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受污染表层泉质修复保育一体化装置

阅读:151发布:2020-05-19

专利汇可以提供受污染表层泉质修复保育一体化装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种受污染表层泉 水 质修复保育一体化装置。其结构包括用于对表层泉泉水进行蓄存的水量调节池以及通过导 流管 与水量调节池相接用于对表层泉泉水进行慢滤并存储的慢滤池;在慢滤池内由上至下依次设置有上覆水层、慢滤层、砾石 蓄水层 和清水室;水量调节池内的表层泉可通过导流管流入上覆水层;慢滤层内设有由砖粉、细砾石和红黏土混合形成的滤料,细砾石平均粒径为2mm;砾石蓄水层模拟 地下水 含水层 其内充满粒径为8-12mm的砾石。本发明可在已有水窖 基础 上进行建造,投资少,且不需耗费电量、不需消耗药品、不产生威胁饮水安全的消毒副产物(DBPs),修复水质效果良好,修复后的 水体 即时蓄存,杜绝了水质的二次劣化。,下面是受污染表层泉质修复保育一体化装置专利的具体信息内容。

1.一种受污染表层泉质修复保育一体化装置,其特征是,包括用于对表层泉泉水进行蓄存的水量调节池以及通过导流管与所述水量调节池相接用于对表层泉泉水进行慢滤并存储的慢滤池;
在所述慢滤池内由上至下依次设置有上覆水层、慢滤层、砾石蓄水层和清水室;所述上覆水层与所述导流管相接,所述水量调节池内的表层泉可通过所述导流管流入所述上覆水层;所述慢滤层内设有由砖粉、细砾石和红黏土混合形成的滤料,所述细砾石粒径为0.5~
2.5mm;所述砖粉为岩溶山区泥页岩烧制而成的红砖磨碎后形成的砖粉,其粒径在0.5mm以下;所述红黏土为未受污染的灭菌红黏土;所述砾石蓄水层模拟地下水含水层其内充满粒径为8-12mm的砾石。
2.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,所述慢滤池位于地面以下,在地面上所述慢滤池的上方设置有可移动盖;穿过所述可移动盖设有取水口,所述取水口通过竖向水管与所述清水室相接。
3.根据权利要求2所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,在所述可移动盖上靠近地面位置处设有清理口。
4.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,所述滤料中砖粉、细砾石和红黏土的体积比为1:1:1。
5.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,所述慢滤层中滤料的厚度是80 100cm。
~
6.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,在所述上覆水层内与导流管相接的部位设置有浮球,通过所述浮球阀可控制所述上覆水层的水位高度。
7.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,在所述水量调节池上设有顶盖,在所述顶盖上设有清修口。
8.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,所述导流管是PVC管。
9.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,在所述砾石蓄水层与所述清水室之间还设置有透水隔墙。
10.根据权利要求1所述的受污染表层泉水质修复保育一体化装置,其特征是,所述清水室设置在所述慢滤池底部的落处;所述清水室的容积为所述砾石蓄水层容积的1/10~
1/20。

