技术领域
[0001] 本
发明涉及一种污
水处理系统及处理方法，尤其涉及一种用于河道治理的 截污集中处理系统及处理方法，属于河道水处理技术领域。
背景技术
[0002] 河道疏浚、生态护岸虽然能短时间内解决河道黑臭、淤塞问题，但时间一 长，河道返黑返臭现象仍不在少数。究其原因，是因为河道黑臭治理过程中只 注重对护岸、淤泥“
硬件设施”改造，而忽视了河道
水体整体生态功能这一“软 件设施”的恢复。通过水体生态修复工程能大幅提高河道自身复
氧能
力和自净 能力，解决河道黑臭。众多河道项目的治理经验已经告诉我们截污是河道治理 的第一步，但是截污难度也是河道治理过程中难度最大的。如何针对目前现有 技术中出现的岸上截污较困难的工程情况，从而实现在河道内的截污与治理成 为当前需要解决的问题。
[0003]
[0004] 此外，本
申请项目研究团队对河道黑臭成因和污染源进行了一系列调查， 发现河道两岸的排水口是主要的点源污染，由于黑臭河道的形成往往是在城区， 城区截污纳管工程往往难以实现，或者不能够完全完成，排水口中常有灰黑色 生活污水流出，这也是水质变差的主要原因。污染来自于排口污染源累积、降 雨沉降和
鱼类养殖沉积，底泥中内污染物向水体释放等众多问题，但大多数污 染都是来自于排水口，因此针对上述出现的排污口污染河道的问题与上述岸上 截污困难同样成为当前需要解决的问题。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于河道治理的截污集中处理系 统及处理方法。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 本发明公开了一种用于河道治理的截污集中处理系统，该处理系统包括[0008] 截污管网，该截污管网布设于河道现状河口线朝向陆域方向侧，且截污管 网的入水口与沿河各排污口连通并能够将沿河各排污口排出的污水纳入该截污 管网内；
[0009] 一体式强化处理组件，该一体式强化处理组件
定位埋设于污水集中处理区 的一级驳岸前沿线位于陆地方向一侧的地面下，该一体式强化处理组件的污水 入水口与所述截污管网的出水口连通，且该一体式强化处理组件的排水口通入 河道；该一体式强化处理组件包括沿污水进水方向依次设置并连通的
水解酸化 池、
接触氧化池、二沉池和消毒池；和
[0010] 生态修复组件，该生态修复组件包括河道内位于一体式强化处理组件排水 口附近的若干导流堰，以排污水体流动方向为基准，所述导流堰的前方水体表 面上浮设有若干人工生态浮岛，且导流堰前方河道的河床上定位铺设有人工水 草。
[0011] 其进一步的技术方案是：
[0012] 所述截污管网由互相连通的截污管组成，且该截污管的直径不大于800mm； 每根所述截污管均包括一用于汇集输送污水的内管和一同轴定位套设于内管上 的
套管，以使用状态为基准，该套管的外壁上表面上沿轴向间隔固设有若干个 用于吊装的吊装钩，且该套管的外壁下表面上沿轴向间隔固设有若干个用于将 套管固定在安装基质上的定位
支架。
[0013] 其进一步的技术方案是：
[0014] 所述水解酸化池、接触氧化池、二沉池和消毒池均包括一经位于共同
侧壁 中上部的过水口连通的池体，其中水解酸化池和接触氧化池的池体底部均定位 设有能够向水体内充气的微孔曝气装置，且该两种池体内位于微孔曝气装置的 上方处均沿竖直方向定位布设有若干列弹性填料；所述二沉池的池体底部呈锥 形结构，该锥形结构的
母线与轴线之间的夹
角不大于40°，且二沉池内定位设 有环形集水装置；所述消毒池的顶部定位设有用于投放消毒剂的
试剂投放装置。
[0015] 上述水解酸化池或接触氧化池的池体内定位设有一用于
抽取池底
污泥的污 泥
泵，该污泥泵的出料口与一污泥干化床的进料口连通；所述消毒池内定位设 有至少一台用于抽提已处理污水的污水泵，该污水泵的出水口通过出水管与河 道连通。
