一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)50年代以后，全球人口急劇增長(zhǎng)，工業(yè)發(fā)展迅速，過份追求⑶P，而忽略科學(xué)發(fā)展所導(dǎo)致的水污染問題日益嚴(yán)重，污水治理已經(jīng)成為人類迫切需要解決的關(guān)鍵問題。水污染在中國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失約占⑶P的1.46%?2.84%。水體富營(yíng)養(yǎng)化造成的后果尤為嚴(yán)重，其突出特征表現(xiàn)為溶解氧降低，水生生物大量死亡。近年來盡管國(guó)家和地方每年都投入巨資，例如“十五”期間用于包括水污染治理的環(huán)境整治的投資規(guī)劃為7000億元，已達(dá)到中國(guó)GDP的1%，但到目前為止水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度仍然有增無減。城鄉(xiāng)結(jié)合部的集鎮(zhèn)及村落生活廢水基本處于無序排放的狀態(tài)，是我國(guó)大多數(shù)流域水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要來源之一。但是，由于技術(shù)條件、建設(shè)成本及運(yùn)行費(fèi)用的限制，農(nóng)村村鎮(zhèn)生活污水處理困難，已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)水污染治理的難點(diǎn)與瓶頸，而且成為水污染問題的焦點(diǎn)。水體中有機(jī)物一般可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有機(jī)化合物時(shí)需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供給微生物的需要，水體就處于污染狀態(tài)。曝氧是污水處理最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其主要作用在于提高受污水體溶解氧含量，促進(jìn)有機(jī)物的降解及硝化作用的進(jìn)行。目前，我國(guó)城市污水處理廠所采用的曝氧技術(shù)包括機(jī)械曝氧、擴(kuò)散空氣曝氧、高純氧系統(tǒng)曝氧三種。但這三種技術(shù)不僅需要較大的資金投入，而且運(yùn)行成本相當(dāng)高。據(jù)調(diào)查，曝氣充氧電耗一般占污水處理廠總動(dòng)力消耗的50%?70%。在一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)，難以承擔(dān)建造曝氧系統(tǒng)來處理污水的成本及運(yùn)行費(fèi)用。利用跌水曝氧作用來進(jìn)行污水處理的技術(shù)已有不少報(bào)道，也申請(qǐng)了一些專利。例如高效曝氧景觀落水墻、梯田式跌水曝氣、階梯式跌水曝氣、垂直流跌水曝氣等技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有的跌水曝氣技術(shù)均是通過簡(jiǎn)單的高低壩、低落差或者多級(jí)臺(tái)階來實(shí)現(xiàn)，普遍存在曝氧效率低、曝氧不充分等缺點(diǎn)，特別是污水流量較大的情況下曝氧率極低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有的跌水曝氣技術(shù)通過簡(jiǎn)單的高低壩、低落差或者多級(jí)臺(tái)階來實(shí)現(xiàn)存在曝氧效率低、曝氧不充分，曝氧率低的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)，所述用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)包括:消力池、跌水壩、跌水道、卵石床和植被系統(tǒng)；
[0006]消力池位于高效跌水曝氧系統(tǒng)的頂端，跌水壩緊接消力池，跌水道位于跌水壩下方，卵石床鋪設(shè)在跌水道內(nèi)，植物系統(tǒng)種植于卵石床上。
[0007]進(jìn)一步，所述消力池銜接污水排放溝道，消力池四周擋墻由磚砌而成；所述卵石層由直徑在10厘米的卵石鋪設(shè)而成。
[0008]進(jìn)一步，所述卵石床的卵石之間的間隙澆筑混凝土填充。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧方法，所述用于生活污水凈化的高效跌水曝氧方法包括:利用山區(qū)高低落差的地勢(shì)形成的跌水過程進(jìn)行曝氧，利用垂向卵石床及其上種植的植物系統(tǒng)增加跌水過程的曝氧效率。
[0010]本發(fā)明提供的用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)及方法，可以徹底解決現(xiàn)存曝氧率偏低的問題，跌水系統(tǒng)建成后與單一的垂直跌水相比能提高曝氧效率30%，同時(shí)兼顧了沉沙和植被過濾帶功能，且維護(hù)費(fèi)用低廉，可廣泛應(yīng)用于污水生態(tài)凈化技術(shù)等領(lǐng)域，對(duì)污水生態(tài)處理工作具有重要的意義，具有顯著的社會(huì)和生態(tài)效益。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì):
[0012](1)本發(fā)明不僅具有良好的曝氧功能，而且具有沉沙功能，能高效截留污水帶來的大量固體廢棄物。
[0013](2)本發(fā)明利用卵石床及其附著的植物系統(tǒng)強(qiáng)化跌水過程中的曝氧效率，不僅能大大提高跌水曝氧的效率，而且植被系統(tǒng)兼顧植被過濾帶的功能，其根系分泌物也能促進(jìn)生態(tài)凈化系統(tǒng)對(duì)污染物的凈化。
[0014](3)常規(guī)跌水曝氣技術(shù)一般采用垂直跌水的方式，在進(jìn)行曝氧的過程中易產(chǎn)生難聞的臭味。本發(fā)明通過建立植被過濾系統(tǒng)，較好的規(guī)避了常規(guī)跌水曝氣技術(shù)所帶來的臭味，減少了對(duì)周圍環(huán)境空氣的污染。
