專利名稱：水質自凈能力遞增器的制作方法
技術領域：
本發明涉及水環境恢復生態和污水處理技術領域，特別涉及的是對于被污染 的水體治理、并可恢復水質自凈能力的設備——水質自凈能力遞增器。
背景技術：
國內的天然河流，城市內河，天然湖泊和城市公園內湖的護岸大都已經進行 了渠化，用漿砌塊石或砼進行護岸，使得原先的天然岸坡對于污水所具有的一定 自凈能力降低到幾乎為零。特別是對于來自廣大農村的面源污染將長驅直入地進 入水體。
當前國內外對于被污染的水體如天然河流、河溝、城市內河、天然湖泊、城 市公園內湖和廣大農村的面源污染，需要進行深度治理，特別是對于來自廣大農 村的面源污染的處理還沒有一個既經濟、又能解決問題的方法。
專利"水力增氧水質自凈屏"，公開號cn 101274805a，公開了一種水力增氧
水質自凈屏，可將被污染的水體處理達到排放一級a標準或地表水m類或水源
水。但是，此專利所提供的水力增氧自凈屏長度和寬度較小，為了滿足污水處理 能力就要有足夠的高度以保證足夠的虹吸強度。但是天然河、湖的岸坡高度有限， 必須加大長度和寬度。在長度和寬度加大后，它的虹吸強度就很難保證，同時每 層自凈屏中的水難以保證很快被虹吸吸干。
發明內容
本發明的目的旨在解決水力增氧自凈屏的長度和寬度加大后，高度有限，虹 吸強度不夠和每層自凈屏中的水難以保證好快被虹吸吸干的問題，本發明提供了 一種水質自凈能力遞增器，可以很好的解決了此問題。
本發明的技術解決方案 一種水質自凈能力遞增器，包括增氧機和增氧生態 護岸，增氧生態護岸由若干單元模塊組成，每個單元模塊分層鋪設，每一層為一 個水箱，在水箱中設有填料，在每層水箱的端部設有增氧機，增氧機內設有虹吸
3管，虹吸管吸水口設置在增氧機的下部入口處，虹吸管的吸水口距水箱底25mm 處，增氧機的虹吸管頂部低于增氧機機頂5cm，所述的增氧生態護岸的每個單元 模塊分為6層，每層水箱長度為10m 12m，寬度為2.0m 2.5m，每層的高度為 30cm，每層用填料按反濾層分層鋪砌，水箱底填料沿橫向嵌砌成排，每兩排間 設有間隙，形成集水細溝，集水細溝通到縱向的集水廊道，本層水箱端部增氧機 中虹吸管的出水口通入下一層水箱的集水廊道，每層水箱的增氧機的虹吸管的吸 水口設于集水廊道上，第一層的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余層的集 水廊道承接上一層增氧機虹吸管的出水。所述增氧機的虹吸管為若干米長呈扁形 彎管狀的PVC材料鑄制成，在扁形彎管出水口的下部設有克服地轉力的水輪機 尾水裝置。所述的增氧生態護岸的兩端各設有一個增氧機。所述的填料是大卵石、 中卵石、小卵石、粗砂和細砂或PVC湍球，填料數量由去除負荷控制。每層用 填料按反濾層分層鋪砌，具體方法是最底部為3cm厚水泥砂漿上嵌砌直徑 5cm 7cm的填料如大卵石或PVC湍球，將填料沿橫向嵌砌成排，每兩排間隔lcm 形成集水細溝，通到縱向的集水廊道，向上再鋪砌填料，由下到上填料的直徑逐 級減小，也就是按反濾層分層鋪砌。所述的填料上附有微生物及輪蟲類生物，所 附的微生物及輪蟲類生物是由試驗室內培養在工程現場接種后進行培養、繁殖。
