申请日2007.01.25
公开(公告)日2009.03.11
IPC分类号C02F3/00; C02F3/32; C02F3/02
摘要
一种城市沟渠污水原位生态净化处理装置，属于城市污水生态处理领域。本发明是在城市沟渠网络中，设置蚯蚓生物反应器、生物栏栅、水能曝气布水器、水轮生物转盘、生态净化功能区和增氧过滤净化系统。其特征是水能曝气布水器通过溢流布水板和蚯蚓生物反应器的进水口相连通，蚯蚓生物反应器出水口和生态净化功能区的挺水植物区相连通，水轮生物转盘设置在蚯蚓生物反应器出水口通道中。本发明和目前国内外常用的污水处理装置相比，不仅可有效利用城市沟渠空间对污水进行原位净化处理，使城市沟渠变纳污排污为除污还清，而且还可以使城市沟渠网络恢复生态功能，成为城市美化的自然景观。
权利要求书
1、一种城市沟渠污水原位生态净化处理装置，其特征在于在该 装置中设置有：由水蚯蚓填料层、滤料层和承托层所组成的蚯蚓生物 反应器;由支架、生物膜和生物填料所组成的生物栏栅;由溢流坝和 溢流布水板所组成的水能曝气布水器，溢流布水板一端和溢流坝坝顶 连接固定在一起，另一端悬空在水蚯蚓填料层之上，在该溢流布水板 上打有许多小孔，溢流坝是由混凝土浇注而成，其高度比非汛期城市 沟渠正常水位高0.5～1.8m;由水轮、转盘和生物膜所组成的水轮生物 转盘;由挺水植物区和沉浮水植物区所组成的生态净化功能区;由喷 泉蚯蚓生物反应池、集布水沟、潜水泵和岸边渗透植物床所组成的增 氧过滤净化系统，喷泉蚯蚓生物反应池设置在沟渠岸边上，喷泉喷头 布设在该池内，集布水沟设置在岸边台阶内侧，其进水口和喷泉蚯蚓 生物反应池相连通，潜水泵安装在溢流坝的上游，其出水口通过管道 和喷泉喷头连接在一起;上述各部分形成一个生态单元，在城市沟渠 网络中，在不同的空间位置设置多个生态单元;在每个生态单元中， 沿城市沟渠水流方向，在城市沟渠中依次设置有水能曝气布水器、蚯 蚓生物反应器、水轮生物转盘和生态净化功能区，增氧过滤净化系统 设置在岸坡上，水能曝气布水器通过溢流布水板和蚯蚓生物反应器的 进水口相连通，蚯蚓生物反应器的出水口和生态净化功能区的挺水植 物区的进水口相连通，水轮生物转盘设置在蚯蚓生物反应器的出水口 通道中，增氧过滤净化系统的进水口通过潜水泵和生态净化功能区的 沉浮水植物区相连通。
2、根据权利要求1所述的一种城市沟渠污水原位生态净化处理 装置，其特征在于生态净化功能区中的挺水植物区设置在沟渠两岸 边，通过回水沟和沉浮水植物区相连通。
3、根据权利要求1所述的一种城市沟渠污水原位生态净化处理 装置，其特征在于沉淀沟设置在沉浮水植物区。
4、根据权利要求1所述的一种城市沟渠污水原位生态净化处理 装置，其特征在于生态净化功能区中的沉浮水植物区种植有风眼莲浮 水植物和菹草沉水植物。
5、根据权利要求1所述的一种城市沟渠污水原位生态净化处理 装置，其特征在于蚯蚓生物反应器中的水蚯蚓填料层是由水蚯蚓、牛 粪和石英砂填料所组成，设置在滤料层之上，滤料层过滤材料为纤维 球，滤料层设置在承托层之上，承托层由鹅卵石和碎石子所组成。
说明书
城市沟渠污水原位生态净化处理装置
技术领域
本发明属于城市污水生态处理领域，尤其涉及一种城市沟渠污水 原位生态净化处理装置。
背景技术
随着我国城市化水平的不断提高，城市数量及人口不断增加。近 10年来，我国城市污水的排放量也在以每年5%的速度增加，而我 国目前城市污水集中处理率仅为15%左右，全国超过80%的城市污 水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体，使得原来具有 泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水沟渠，特别是在我国2200 座县城与19200个建制镇中，污水排放量均占全国污水排放总量的一 半以上，但这些中小城镇的污水处理能力远低于全国平均水平。就全 国整体状况而言，城市水体河道黑臭是一种普遍现象，这种状况已经 严重的影响了居民的生活环境，严重的影响了城市生态建设的进程。 治理城市水体河道黑臭问题已经成为城市水环境建设的一项重要内 容。