[0015](4)本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于建造，系統(tǒng)管理方便，易于掌握和操作，維護(hù)成本低。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)的垂向剖面圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖1的側(cè)向剖面圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的消力池的立體圖。
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的跌水道布設(shè)平面圖。
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的卵石床植被布設(shè)平面圖。
[0021]圖中:1、消力池；2、跌水壩；3、跌水道；4、卵石床；5、植被系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0024]如圖1?2所示，本發(fā)明高效跌水曝氧系統(tǒng)包括消力池1、跌水壩2、跌水道3、卵石床4和植被系統(tǒng)5 (其中，a為1米，b為2米，c為10米，e為50?80° )。消力池1位于整套系統(tǒng)的頂端，其作用在于攔截污水中的固體廢棄物，降低大流量污水對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的沖刷力；跌水壩2緊接消力池1，其作用在于形成跌水過程，并規(guī)范污水跌落后的流向；跌水道3位于跌水壩2下方，承接跌落而下的污水，卵石床4鑲嵌在跌水道3內(nèi)，而植被系統(tǒng)5種植在卵石床4上。消力池1銜接污水排放溝道，消減動(dòng)能；跌水壩2規(guī)范行洪方向，砌磚墻或澆筑混凝土而成，壩體厚度為50厘米，高為0.5?1米，壩面為梯形，入水口寬為0.5米，出水口寬為1米；跌水道3順坡向下隨地勢(shì)修建，與卵石床4及其上附著的植物系統(tǒng)5組成本發(fā)明的核心部分，跌水道寬2米，高低落差最少10米，兩側(cè)擋墻砌磚墻，磚墻厚度為24厘米，高度須高出卵石床面30厘米；卵石床4鋪設(shè)在跌水道3內(nèi)，植物系統(tǒng)5種植于卵石床上。
[0025]卵石床鋪設(shè)在跌水道內(nèi)，植物系統(tǒng)種植于卵石床上。
[0026]如圖3所示，本發(fā)明消力池(其中，a為1米，b為2米，f為0.2米)由消力池1和卵石層5組成。消力池1銜接污水排放溝道，流量較大時(shí)消減污水對(duì)跌水道的沖刷力，同時(shí)沉淀大流量污水所帶來的大顆粒石礫及其他生活固體廢物。消力池寬1米，長(zhǎng)2米，深1米。消力池四周擋墻由磚砌而成，墻體厚24厘米，內(nèi)墻必須用水泥粉刷，以防止側(cè)滲；底部澆筑15厘米厚混凝土。卵石層由直徑在10厘米左右的卵石鋪設(shè)而成，厚約20厘米。根據(jù)污水含沙特征，卵石層需要及時(shí)清理，一般三個(gè)月清理一次。
[0027]如圖4所示，卵石床4 (其中，b為2米，c為10米)為本發(fā)明的核心組件。卵石床內(nèi)卵石逆坡向按坡面等高線緊密堆砌，卵石之間的間隙澆筑混凝土填充，卵石直徑大于10厘米。
[0028]如圖5所示，本發(fā)明植物系統(tǒng)5附著卵石床，沿卵石床坡面等高線種植，每行間距
0.2米，每株植物間距0.1米。所選植物為小葉野生石菖蒲。小葉野生石菖蒲根系發(fā)達(dá)，在水分充足的情況下能很快在卵石床上生根。發(fā)達(dá)的根系系統(tǒng)形成蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能極大的增大污水與空氣的接觸面積。同時(shí)，網(wǎng)狀根系能起到植被過濾帶作用。植物移苗時(shí)需帶少量土壤，后期需要注意維護(hù)工作，防治病蟲害。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧方法，其特征在于，所述用于生活污水凈化的高效跌水曝氧方法包括:利用山區(qū)高低落差的地勢(shì)形成的跌水過程進(jìn)行曝氧，利用垂向卵石床及其上種植的植物系統(tǒng)增加跌水過程的曝氧效率。2.一種如權(quán)利要求1所述用于生活污水凈化的高效跌水曝氧方法的高效跌水曝氧系統(tǒng)，其特征在于，所述高效跌水曝氧系統(tǒng)包括:消力池、跌水壩、跌水道、卵石床和植被系統(tǒng)； 消力池位于高效跌水曝氧系統(tǒng)的頂端，跌水壩緊接消力池，跌水道位于跌水壩下方，卵石床鋪設(shè)在跌水道內(nèi)，植物系統(tǒng)種植于卵石床上。3.如權(quán)利要求2所述的高效跌水曝氧系統(tǒng)，其特征在于，所述消力池銜接污水排放溝道，消力池四周擋墻由磚砌而成；所述卵石層由直徑在10厘米的卵石鋪設(shè)而成。4.如權(quán)利要求2所述的高效跌水曝氧系統(tǒng)，其特征在于，所述卵石床的卵石之間的間隙澆筑混凝土填充。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于生活污水凈化的高效跌水曝氧系統(tǒng)及方法，包括：消力池、跌水壩、跌水道、卵石床和植被系統(tǒng)；卵石床鋪設(shè)在跌水道內(nèi)，植物系統(tǒng)種植于卵石床上。本發(fā)明徹底解決了現(xiàn)存曝氧率偏低的問題，同時(shí)兼顧了沉沙和植被過濾帶功能，且維護(hù)費(fèi)用低廉，可廣泛應(yīng)用于污水生態(tài)凈化技術(shù)等領(lǐng)域，對(duì)污水生態(tài)處理工作具有重要的意義，具有顯著的社會(huì)和生態(tài)效益。此外，本發(fā)明具有良好的曝氧功能，而且具有沉沙功能，能高效截留污水帶來的大量固體廢棄物；能大大提高跌水曝氧的效率；較好的規(guī)避了常規(guī)跌水曝氣技術(shù)所帶來的臭味，減少了對(duì)周圍環(huán)境空氣的污染，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于建造，系統(tǒng)管理方便，易于掌握和操作，維護(hù)成本低。
【IPC分類】C02F7/00
【公開號(hào)】CN105399224
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510866635
【發(fā)明人】汪濤, 朱波, 董志新, 唐家良, 王小國(guó)
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日