说明书全文

受污染表层泉质修复保育一体化装置

技术领域

[0001] 本发明涉及水处理技术领域,具体地说是一种受污染表层泉水质修复保育一体化装置。

背景技术

[0002] 在一些岩溶山区,当地居民以表层岩溶泉(简称表层泉)作为饮用水源。表层泉极易受到生活垃圾、农业、养殖业等污染的影响,部分表层泉水质存在严重的生物指标、感官性状和一般化学指标等超标的污染情况。加之表层泉水量随季节变化强烈,当地居民不得不在丰水期以水窖、水柜储存水以备枯水期使用。由于储水设施不合理,水体类的粪便植物残体、阳光照射等因素的影响,水质发生劣化,并随着水体储存时间的延长而持续劣化。
[0003] 现有的表层泉水质修复技术均采用物理技术或化学技术为主的方法。一种技术是通过超滤膜过滤辅以紫外线消毒的方式,所需用的超滤膜、紫外消毒灯等元件造价较高,水、紫外消毒灯等电气化元件需要耗费电量;总体而言建造、运行和维护的成本较高,在贫困的岩溶山区很难实现。另外一种技术是通过先用生石灰消毒然后吸附的方式修复泉水水质,由于消毒药品的投放量与水量有关,而表层泉的水量随季节变化较大,因此具体的操作难度较大,岩溶山区的居民很难自行操作;此外由于需要消耗消毒药品,其运行成本也较高,并不适合在贫困的岩溶山区推广。
[0004] 针对泉水水质保育的技术目前并不存在,现有的洁净水体储存方式一般是储存在水泥衬砌或瓷砖衬砌的水窖内,封闭水窖可以防止污染物的进入,同时避免阳光照射使水温过高,避免水质迅速劣化,但这并不能从根本上解决水质劣化的问题;在岩溶山区,水体往往需要放置一年时间,在此期间水质劣化在所难免,因此使得当地居民的饮水安全得不到保障。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是提供一种受污染表层泉水质修复保育一体化装置,以解决现有的水质修复技术不适于在贫困的岩溶山区推广的问题。
[0006] 本发明的目的是这样实现的:一种受污染表层泉水质修复保育一体化装置,包括用于对表层泉泉水进行蓄存的水量调节池以及通过导流管与所述水量调节池相接用于对表层泉泉水进行慢滤并存储的慢滤池;在所述慢滤池内由上至下依次设置有上覆水层、慢滤层、砾石蓄水层和清水室;所述上覆水层与所述导流管相接,所述水量调节池内的表层泉可通过所述导流管流入所述上覆水层;所述慢滤层内设有由砖粉、细砾石和红黏土混合形成的滤料,所述细砾石粒径为0.5~
2.5mm,目的在于加强慢滤层的渗透性;所述砖粉为岩溶山区当地泥页岩烧制而成的红砖磨碎后形成的砖粉,其粒径在0.5mm以下,目的在于利用其多孔结构和较大的比表面积,强化慢滤层的净化;所述红黏土为未受污染的灭菌红黏土,其目的在于改良砖粉的酸性,同时利用其较大比表面积吸附水中污染物,强化慢滤层的净化能力,尤其是生物膜未成熟前的净化能力;所述滤料中砖粉、细砾石和红黏土的体积比为1:1:1;所述滤料的厚度是80~
100cm;所述砾石蓄水层模拟地下水含水层,其内充满粒径为8-12mm的砾石,砾石分选较好,可以尽可能地保证给水度较大,同时保证出水速度较快。
[0007] 所述慢滤池位于地面以下,在地面上所述慢滤池的上方设置有可移动盖;穿过所述可移动盖设有取水口,所述取水口通过竖向水管与所述清水室相接。在所述可移动盖上靠近地面位置处设有清理口。
[0008] 在所述水量调节池上设有顶盖,在所述顶盖上设有清修口。
[0009] 在所述上覆水层内与导流管相接的部位设置有浮球,通过所述浮球阀可控制所述上覆水层的水位高度。
[0010] 所述砾石蓄水层,其体积应由具体表层泉丰枯季流量和用水居民人数核定;以表3
层泉断流100天,表层泉供100人饮用为例,砾石蓄水层体积不应小于150m ,横截面积和高度宜分别为30m2和5m。
[0011] 在所述砾石蓄水层与所述清水室之间还设置有透水隔墙,透水隔墙以由混凝土和不锈网为骨架,覆盖2 3层100目的尼龙滤布。~
[0012] 所述清水室设置在所述慢滤池底部的落处;所述清水室的容积为所述砾石蓄水层容积的1/10 1/20。~
[0013] 本发明是针对岩溶山区的表层岩溶泉水质污染以及水质劣化现象提出的一种受污染表层泉水质修复保育一体化装置。本发明中水质修复总体思路上采用生物慢滤技术,生物慢滤技术由于具有不需耗费电量、不需消耗药品、不产生威胁饮水安全的消毒副产物(DBPs)、不需专业人士管理药品投放量、管理简单等优势,因此适于岩溶山区受污染的表层泉水质修复。考虑到岩溶山区存在经济较差、交通不便、居民相关知识缺乏等现实问题,本发明在水污染修复方案中采用廉价、易于获取、方便运输、易于推广的砖粉、细砾石和红黏土混合而成的滤料作为修复材料,保证修复效果,同时兼顾使用寿命及清理、更换的可操作性。此外修复后的表层泉进入砾石蓄水层即时蓄存,使得在整个枯水期水质不发生显著劣化,满足饮水安全的要求。慢滤池在岩溶山区已有的水窖基础上进行改造,可大大降低成本;同时利用各部分深度上的差异实现零耗能。附图说明
[0014] 图1是本发明中装置的俯视图。
[0015] 图2是本发明中装置的剖视图。
[0016] 图中:1、慢滤池,2、水量调节池,3、导流管,4、清修口,5、取水口,6、清理口,7、可移动盖, 8、上覆水层,9、慢滤层,10、浮球阀,11、顶盖,12、砾石蓄水层,13、透水隔墙,14、清水室。