[0016] 其进一步的技术方案是：
[0017] 若干个所述导流堰依次布设于一级驳岸前沿线位于水域方向一侧的河道坡 面上，且每个所述导流堰均由导流渠和填设于导流渠内的滤石填料组成，该导 流堰的纵向截面为梯形结构。
[0018] 其进一步的技术方案是：
[0019] 所述人工生态浮岛包括采用重物法定位浮设于水体表面且位于河道中心线 附近处的岛本体，该岛本体上以15-20棵/m2的栽种
密度间隔栽种有根系发达的 水生
植物，且该水生植物的根系最底端低于该河道的最低水位。
[0020] 其进一步的技术方案是：
[0021] 所述人工水草包括若干个人工水草单元，每个人工水草单元均包括一栓绳， 该栓绳的一端固设有人工水草本体，且该栓绳的另一端固设于一沉水
块内；所 述人工水草本体包括与栓绳的一端固定连接并呈条状的沉坠，该沉坠上固设有 若干根并行直立排布的呈
纤维状的
生物膜载体，且每根生物膜载体的顶部均形 成有一浮子。
[0022] 若干个所述人工水草单元按照9-12根/m2的布设密度布设于自然基底质的 河道河床上；或若干个所述人工水草单元的沉水块按照9-12根/m2的布设密度 间隔嵌设于土工格室内，该土工格室其他回填有种植土的格室间隔固设有若干 个能够插设于
土壤柔性基底的河道河床上的锚杆。
[0023] 本发明还公开了一种基于上述截污集中处理系统的河道治理用截污集中处 理方法，该处理方法主要包括下述步骤：
[0024] S1：对污染源进行分析，同时现场调查河道沿线排污口并分析排污口汇集 水量；依据上述污染源分析和排污口汇集水量分析结果，在河道现状河口线朝 向陆域方向侧布设截污管网，使截污管网的入水口与沿河各排污口连通将沿河 各排污口排出的污水纳入该截污管网内；
[0025] S2：污水自截污管网的出水口经一体式强化处理组件的污水入水口进入该 一体式强化处理组件，依次流经其中的水解酸化池、接触氧化池、二沉池和消 毒池后，经污水泵将已处理污水由一体式强化处理组件的排水口排放至河道内， 并将经污泥泵抽提的池底污泥由污泥干化床进行处理；
[0026] S3：由一体式强化处理组件的排水口所排出的污水依次流经生态修复组件 的导流堰，由导流堰内填充的滤石填料对污水进行沉降与过滤后，再流经位于 河道水体上半部的人工生态浮岛和位于河道水体下半部的人工水草，利用人工 生态浮岛上所栽种水生植物的发达根系以及人工水草上设置的生物膜载体对污 水进行二次
生物降解过程后，完成向河道排放污水的截污集中处理过程。
[0027] 其进一步的技术方案是：
[0028] 步骤S1中与该截污管网连通的沿河各排污口的管径不大于800mm；所述 截污管网中截污管的内管为直径不大于800mm的PVC管，且该内管中水体流 速为5-5.5m/s，内管的水体充满度为0.7-0.8，小时变化系数为6-6.5。
[0029] 本发明的有益技术效果是：本发明处理系统包括截污管网、一体式强化处 理组件和生态修复组件，其通过截污管网将分散的面源污染转化为可控的点源 污染后，再经过一体式强化处理组件进行集中高效且强化的处理从而高效的去 除污水中大量污泥沉淀、
氨氮、
化学需氧量、总磷和
生化需氧量等，然后再经 生态修复组件中的导流堰进行初步沉降过滤后，流经人工生态浮岛和人工水草， 利用水生植物的发达根系及生物膜载体对污水进行二次生物降解，实现污水净 化，该处理系统和处理方法截污集中处理，污水直排控制较彻底且集中处理的 规模化效果好，且结合了
生物滤池工艺及生态修复技术，其在保证高效强化处 理的
基础上进一步通过生态效应有效控制排口污染物扩散，生态效应和环境效 应良好。
附图说明
[0030] 图1是本发明截污集中处理系统的结构示意图；
[0031] 图2是本发明截污管的结构示意图；
[0032] 图3是本发明一体式强化处理组件的俯视结构示意图；
[0033] 图4是图3中A-A剖面的结构示意图；
