(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 1055675 A (43)申请公布日 2016.06.08
(21)申请号 201610002040.9(22)申请日 2016.01.06
(71)申请人中国环境科学研究院
地址100012 北京市朝阳区安外大羊坊8号(72)发明人彭剑峰 宋永会 刘瑞霞 姜诗慧
颜秉斐(51)Int.Cl.
C02F 9/14(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
一种城市黑臭河湖水体水质高效净化技术(57)摘要
本发明公开了一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，属于水环境生态治理领域。其特征在于，通过在线和离线处理单元耦合，实现黑臭水体臭味、COD、氨氮快速去除和溶解氧恢复，避免河湖水体再次出现黑臭。工艺从前到后组成如下：河湖前滞库、接触氧化砾石廊道、循环复合流湿地和生态景观塘。河湖前滞库位于河道上游，用于去除悬浮颗粒，后端设置生态溢流堰；接触氧化砾石廊道采取强化曝气富氧，用于去除COD和氨氮；循环复合流湿地水体循环流动，保障出水COD、氨氮和硝态氮达标；生态景观塘用于持续去除COD、氨氮和总磷，提升工艺景观效果。本发明可有效解决了城市黑臭水体自净效率低，离线处理工艺除臭效果差、景观水平低、运行不稳定的问题。 C N 1 0 5 6 4 5 6 7 5 ACN 1055675 A
权 利 要 求 书
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1.本发明是一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，通过以下技术措施实现：工艺从前到后依次为河湖前滞库、接触氧化砾石廊道、循环复合流湿地和生态景观塘；河湖前滞库是在线处理设施，位于河道内；接触氧化砾石廊道、循环复合流湿地和生态景观塘是离线处理设置，位于河湖水体周边；黑臭河湖水体首先进入河湖前滞库，沉淀去除水体中粒径较大颗粒物；前滞库内黑臭河水经水泵提升后流入接触氧化砾石廊道，在接触氧化砾石廊道内曝气充氧后，河水自流进入循环复合流湿地；河水在循环复合流湿地内循环流动，通过厌氧和好氧环境交互作用，持续逐步去除水体中COD和氮；处理后河水进入生态景观塘进一步深度处理，最终出水补给河道下游或作绿化用水。
2.根据权利要求1所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：处理系统可采取序批式间歇运行也可采取连续持续运行方式；当待处理黑臭水体水量低于处理
当待处理水量高于系统设计能力60％时，采取系统设计能力60％时，采取序批式间歇运行；
连续持续运行。
3.根据权利要求1、2所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：系统的适宜运行水温为10～35℃；河湖前滞库水深为0.3～2.0m；接触氧化砾石廊道和循环复合流湿地水深0.5～3.0m；生态景观塘水深0.3～1.5m。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：河湖前滞库位于河道内，末端建设生态溢流堰提高水位并与下游隔离，前滞库末端设置1.0～1.5m深集水坑并安装潜污泵，黑臭河水在前滞塘内停留时间2～8小时。
5.根据权利要求1、2、3所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：接触氧化砾石廊道位于河道外，可以置于地下或直接串联除臭装置；可根据当地地形地貌设置成“回”字形、直线型或曲线型，廊道长宽比(4～20)∶1，廊道底部布设曝气装置；并根据进水COD浓度及DO调整曝气强度，提升黑臭水体溶解氧大于4.0mg/L。
6.根据权利要求1、2、3所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：循环复合流湿地呈“回”字形，系统进出水与湿地内部水循环相互，可根据黑臭水体待处理量确定进出水采用间歇或连续的运行方式；湿地内水体循环比控制在0.5～30之间，具体根据湿地内生物脱氮水平和进水污染物负荷决定，水流的循环速度为0.3～0.7m/s。
7.根据权利要求1、2、3、6所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：循环复合流湿地填充厚度为0.3～2.7m的基质，包括砾石、功能填料、火山岩和陶粒，作为生物膜和植物生长的基质，还对出水起到过滤的作用。
8.根据权利要求1、2、3所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：生态景观塘长宽比为(2～6)∶1，生态景观塘设置不同水深，避免水体流动出现短流，提升对黑臭河流中氨氮和有机物的深度处理。
9.根据权利要求1、2、3、8所述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：生态景观塘中种植浮萍、水花生、水葫芦、美人蕉、睡莲、茭白和芦苇，通过水生植物和微生物的共同作用，实现对藻类塘出水中藻类的有效拦截，并对水体进一步净化。
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CN 1055675 A
说 明 书
一种城市黑臭河湖水体水质高效净化技术
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技术领域