具体实施方式

[0017] 如图1和图2所示,本发明所提供的受污染表层泉水质修复保育一体化装置包括慢滤池1、水量调节池2和导流管3。慢滤池1位于地面以下,其可以在已有水窖的基础上改造而成,从而可降低成本。水量调节池2与慢滤池1之间通过导流管3进行连接。水量调节池2设置在慢滤池1的旁边,水量调节池2的深度相对较浅,其用于对表层泉泉水进行蓄存并根据需要及时向慢滤池1内输送待修复、待保育的表层泉泉水。水量调节池2的设置可使得雨季来水时及时对表层泉泉水进行蓄存,避免浪费。慢滤池1用于对表层泉的水质进行修复并保育,这里的水质修复指修复受污染的表层岩溶泉水,水质保育指赋存水体并保证水质不发生显著劣化。
[0018] 本发明中水质修复总体思路是采用生物慢滤技术,生物慢滤技术由于具有投资少、运行稳定、可就地取材、自耗水量少、制水成本低、污染物去除效果好、管理简单、易于小型化等优势,比较适合岩溶山区受污染的表层泉水质修复。生物慢滤对污染物的去除是通过包括物理吸附截留、沉淀,生物物理的凝聚、吸附,生物化学的降解、离子交换等一系列作用共同完成的,生物在慢滤中作用极为重要,在修复材料的表层会形成一层厚约2cm左右的生物膜,生物膜中有大量的细菌和原生动物,这层生物膜是慢滤池中去除污染物最主要的部分,即只有当滤膜形成完整的有机物→细菌→原生动物的食物链,生物慢滤作用才可以最大程度的发挥作用。
[0019] 在慢滤池1内由上至下依次设置有上覆水层8、慢滤层9、砾石蓄水层12和清水室14。上覆水层8位于慢滤层9上方,水量调节池2内的表层泉泉水经导流管3直接流入上覆水层8内。导流管3可以是PVC管,导流管3水平设置,其位于地面下略低于地面。在上覆水层8内与导流管3端口邻接的部位设置有浮球阀10,通过浮球阀10可控制上覆水层8的水位高度。
一般控制上覆水层8的水位高度为30cm,即:当上覆水层8高度低于30cm时,浮球阀10开启,水量调节池2内的表层泉泉水经导流管3流入慢滤池1内;当上覆水层8高度等于30cm时,浮球阀10关闭,水量调节池2不再向慢滤池1中供水,表层泉泉水被蓄存在水量调节池2中。通过浮球阀10能够很好地控制慢滤层9上方上覆水层8的水位高度,从而可避免因上覆水层8水位高度变化而影响慢滤池1的出水水质。
[0020] 在慢滤层9内设置有由砖粉、细砾石和红黏土混合而成的滤料,滤料的厚度可控制在80 100cm。本发明是因地制宜采用廉价、易于获取、方便运输以及易于推广的砖粉、细砾~石和红黏土的混合材料来作为滤料的。砖粉是废砖粉碎而成,砖块为岩溶山区当地建筑普遍采用的泥页岩烧制的红砖,红砖磨碎后形成砖粉,砖粉的粒径在0.5mm以下;细砾石是来自当地的砂场,既岩溶山区的建筑用砂普遍采用的细砾石粒径为0.5 2.5mm(平均粒径为~
2mm)的灰岩的粉粹石砾;红黏土为在岩溶山区未受污染的荒地中挖取,经灭菌的红黏土。滤料中砖粉、细砾石和红黏土的体积比为1:1:1。通过慢滤层9中滤料对表层泉泉水的慢滤作用,即实现了对表层泉水质的修复。本发明中的慢滤层9,对于总大肠杆菌群、耐热大肠杆菌群、细菌群落总数等微生物超标严重,水体的色度、浑浊度、肉眼可见物、嗅和味、COD、三氮等感官性状和一般化学指标超标严重的受污染表层带岩溶泉水具有很好的修复效果,修复后水质达到“生活饮用水卫生标准”要求。