[0034] 图5是图3中B-B剖面的结构示意图；
[0035] 图6是本
发明人工生态浮岛主视结构示意图；
[0036] 图7是本发明人工生态浮岛的岛本体俯视结构示意图；
[0037] 图8是本发明人工水草单元的结构示意图；
[0038] 图9是本发明人工水草单元的布设方式之一的结构示意图；
[0039] 图10是本发明人工水草单元的布设方式之二的结构示意图；
[0040] 其中：
[0041] 1截污管网；
[0042] 101截污管；101a内管；101b套管；102吊装钩；103定位支架；
[0043] 2一体式强化处理组件；
[0044] 201水解酸化池；202接触氧化池；203二沉池；204消毒池；205微孔 曝气装置；206弹性填料；207环形集水装置；208污泥泵；209污水泵；210 检查窗；211
支撑架；
[0045] 3生态修复组件；
[0046] 301导流堰；
[0047] 302人工生态浮岛；302a岛本体；302b水生植物；302c不锈
钢绳索；302d
配重石；302e植物种植孔；
[0048] 303人工水草；
[0049] 303a人工水草单元；
[0050] 303a-1栓绳；
[0051] 303a-2人工水草本体；303a-21沉坠；303a-22生物膜载体；303a-23浮子；
[0052] 303a-3沉水块；
[0053] 303b土工格室；
[0054] 303c回填土；
[0055] 303d锚杆；
[0056] 5一级驳岸前沿线；
[0057] 6河道中心线；
[0058] 7最低水位线；
[0059] 8常规水位线；
[0060] 9最高水位线；
[0061] 图中虚线箭头指向水域和陆域，实线箭头为污水流动方向。
具体实施方式
[0062] 为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照
说明书的内容予以实施， 下面结合附图和
实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实 施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0063] 下面详细描述本申请所述的用于河道治理的截污集中处理系统，该处理系 统主要包括截污管网1、一体式强化处理组件2和生态修复组件3。
[0064] 截污管网1布设于河道现状河口线朝向陆域方向侧，通常埋设于地面下或 位于河道底部。截污管网的入水口与沿河各排污口连通并能够将沿河各排污口 排出的污水纳入该截污管网内。该截污管网所采用的是截污处理技术，其是通 过截污集中治理的方式，将沿河排污口的污水都纳入该截污管网内，并通过该 截污管网将污水输送到下游选择合适的区域进行集中处理，或者直接将污水通 过泵站送入市政污水管网，本申请具体实施例中采用的前者进行集中处理的方 式。
[0065] 上述的截污管网1由互相连通的截污管101组成，每根截污管101均包括 一用于汇集输送污水的内管101a和一同轴定位套设于内管上的套管101b，参见 图2。在进行截污管的内管设计时，需要考虑进入内管污水的污染源和沿河排 污口的汇集水量，本具体实施例中截污管网(尤其是截污管的内管)适用于沿 河各排污口的管径不大于800mm的情况。具体设计内管时，内管采用直径不大 于800mm的PVC管，便于和沿河各排污口匹配，且内管中水体流速为5-5.5m/s， 最优选为5m/s；内管的水体充满度为0.7-0.8，最优为0.7；小时变化系数为6-6.5， 最优为6。
[0066] 上述的截污管网在布设过程中还需要考虑该截污管网沿河的安全问题、河 水渗流问题、汛期的管道保护措施和管道易出现空鼓上浮现象等，因此使用常 规的管道作为内管101a，并在该内管外同轴定位套设套管101b。并以使用状态 为基准，在套管101b的外壁上表面上沿轴向间隔固设若干个用于吊装的吊装钩 102，便于通过吊装的方式将管道放置在相应的