[0001]本发明涉及受污染水体生态水处理领域，具体为一种用于城市黑臭河湖水体水质快速净化技术。
背景技术
[0002]受城市发展过程中生产与生活污染物无序排放、污水处理设施及配套管网建设滞后、管理不善等负面影响，我国城市河湖普遍受到不同程度的污染。70％以上的城市水域污染严重，相当比例的城市河湖变黑发臭，水生生态系统严重破坏，城市水体的生态功能及使
尤其北方地用功能日益衰退和缺失。由于城市河流普遍污染排放集中，自然径流补给不足，
区补水水质水量季节差异大，城市河湖补水主要来自于污水厂处理出水；而按我国现行标准，即使污水处理厂达标排放，河湖也常呈黑臭状态。[0003]城市河湖黑臭水体治理技术多样，控源减排是实现黑臭水体根治的最有效手段。然而对于城市内普遍存在的湖泊及缓流河流，由于水体更新慢，污染物长期存留在水体内，并逐渐在底泥中积累，因而仅仅依靠控源减排短期内无法实现黑臭水体水质有效改善，仍需进一步提升城市水体自净能力。针对这类问题，国内外已开展了大量城市河湖水体在线修复技术研发，如河道滩涂湿地、直接曝气、浮岛等，相关技术建设成本低，但效率普遍不高，且影响行洪安全。目前国内外离线处理技术仅处于起步阶段，常采取分散处理、传统生物强化或湿地等技术，相关技术处理效率高，但处理效果不稳定，难以适应不同季节的水质水量保障需求。中国专利CN1033327A公开了“一种黑臭河道水体生态净化的方法”，这种工艺主要在受城市污水严重污染的黑臭河道中设置人工湿地，利用土壤-植物-微生物的综合作用实现黑臭河道的水体净化，该工艺具有投资少、运行费用低的优点，但会影响行洪，长期运行湿地的维护和管理不方便。中国专利CN102976546A公开了“一种旁路离线河流净化方法及净化系统”，该工艺以污染河流的支流为基础，建成一引流渠道形成旁路，污染河水从支流引入旁路，并在旁路中采用天然湖、塘、湿地、洼地、沟壕地等离线处理措施，净化后的河水再汇入干流，这种工艺可去除河水中污染物，但天然塘、湖净化效率低，对周边地形地貌要求较高，处理效果受河流周边地形地貌制约较大。中国专利CN102351376A公开了“一种河滩坡岸多塘湿地废污水处理方法及装置”，该工艺包括沉淀塘、氧化塘、垂直潜流人工湿地、表面流人工湿地和稳定塘，受污染河水经各单元处理后排入下游河道，氧化塘与表面流人工湿地及稳定塘之间以分水溢流堰相连，垂直潜流人工湿地与氧化塘之间通过污水泵相连。该发明方法简单易行，能耗及投资建设成本低，但该工艺仅局限在河滩和岸坡，面积有限；且单元工艺采 用常规工艺，未针对黑臭水质进行工艺调整，导致治理效率低、自然富氧能力不足，无法用于黑臭河湖水体有效治理。[0004]因此，亟待提供一种针对城市黑臭河湖水体，具有净化效率高、季节效果稳定、抗冲击、景观效果好的城市黑臭河湖水体水质快速净化技术。发明内容
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CN 1055675 A[0005]
说 明 书
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本发明目的在于克服现有技术不足之处，提供一种针对城市黑臭水体、适应水质
水量突变、灵活有效的城市河湖黑臭水体综合治理工艺，可实现臭味、COD、氨氮快速去除和DO恢复，避免河湖水体再进入黑臭状态。
[0006]本发明的目的通过以下技术措施实现：
[0007]本发明是一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：技术工艺从前到后依次为河湖前滞库、接触氧化砾石廊道、循环复合流湿地和生态景观塘；河湖前滞库是在线处理设施，位于河道内；接触氧化砾石廊道、循环复合流湿地和生态景观塘是离线处理设置，位于河湖水体周边；黑臭河湖水体首先进入河湖前滞库，沉淀去除水体中粒径较大颗粒物；前滞库内黑臭河水经水泵提升后流入接触氧化砾石廊道，在接触氧化砾石廊道内曝气充氧后，河水自流进入循环复合流湿地；河水在循环复合流湿地内循环流动，通过厌氧和
持续逐步去除水体中COD和氮；处理后河水进入生态景观塘进一步深度好氧环境交互作用，
处理，最终出水补给河道下游或作绿化用水。
[0008]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：处理系统可采取序批式间歇运行也可采取连续持续运行方式；当待处理黑臭水体水量低于处理系统设计能力60％时，采取序批式间歇运行；当待处理水量高于系统设计能力60％时，采取连续持续运行。
[0009]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：系统的适宜运行水温为10～35℃；河湖前滞库水深为0.3～2.0m；接触氧化砾石廊道和循环复合流湿地水深0.5～3.0m；生态景观塘水深0.3～1.5m。
[0010]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：河湖前滞库位于河道内，末端建设生态溢流堰提高水位并与下游隔离，前滞库末端设置1.0～1.5m深集水坑并安装潜污泵，黑臭河水在前滞塘内停留时间2～8小时。[0011]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：接触氧化砾石廊道位于河道外，可以置于地下或直接串联除臭装置；可根据当地地形地貌设置成“回”字形、直线型或“之”字型，廊道长宽比4～20∶1，廊道底部布设曝气装置；并根据进水COD浓度及DO调整曝气强度，提升黑臭水体溶解氧大于4.0mg/L。