本發明涉及的是對于被污染的水體如天然河流、河溝、城市內河、天然湖泊、 城市公園內湖和廣大農村的面源污染進行治理，并可恢復水質自凈能力的設備 ——水質自凈能力遞增器。可將進入河、湖被污染的水和廣大農村的面源污染的 水引入水質自凈能力遞增器，其出水就能被處理為排放一級A標準(《城鎮污水 處理廠污染物排放標準》GB18918-2002)或地水表III類水，恢復天然水體的水 質自凈能力，達到可持續地恢復天然水體的水質自凈能力和恢復生態目的。屬于 水環境恢復生態和污水處理技術領域。
有益效果
1.本發明設計的水質自凈能力遞增器的長度和寬度加大后，將填料大卵石
PVC湍球沿橫向嵌砌成排，每兩排間隔lcm形成集水細溝，通到縱向的集水廊 道，形成了類似"井點"(基坑排水遇到流沙使用)集水細溝為支管，集水廊道 為干管，在虹吸大流量的情況下保證很快被虹吸吸干護岸中的水。保證了在增加 了的水質自凈能力遞增器的長度和寬度的情況下依然能夠保證有足夠的虹吸強度。
2. 本發明設計的增氧機，即增氧機中的虹吸管為若干米長呈扁形彎管狀的 PVC材料鑄制成，扁形彎管長度加長后，就會因為地轉力形成旋渦而破壞虹吸， 在若干米長呈扁形彎管出水口的下部設計有克服地轉力的水輪機尾水裝置。
3. 本發明充分利用了大氣復氧雙膜理論中的水中溶解氧增加率與比表面面 積成正比的規律。水箱設計每層一個單元模塊長度為10m 12m，寬度為 2.0m 2.5m，高度為0.30m，共計6層，其中填料可應用卵石、黃砂分層鋪砌， 并順序按大卵石、中卵石、小卵石、粗砂和細砂鋪砌，其比表面面積可達600m2， 也可用PVC湍球。通過滲流運動和水力學的虹吸運動可增加7m負壓的勢能并 轉化為動能，進行大氣復氧，不需鼓風曝氣再耗能，不需運行費用，造價也低， 且無噪音，無泡沫，不投藥，無二次污染，不堵塞，污泥量小。可抗沖擊負荷， 長期停運后也能很快恢復。
4. 工藝簡單，全部自控無需專人管理。只要將廣大農村的面源來水攔截進 入截污水溝，通過起博器進入增氧生態護岸，則直接運行費用可不需一分錢。或 者將已經污染的河、湖污水用一個水泵將污水泵入截污水溝，這時直接運行費用 僅為一個水泵的電費，出水即自動達到設計要求如排放一級B標準、排放一級A 標準、地表水III類標準。
5. 因地制宜進行處理a.若占地限制，則可向空間發展，改用水泵將污水 泵入，即改裝為水力增氧自凈屏處理設備；b.在城市生態景觀小區，則可將生 態護岸的表層種植草皮或綠化。亦可用來搞活生態景觀小區水景的秀麗，創造一 個具有優美的自然景觀的和諧社會。
6. 處理規模大、小都可以適用。由于是利用水力勢能增氧，處理規模的放 大或縮小都不能在垂直方向放大或縮小，水的水力勢能下去以后就上不來了。因 此只能是單元模塊在水平方向前后左右進行并聯放大或縮小。
圖l是本發明的河、湖的增氧生態護岸斷面結構示意圖。 圖2是本發明的河、湖的增氧生態護岸主視圖
圖中1是污水、2是截污水溝、3是起搏器、4是增氧生態護岸、5是增氧機、 6是擴散器。
具體實施例方式
下面對照附圖對本發明的結構進行進一步的說明。
在天然河流、城市內河、天然湖泊和城市公園內湖已經渠化了的護岸如漿砌 塊石或砼的護岸與土岸即岸坡結合部分挖開，建立水質自凈能力遞增器。