位置；套管101b的外壁下表面 上沿轴向间隔固设有若干个用于将套管固定在安装基质上的定位支架103。参 见图2。上述的安装基质根据截污管网安装位置的不同而有所不同，可根据实 际情况选择相应的定位支架，埋设于地面下或安装于软质基底的河道底部时可 采用带锚杆的支架，安装于硬质基底的河道底部可采用带钢钎的支架等。采用 内管外加套管的形式将截污管网固定在河道底部或地面下，优势在河道底部时 不影响河道内的行洪、行船，施工时不需要降低水位并可带水作业；在地面下 不占用地面空间；且该截污管网的技术方案对污染源进行截污后，污水直排现 象控制比较彻底，集中处理的规模化效益好。
[0067] 本申请中用于集中处理污水的装置包括两部分，即一体式强化处理组件2 和生态修复组件3，该装置采用生物滤池工艺技术和生态修复技术相结合，在 优化了A/O法、A2/O法、SBR法等传统
污水处理的各种工艺与方法基础上，经 过长期治理河道的实践与应用后而设计成功的集约化、集成化、功能化、
电机 一体化、自动化、生态化的具有全新概念的一种装置。
[0068] 其中一体式强化处理组件2定位埋设于污水集中处理区的一级驳岸前沿线 5位于陆地方向一侧的地面下，该一体式强化处理组件的污水入水口与截污管 网1的出水口连通，且该一体式强化处理组件的排水口通入河道。该一体式强 化处理组件2包括沿污水进水方向依次设置并连通的水解酸化池201、接触氧 化池202、二沉池203和消毒池204，参见图3至图5。
[0069] 所述水解酸化池、接触氧化池、二沉池和消毒池均包括一经位于共同侧壁 中上部的过水口连通的池体，一体式强化处理组件的污水入水口开设于水解酸 化池的侧壁上部，一体式强化处理组件的排水口开设于消毒池的侧壁上部。水 解酸化池和接触氧化池的池体底部均定位设有能够向水体内充气的微孔曝气装 置205，参见图3，该微孔曝气装置包括用于输送空气的空气支管和位于空气支 管上并与该空气支管连通的微孔曝气器，空气或氧气通过空气支管分送至位于 其上的微孔曝气器，通过微孔曝气器向水体内充入空气或氧气，提高水体含氧 量的同时能够起到扰动水体的作用。
[0070] 水解酸化池和接触氧化池的池体内位于微孔曝气装置的上方处均沿竖直方 向定位布设有若干列弹性填料206，该若干列弹性填料通过填料支架定位设于 池体内，弹性填料是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将
醛化纤维或涤纶丝 压在环的环圈上，使纤维束均匀分布，
内圈是
雪花状塑料枝条，既能挂膜又能 有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水气生物膜得到充分交换，从 而使得水中的有机物得到高效处理。二沉池的池体底部呈锥形结构，该锥形结 构的母线与轴线之间的夹角不大于40°，便于二沉池池底的污泥排出，且二沉 池内定位设有环形集水装置207；消毒池的顶部定位设有用于投放消毒剂的试 剂投放装置。上述水解酸化池或接触氧化池的池体内定位设有一用于抽取池底 污泥的污泥泵208，该污泥泵的出料口与一污泥干化床的进料口连通；消毒池 内定位设有至少一台用于抽提已处理污水的污水泵209，该污水泵的出水口通 过出水管与河道连通，本具体实施例中设置两台污水泵，该两台污水泵可按照 每周交替运行的方式向河道内排水，且污水泵的启停采用根据开泵水位和停泵 水位自动控制的方式。此外，在该一体式强化处理组件2中每个处理池的顶盖 上均设有用于人工检查的检查窗210。在埋设该一体式强化处理组件时，可在 紧邻一级驳岸前沿线的陆域处地底埋设用于支撑该一体式强化处理组件的支撑 架211。
