池，所述加藥系統通過管道與所述反應池相連，所述雨水調蓄池通過管道與所述分水池相連； 所述加藥裝置中設置有用于將藥劑打入所述反應池的加藥泵； 所述反應池類型為穿孔旋流反應池，所述沉淀池為平流沉淀池； 所述配水池設置于所述人工快滲池的上方，或者，所述配水池與人工快滲池之間設置用于將河水從配水池泵入人工快滲池的水泵。
3.根據權利要求1所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述人工快滲池其內分為五層，由上到下依次為填料層、承托層、防滲膜保護層、HDPE防滲膜、防滲膜墊層。
4.根據權利要求3所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述填料層高度為0.6m-l.2m ，所述填料層包含四層普通填料層和三層特殊填料層，所述普通填料層內填充粒徑為0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料層內填充粒徑為0.5mm-2mm的大理石砂、沸石砂、磁鐵礦砂，螢石粉、火山巖填料中一種或多種； 每層特殊填料層均勻分布兩層普通料層之間；所述普通填料層的高度相同，所述特殊填料層的高度相同；所述普通填料層與特殊填料層高度比例為6: f 9:1 ;所述普通填料層的高度為14cm-27cm,其中填充有粒徑為0.5mm-2mm的天然河砂；所述特殊填料層高度為16mm-45mm ； 所述承托層高度為0.3m-0.5m，分為上下兩層；上層填料層高度為0.lm，填充有粒徑為5mm-1Omm的細碎石；下層填料層高度為0.2m -0.4m,下層填充有粒徑為20mm-40mm的鵝卵石、碎石、礫卵石中一種或多種； 所述防滲膜保護層高度為0.lm，填充有粒徑為的粗河沙； 所述HDPE防滲膜設置于所述人工快滲池內底部，所述HDPE防滲膜的厚度不少于Imm ； 所述HDPE防滲膜墊層設置于HDPE防滲膜下方，高度為0.lm-0.3m,填充有粒徑為的粗河沙。
5.根據權利要求3所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述人工快滲池的池壁高出填料層的表面0.3m-0.5m作為保護高度，所述人工快滲池池體高度為1.4m-2.7m。
6.根據權利要求3所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述人工快滲池的填料層表面設置布水水管，所述布水水管由布水干管與布水支管組成，所述布水干管和布水支管交錯設置，呈網狀結構；所述布水支管均勻設置布水孔。
7.根據權利要求3所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述人工快滲池池底等距且平行的設置有用于出水的集水管；所述集水管由集水干管與集水支管組成，所述集水干管和集水支管交錯設置，呈網狀結構；所述集水管支管的管壁兩側均勻分布有集水孔。
8.根據權利要求1所述的用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，其特征在于，所述復合生物塘內設 置有水生植物，水生動物以及功能型微生物。
專利摘要本實用新型公開了一種用于受污染河道水質凈化的人工快速滲濾系統，包括通過管道依次連接的前處理系統，人工快滲池及復合生物塘。所述人工快滲池內分為五層，由上到下依次為填料層、承托層、防滲膜保護層、HDPE防滲膜、防滲膜墊層。本實用新型改變人工快滲系統核心部分—填料以及填料層分布，提高人工快滲系統水力負荷，減小占地面積；并以人工快滲技術為主體工藝，設置前處理系統，以復合生物塘作為后處理系統，形成組合工藝，應用于河道水修復中，能夠有效地去除水中污染物，滿足出水要求。
文檔編號C02F9/14GK203095789SQ201220687500
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者王波, 劉歡, 李旭寧, 黃鑫, 肖海云, 喬毅, 徐進, 王志農 申請人:深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司