一種水質自凈能力遞增器，包括增氧機5和增氧生態護岸4，增氧生態護岸 4由若干單元模塊組成，每個單元模塊分層鋪設，每一層為一個水箱，在水箱中 設有填料，在每層水箱的端部設有增氧機4，增氧機4內設有虹吸管，虹吸管吸 水口設置在增氧機4的下部入口處，虹吸管4的吸水口距水箱底25mm處，增氧 機4的虹吸管頂部低于增氧機4機頂5cm，所述的增氧生態護岸4的每個單元模 塊分為6層，每層水箱長度為10m 12m，寬度為2.0m 2.5m，每層的高度為30cm， 每層用填料按反濾層分層鋪砌，水箱底填料沿橫向嵌砌成排，每兩排間設有間隙， 形成集水細溝，集水細溝通到縱向的集水廊道，本層水箱端部增氧機中虹吸管的 出水口通入下一層水箱的集水廊道，每層水箱的增氧機的虹吸管的吸水口設于集 水廊道上，第一層的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余層的集水廊道承接 上一層增氧機虹吸管的出水。
增氧生態護岸的一個單元模塊長度一般為10m 12m，寬度為2.0m 2.5m， 設計層數為6層，每層的高度為30cm，每層寬度為2.15m，凈寬為1.50m是比 較合適的寬度。從砼基礎開始向上，每30cm —層的增氧生態護岸也就是反濾層， 其結構最底部為3cm厚水泥砂漿上嵌砌5cm 7cm的大卵石也可用PVC湍球， 將大卵石或PVC湍球沿橫向嵌砌成排，每兩排間隔lcm形成集水細溝，通到縱 向的集水廊道，向上再鋪砌填料，由下向上按照直徑由大到小鋪砌，即中卵石、 小卵石、粗砂和細砂順序按反濾層分層鋪砌，總共高度為30cm，填料數量由去 除負荷控制。按照這樣的結構逐層鋪砌到第6層頂部，再鋪砌3cm厚水泥砂漿 后即回填土，上覆草皮或當地植物或農作物。這樣的設置形成了類似"井點"， 集水細溝為支管，集水廊道為干管，在虹吸大流量的情況下，也能保證很快被虹 吸吸干增氧生態護岸中的水。
增氧機4的虹吸管是由若干米長呈扁形彎管狀的PVC材料鑄制成，在扁形 彎管出水口的下部設有克服地轉力的水輪機尾水裝置。這樣就可以避免因為虹吸 管長度加長后，因為地轉力形成漩渦而破壞虹吸。增氧機安裝于增氧生態護岸每
6個單元模塊的每層水箱的兩端。
增氧生態護岸的填料上所附的微生物及輪蟲類生物是由試驗室內培養在工 程現場接種后進行培養、繁殖。
工作過程污水l來自廣大農村的面源污染，進入截污水溝2。讓污水l流 向截污水溝2的下游一端，進入起博器3。讓涓涓細流的農村面源或大雨形成的
農村面源，在起博器3中形成大水量的脈沖，排入增氧生態護岸單元模塊的第一
層中。該污水先流入集水廊道，并通過填料沿縱向嵌砌形成的集水細溝，形成均 勻的上升，污水自下而上運動，且其中攜帶的懸浮物自下而上被截留，其中水位
上升到增氧機中的虹吸管頂部，并超過后，則產生虹吸，增加7m負壓。由于虹 吸管的吸水口在集水廊道之中距底部25mm，以很大的流速，7.3m水頭，吸干集 水廊道中的污水，整個增氧生態護岸中的污水很通暢地自上而下由小孔隙向大孔 隙流動，流入集水細溝，通到橫向的集水廊道排入下一層增氧生態護岸，這也是 每一層填料不堵塞的原因，同時將空氣吸入填料的孔隙之中，空氣沿大顆粒孔隙
向小顆粒孔隙自下而上地與所有填料中的水膜相接觸而進行大氣復氧，使得填料 表面的水膜中溶解氧迅速增加。當每一層的污水被吸干后，虹吸自動斷開，且有 一段間歇時間，故使得填料中水膜的大氣復氧時間很充分，又由于水膜很薄，其 中的溶解氧很快向飽和值接近，故適宜填料表面生物膜中好氧微生物生長、繁殖， 并很快分解污水。