[0071] 该一体式强化处理组件是在通过截污处理技术后，将污水都集中到一个区 域由分散的面源污染转变为可控的点源污水处理，即通过成套的装置能够有效 的处理污染污水。该组件以生物过滤为主要功能，设计水解酸化池、接触氧化 池、二沉池和消毒池的四室腔体，其兼容和具备了物化、生化、化学方法、 UV/Fenton(芳顿试剂)强氧化法等多种处理工艺为一体，污水通过该处理组件后 能够有效去除污水中的氨氮、化学需氧量、总磷和生化需氧量等。
[0072] 其中生态修复组件3包括河道内位于一体式强化处理组件2排水口附近的 若干导流堰301，以排污水体流动方向为基准，所述导流堰的前方水体表面上 浮设有若干人工生态浮岛302，且导流堰前方河道的河床上定位铺设有人工水 草303。
[0073] 本具体实施例中设置2个导流堰301，该两个导流堰依次布设于一级驳岸 前沿线位于水域方向一侧的河道坡面上，且每个所述导流堰均由导流渠和填设 于导流渠内的滤石填料组成，该滤石填料优选鹅卵石填料，该导流堰在布设时 使其长度方向与河道长度方向保持一致，且该导流堰与河道横截面平行的纵向 截面为梯形结构，即相当于在一体式强化处理组件的排水口处沿河道长度方向 间隔设置两个导流堰，利用导流堰内填充的滤石填料对污水进行初步的沉降与 过滤。
[0074] 人工生态浮岛302包括采用重物法定位浮设于水体表面且位于河道中心线 6附近处的岛本体302a，该岛本体上以15-20棵/m2的栽种密度间隔栽种有根系 发达的水生植物302b，且该水生植物的根系最底端低于该河道的最低水位线7。 参见图6和图7。其中岛本体
302a为采用聚酯纤维和天然植物纤维编织成型的 板状结构，本具体实施例中该板状结构的尺寸可设计为2000×1000×160mm， 其孔隙率为96％，
比表面积为2000m2/m3，其平均承重为50kg/m2；该岛本体通 过重物法固定的具体方式是：将相邻人工生态浮岛的岛本体通过
8mm直径不锈 钢绳索302c连接起来，同时在绳索的末端固定连接一配重石302d，利用配重石 的重力作用以及
不锈钢绳索的牵引作用定位岛本体，具体的配重石重量、悬挂 点位、不锈钢绳索长度，需根据人工生态浮岛布设水域的现场勘测结果、人工 生态浮岛造型等因素综合确定。该岛本体上成型有间隔设置的植物种植孔302e， 本具体实施例中植物种植孔的孔径优选为90-100mm，水生植物栽种于该植物种 植孔内，其中植物种植孔的孔数为16孔/m2，每孔内种植一颗水生植物，则水 生植物的种植密度也为16棵/m2，该水生植物的根系发达可穿设过编织成型植 物种植孔底部延伸至水体中，污水流经该部分水体时经过该茂密发达的植物根 系能够实现二次生物降解。该人工生态浮岛的设计方式能够实现人工生态浮岛 表面100％面积上的植物分株和落籽生长。
[0075] 人工水草303包括若干个人工水草单元303a。参见图8，每个人工水草单 元均包括一栓绳303a-1，本具体实施例中该栓绳采用直径8mm的尼龙绳。栓绳 的一端固设有人工水草本体303a-2，本具体实施例中该人工水草本体的长度设 计为80cm；该人工水草本体包括与栓绳的一端固定连接并呈条状的沉坠 303a-21，该沉坠上固设有若干根并行直立排布的呈纤维状的生物膜载体 303a-22，且每根生物膜载体的顶部均形成有一浮子303a-23，该人工水草本体 处于水体中时，在
浮力、沉坠和浮子的作用下，能够使纤维状的生物膜载体呈 直立状；该人工水草本体是采用高分子
复合材料成型，仿水草枝叶，能够在水 中自由飘动，形成上中下立体结构层，并具有多孔结构因此具有高比表面积，
微生物能够富集于人工水草表面，形成“好氧-兼氧-厌氧”复合结构的微环境， 从而能够实现硝化和反
硝化作用。栓绳的另一端固设于一沉水块303a-3内，该 沉水块可采用重量较大或密度较大的材料成型而成，本具体实施例中采用混凝 土浇筑成200×200×200的