[0012]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：循环复合流湿地呈“回” 字形，系统进出水与湿地内部水循环相互，可根据黑臭水体待处理量确定进出水采用间歇或连续的运行方式；湿地内水体循环比控制在0.5～30之间，具体根据湿地内生物脱氮水平和进水污染物负荷决定，水流的循环速度为0.3～0.7m/s。[0013]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：循环复合流湿地填充厚度为0.3～2.7m的基质，包括砾石、功能填料、火山岩和陶粒，作为生物膜和植物生长的基质，还对出水起到过滤的作用。
[0014]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：生态景观塘长宽比为2～6∶1，生态景观塘设置不同水深，避免水体流动出现短流，提升对黑臭河流中氨氮和有机物的深度处理。
[0015]上述的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其特征在于：生态景观塘中种植浮萍、水花生、水葫芦、美人蕉、睡莲、茭白和芦苇，通过水生植物和微生物的共同作用，实现对藻类塘出水中藻类的有效拦截，并对水体进一步净化。
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CN 1055675 A[0016]
说 明 书
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本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0017]1、本发明专门针对黑臭河湖水体设计，提高了系统对氨氮和有机物的去除效能，提升了系统的富氧效率，充分利用空间，减少土地适用面积，因而可快速提高城市黑臭水体自净效率。[0018]2、传统湿地及塘处理工艺处理黑臭水体易导致恶臭溢出，破坏城市周边环境；本发明前端产生臭味单元可以置于地下，或直接串联除臭装置，对周边环境影响小且环境友好。
[0019]3、本发明可以与城市河湖岸边公园及水景建设相结合，具有较好景观效果。[0020]4、本发明主体处理工艺是离线处理措施，避免了对行洪产生影响。[0021]5、本发明具有较好的污染物存储及净化能力，也可用于河湖突发水环境污染事故应急，实现入河湖毒害物的收集及专门处理，缩小事故污染范围，避免环境污染事故对下游污染。
[0022]6、本发明实现了城市水体黑臭去除、水质安全保障和景观娱乐等多项功能的集成。
附图说明
[0023]图1是本发明的一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术布置图[0024]附图中的标号说明如下：[0025]1-河湖前滞库，2-接触氧化砾石廊道，3-循环复合流湿地，4-生态景观塘，5-集水坑，6-提升泵，7-生态溢流堰，8-进水管，9-填料，10-曝气设施，11-溢流堰，12-下向流挡板，13-上向流挡板，14-曝气头，15-出水管。具体实施方式
[0026]本发明是一种城市黑臭河湖水体水质快速净化技术，其中包括河湖前滞库1、接触氧化砾石廊道2、循环复合流湿地3和生态景观塘4。河湖前滞库1位于河道内，末端河道内建设生态溢流堰5提高水位并与下游隔离，前滞库末端河床底部设置集水坑6并安装潜污泵7。河湖前滞库1内黑臭水体经潜污泵7和输水管线8进入接触氧化砾石廊道2。黑臭水体在接触氧化砾石廊道2流动过程中，廊道底部布设的曝气装置9对黑臭水体进行曝气，通过调整曝气强度，保持水体DO稳定。黑臭水体在接触氧化砾石廊道内曝气充氧后，自流进入循环复合流湿地3；河水在循环复合流湿地3内循环流动，通过厌氧和好氧环境交互作用，持续逐步去除水体中COD和氮；处理后河水进入生态景观塘4，生态景观塘中种植睡莲和芦苇等进一步深度处理，最终出水补给河道下游或作绿化用水。[0027]实施例1：
[0028]利用上述实施方式净化模拟河水。组合工艺尺寸为：河湖前滞库为0.2m2、接触氧化砾石廊道0.4m2、循环复合流湿地0.6m2和生态景观塘0.4m2，在水力停留时间为12h，温度15～30℃。在以上条件下净化COD浓度为45～110mg/L，氨氮浓度为2.4～8mg/L的模拟河水。组合工艺对COD的去除效果可达43％左右，对氨氮的去除效果可达60％左右，出水DO恢复到6.0mg/L以上。[0029]实施例2：
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CN 1055675 A[0030]
说 明 书
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利用上述实施方式净化河水。组合工艺为：河湖前滞库为3.0万m3/d，接触氧化砾
石廊道建设规模为1.5万m3/d，循环复合流湿地建设规模为1.5万m3/d，生态景观塘建设规模2.4m2。组合工艺处理某河河水冬季为1.5万m3/d，夏季为3.0万m3/d。重污染河水经组合工艺净化后，水体中主要污染物指标COD≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、NH3-N≤2.0mg/L、TP≤0.4mg/L。
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CN 1055675 A
说 明 书 附 图
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图1
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