[0021] 以往的水质修复装置往往采用“先滤后蓄”,或者“先蓄后滤”两种方式,这两种方式各有优点,但也都有一定的缺陷。一般的,水质修复装置进水的速率有一定的限制,进水量过大就超过了装置处理能力;在岩溶山区雨季时,表层泉水量过大时,“先滤后蓄”型装置处理能力很难满足雨季进水量要求,造成水资源来不及处理,水体浪费。另一方面在岩溶山区,水体往往要蓄存一年,“先滤后蓄”型装置水体处理后由于蓄存时间过长,容易发生水质的“二次劣化”,威胁当地居民的饮水安全。“先蓄后滤”型装置的主要问题是,由于装置处理能力有限,在遇到突发状况时,其水量很难满足用水需求。
[0022] 本发明中水质保育的总体思路是受地下水在不受污染时水质几乎不发生劣变的启发,模拟含水层的情况将修复后的表层泉泉水蓄存在砾石蓄水层12中,砾石蓄水层12布置在慢滤层9的下部,修复后水体即时蓄存,防止了水质的“二次劣化”。砾石蓄水层12为粒径在10mm左右(8mm-12mm)的砾石为主,分选较好,可以尽可能地保证给水度较大,同时保证出水速度较快,满足了遇到突发状况时用水量的需求。
[0023] 清水室14设置在慢滤池1底部的角落处;清水室14与砾石蓄水层12之间设置有透水隔墙13。清水室14所能盛清水的量是砾石蓄水层12所能盛清水量的1/10 1/20,因此,经~慢滤层9后的洁净水体一小部分储存在清水室14中,可以随时取用;另外的大部分洁净水体水质保育模拟地下含水层的情况,将修复后的表层泉泉水蓄存在砾石蓄水层12中。在砾石蓄水层12中由于杜绝了外界污染,同时避免阳光照射、温度偏高等原因,因此储存的洁净水体不会发生水质劣化。
[0024] 在地面慢滤池1的上方设置有可移动盖7;穿过可移动盖7设有取水口5,取水口5通过竖向水管与清水室14相接。在可移动盖7上靠近地面位置处设有清理口6。在水量调节池2上也设有顶盖11,在顶盖11上设有清修口4。
[0025] 以往的水质修复装置往往需要电气化元件控制,成本较高且需要耗费电能;另外为达到慢过滤的效果,其装置高度通常设置较高,这样在向高位水箱泵水的过程中会消耗大量的能量,同时还由于高位水箱的位置设置较高,导致对于高位水箱的清理也造成了诸多的不便。
[0026] 本发明是在充分调查缺水山区的供水情况基础上而设计的,在岩溶山区的表层泉附近,当地居民为了储存泉水往往已开挖了露天水窖,本发明可以在已有水窖的基础上进行改造,大大降低了成本;其次由于慢滤池在地下建造,利用各部分深度上的差异,水体可以在重力作用下从表层泉直至清水室,实现零耗能;再次由于结构简单且设有清修口、清理口,使得其运行和清理较为容易,上述优点使得本发明在岩溶山区的表层泉修复中更易于推广。
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