混凝土墩成型而成，栓绳的另一端随浇筑过程固定 在该混凝土墩中。
[0076] 该人工水草单元在进行布设时统一按照9-12根/m2的布设密度布设于河道 底部，本具体实施例中布设密度最优选为9根/m2。在布设时根据河道底部河床 的基质情况不同采用不同的固定方式，当河道底部的河床为自然基底质时，可 直接将人工水草单元间隔放置在河道底部的河床上即可，利用沉水块(混凝土 墩)的重力将该人工水草单元固定，参见图9；当河道底部的河床为土壤柔性 基底质时，可采用土工格室303b，将若干个人工水草单元的沉水块按照9-12根 /m2(本具体实施例优选9根/m2)的布设密度间隔嵌设于土工格室内，然后在 该土工格室的其他格室内回填有种植土303c，每间隔若干回填有种植土的土工 格室内固设有一锚杆303d，该锚杆能够插设于土壤柔性基底的河道河床上将土 工格室定位在河道底部。
[0077] 经一体式强化处理组件的排水口排出的污水进入生态修复组件时，先依次 流经两个导流堰，导流堰延长了排水入河道的流经过程长度与时间，并能够经 其中的鹅卵石填料进行沉降与过滤完成初步
净化；通过导流堰后再与人工生态 浮岛和人工水草接触，利用人工生态浮岛上所栽种水生植物的发达根系以及人 工水草上设置的生物膜载体，实现污水的二次生物降解过程。该生态修复组件 本质为一生物拦截带，其设置于河涌河道靠近排污口以及排污口所在河岸带的 水域内，能够对排口出水进行生物拦截，延缓了排水的入河时间，起到生态缓 冲带的作用，保护排口附近水域的
生态系统。该生态修复组件的生态效益好， 能够有效控制排口的污染物扩散，使其快速沉降，适用于小流量多排口的河段 点源污染控制，且景观效益高。
[0078] 本具体实施例还详细记载一种基于上述截污集中处理系统的河道治理用截 污集中处理方法，该处理方法主要包括下述步骤：
[0079] S1：对污染源进行分析，同时现场调查河道沿线排污口并分析排污口汇集 水量；依据上述污染源分析和排污口汇集水量分析结果，在河道现状河口线朝 向陆域方向侧布设截污管网，使截污管网的入水口与沿河各排污口连通将沿河 各排污口排出的污水纳入该截污管网内；
[0080] S2：污水自截污管网的出水口经一体式强化处理组件的污水入水口进入该 一体式强化处理组件，依次流经其中的水解酸化池、接触氧化池、二沉池和消 毒池后，经污水泵将已处理污水由一体式强化处理组件的排水口排放至河道内， 并将经污泥泵抽提的池底污泥由污泥干化床进行处理；
[0081] S3：由一体式强化处理组件的排水口所排出的污水依次流经生态修复组件 的导流堰，由导流堰内填充的滤石填料对污水进行沉降与过滤后，再流经位于 河道水体上半部的人工生态浮岛和位于河道水体下半部的人工水草，利用人工 生态浮岛上所栽种水生植物的发达根系以及人工水草上设置的生物膜载体对污 水进行二次生物降解过程后，完成向河道排放污水的截污集中处理过程。
[0082] 本发明处理系统包括截污管网、一体式强化处理组件和生态修复组件，其 通过截污管网将分散的面源污染转化为可控的点源污染后，再经过一体式强化 处理组件进行集中高效且强化的处理从而高效的去除污水中大量污泥沉淀、氨 氮、化学需氧量、总磷和生化需氧量等，然后再经生态修复组件中的导流堰进 行初步沉降过滤后，流经人工生态浮岛和人工水草，利用水生植物的发达根系 及生物膜载体对污水进行二次生物降解，实现污水净化，该处理系统和处理方 法截污集中处理，污水直排控制较彻底且集中处理的规模化效果好，且结合了 生物滤池工艺及生态修复技术，其在保证高效强化处理的基础上进一步通过生 态效应有效控制排口污染物扩散，生态效应和环境效应良好。
[0083] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还 可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