由于污水的不斷進入，該層的水位又上升，再次虹吸，周而復始，并且自上 一層向下一層，逐層傳遞，每傳遞一層，污水中的溶解氧增加一次，它是遞增的， 同時填料上所附微生物也要分解污水一次，填料上所附微生物的數量也要增加一 次，分解污水的能力也是遞增的，故稱為"水質自凈能力遞增器"，至底層通過二 沉池，將攜帶的懸浮物沉淀，上清液出水時再通過擴散器6均勻地排入河、湖之 中。通過6層增氧生態護岸處理后，去除了COD和氮、磷，即可達排放一級A 標準或地表水III類水質或水源水，恢復天然水體的水質自凈能力。
權利要求
1.一種水質自凈能力遞增器，包括增氧機和增氧生態護岸，增氧生態護岸由若干單元模塊組成，每個單元模塊分層鋪設，每一層為一個水箱，在水箱中設有填料，在每層水箱的端部設有增氧機，增氧機內設有虹吸管，虹吸管吸水口設置在增氧機的下部入口處，虹吸管的吸水口距水箱底25mm處，增氧機的虹吸管頂部低于增氧機機頂5cm，其特征在于，所述的增氧生態護岸的每個單元模塊分為6層，每層水箱長度為10m～12m，寬為2.0m～2.5m，每層的高度為30cm，每層用填料按反濾層分層鋪砌，水箱底填料沿橫向嵌砌成排，每兩排間設有間隙，形成集水細溝，集水細溝通到縱向的集水廊道，本層水箱端部增氧機中虹吸管的出水口通入下一層水箱的集水廊道，每層水箱的增氧機的虹吸管的吸水口設于集水廊道下部，第一層的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余層的集水廊道承接上一層增氧機虹吸管的出水。
2. 如權利要求1所述的水質自凈能力遞增器，其特征在于，所述增氧機的 虹吸管為若干米長呈扁形彎管狀的PVC材料鑄制成，在扁形彎管出水口的下部 設有克服地轉力的水輪機尾水裝置。
3. 如權利要求1所述的水質自凈能力遞增器，其特征在于，所述的增氧生 態護岸的兩端各設有一個增氧機。
4. 如權利要求1所述的水質自凈能力遞增器，其特征在于，所述的填料是 大卵石、中卵石、小卵石、粗砂和細砂或PVC湍球，填料數量由去除負荷控制。
5. 如權利要求1所述的水質自凈能力遞增器，其特征在于，每層用填料按 反濾層分層鋪砌，具體方法是最底部為3cm厚水泥砂漿上嵌砌直徑5cm 7cm的 填料，將填料沿橫向嵌砌成排，每兩排間隔lcm形成集水細溝，通到縱向的集 水廊道，向上再鋪砌填料，由下到上填料的直徑逐級減小，也就是按反濾層分層 鋪砌。
6. 如權利要求l所述的水質自凈能力遞增器，其特征在于，所述的填料上 附有微生物及輪蟲類生物，所附的微生物及輪蟲類生物是由試驗室內培養在工程 現場接種后進行培養、繁殖。
全文摘要
本發明公開了一種水質自凈能力遞增器，包括增氧機和增氧生態護岸，增氧生態護岸每個單元模塊為6層水箱，每層內設填料，下部設集水廊道，端部設有增氧機，增氧機內虹吸管的吸水口設在集水廊道下部。每層水箱長為10m～12m，寬為2.0m～2.5m，每層的高度為30cm，每層用填料按反濾層分層鋪砌，水箱底填料沿橫向嵌砌成排，每兩排間設有間隙，形成集水細溝，集水細溝通到縱向的集水廊道，本層水箱端部增氧機中虹吸管的出水口通入下一層水箱的集水廊道，每層水箱的增氧機的虹吸管的吸水口設于集水廊道下部，第一層的集水廊道承接由起博器下泄的污水，其余層的集水廊道承接上一層增氧機虹吸管的出水。將勢能通過虹吸轉化為動能進行大氣復氧，不需曝氣。
文檔編號C02F3/32GK101585605SQ200910032089
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者丁訓靜, 陳鳴釗 申請人:河海大學