在我国城市河道治理中，一般采用的方法是：使用传统的杀藻 剂、絮凝剂等化学方法;或采用疏浚、清淤、驳岸、绿化和截污等物 理方法。这些方法虽然也能为缓解河道的污染状况起到一定的作用， 但这些作用往往是暂时的，并不能从根本上解决城市河道沟渠污水黑 臭的问题，甚至会随着时间的推移，二次污染会使城市河道沟渠的生 态环境更加恶化。如何标本兼治，如何在使城市河道沟渠污水净化变 清的同时，又使河道沟渠的自然生态系统不断恢复和完善，已经成为 城市水环境建设中急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对城市河道沟渠污水横流，黑臭不堪的状 况，提出一种既能使污水净化变清，又能使城市河道沟渠的生态系统 得到恢复的城市沟渠污水原位生态净化处理装置，该装置不仅可以有 效的利用城市沟渠空间对污水进行原位生态处理，而且还可以使城市 沟渠网络成为一道美丽的景观。
本发明的目的是这样实现的：在城市沟渠网络中，设置有：由 水蚯蚓、填料层、滤料层和承托层组成的蚯蚓生物反应器，由支架、 生物膜和生物填料所组成的生物栏栅，由溢流坝、溢流布水板组成的 水能曝气布水器，由水轮、轮盘和生物膜所组成的水轮生物转盘，由 挺水植物区和沉浮水植物区所组成的生态净化功能区，由喷泉蚯蚓生 物反应池、集布水沟、潜水泵、岸边渗透植物床所组成的增氧过滤净 化系统。
上述各部分形成一个生态单元，在城市沟渠网络中可以在不同 的空间位置设置多个生态单元。在每个生态单元中，沿沟渠水流方向， 在沟渠中依次设置水能曝气布水器、蚯蚓生物反应器、水轮生物转盘 和生态净化功能区。增氧过滤净化系统设置在岸坡上。水能曝气布水 器通过溢流布水板和蚯蚓生物反应器的进水口相连通，蚯蚓生物反应 器出水口和生态净化功能区的挺水植物区相连通，水轮生物转盘设置 在蚯蚓生物反应器出水口通道中。增氧过滤净化系统的进水口通过潜 水泵和生态净化功能区的沉浮水植物区相连通
该发明的工作原理是这样的：在非汛期，当污水水位超过溢流 坝高时，污水溢流并进入溢流布水板，污水在溢流布水板中由于势能 快速释放而形成水幕，在和空气进行大面积接触，并将大量空气溶解 在污水中后，污水通过溢流布水板中的布水孔进入蚯蚓生物反应器， 在蚯蚓生物反应器中，蚯蚓与微生物协同作用，从多方面对污水净化 处理发挥作用，首先对污水中的有机物进行分解和吸收，其次是改变 微生物的结构并提高其生物活性，促进滤层中C、N的转化，增加床 层的通气性，防止堵塞。蚯蚓生物反应器在对污水进行高效处理后， 污水在蚯蚓生物反应器出水口通道中，通过水轮生物转盘，利用水能 进一步进行生物降解，而后进入生态净化功能区的挺水植物区，污水 在挺水植物区通过根际区微生物、生物栏栅中的微生物以及植物吸 收、转化和储存功能，得到进一步降解与净化。从挺水植物区流出的 水通过回流沟进入沉浮水植物区，在沉浮水植物区，一方面通过沉淀 沟将污水中污泥沉淀截留，另一方面通过沉浮水植物区的吸附、过滤、 离子转换、络合反应、消化、反硝化、营养元素摄取、生物代替转化 和细菌、真菌的异化作用等过程，尤其是水生植物发达的根系，通过 分泌粘液，成为微生物的附着基质，对污水产生有效的微生物絮凝、 沉淀、吸附、渗滤分解，从而实现将污水中残留的有机物及磷、氮等 无机物进行降解和转化。为了使通过上述处理过的污水具有较好的生 态活性，通过潜水泵将从沉浮水植物区流出的部分水加压形成喷泉， 进一步溶解空气，并通过设置在沟渠两岸的生态植物床进行生态过 滤、吸收转化。在汛期，由于沟渠洪水流量较大，较大的洪水流量一 方面可将污水进行稀释自净，另一方面又将溢流坝生态净化功能区等 设施淹没，使沟渠恢复泄洪功能。
该发明和目前国内外普遍采用的化学方法、物理方法等方法相 比，具有以下有益的效果：
(1)该发明不仅可有效利用城市沟渠空间对污水进行原位处理 净化，使城市沟渠变纳污排污为除污还清，而且还可以使城市沟渠网 络恢复生态功能，成为城市美化的自然景观。
(2)该发明可以充分利用太阳能、水能对沟渠污水进行生态处 理，仅需消耗较少的电能，可以使生产运行成本大幅度下降。
(3)该发明可以使城市污水集中处理变为分散原位处理，不仅 可以使城市污水管网投资及污水处理工程建设投资大幅下降，而且也 可以使城市污水从源头上得到处理根治。
(4)该发明不产生任何二次污染，不影响沟渠泄洪。