專利名稱：城市污水污泥全面無(wú)廢利用系統(tǒng)工程法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種城市污水和污泥的全面無(wú)廢利用方法，屬于環(huán)境工程技術(shù)和園林工程技術(shù)。
每個(gè)城鎮(zhèn)特別是大城市每年排放的污水量和形成的污泥量都很大，除工業(yè)污水外，它的污水污泥量最大。目前各國(guó)對(duì)城市污水的處理主要用生化方法，但此法的建廠和輸水工程的投資及占地均很大，且存在二次污染—會(huì)產(chǎn)生大量污泥。例如，沈陽(yáng)市即年產(chǎn)干污泥約80萬(wàn)m3。在花錢處理污水的同時(shí)，城市綠地缺水少肥，每年又用水噴灌市區(qū)綠地，既消耗清潔水源浪費(fèi)熱能(生活污水溫度較高，沈陽(yáng)市的排污渠在嚴(yán)冬亦不凍)，又花噴水車等費(fèi)用。在干旱地區(qū)，如北京等城市，由于冬季土壤過(guò)度干燥，草株不能越冬，草坪得年年重植。
本發(fā)明提供一種全面利用城市污水和污泥的方法。其原理是城市污水中含有大量有機(jī)質(zhì)和濃度不高的無(wú)機(jī)成分，這水和所含污染物正是園林植物所需要的，所含熱量可用于提高冬季地溫。園林植物及街旁樹是用于觀嘗和清潔、濕化空氣的，其有機(jī)體并不進(jìn)入食物鏈，所以除放射性水外(放射源及其污水環(huán)保部門有嚴(yán)格管理排放標(biāo)準(zhǔn)，故城市污水中實(shí)際不存在超標(biāo)放射性)，都可用于綠地灌溉。污泥中有機(jī)物高達(dá)60％左右，其中的有機(jī)物可放出一定熱能，其無(wú)機(jī)物主要為粘土、粉砂等成分，所以它可為制磚提供部份熱量和原料。至于污泥中所含大量水分，正是制磚坯原料時(shí)所需要的。這里所指磚坯原料主要為城市垃圾和電廠粉煤灰等固體廢棄物，它們都較干燥，在用它們制坯前需要加大量水和粘土，才能增加粘性并造型(詳見申請(qǐng)人的另一發(fā)明專利“粉煤灰城市垃圾和污泥全面無(wú)廢利用法”，申請(qǐng)?zhí)?5118484.9)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將排水渠建成階梯狀，全渠可根據(jù)需要，建幾個(gè)到幾十個(gè)這樣的階梯。

圖1和圖2為相鄰2個(gè)階梯渠段的縱向剖面和平面示意圖。圖中1、2和3為隔水跌水閘，4為混凝土渠底，5為鋪于渠底之上、帶一系列小孔之玻璃纖維樹脂質(zhì)的縱向波紋板，小孔上可種植藻類(小孔及藻類均未畫出)，6為集污泥角錐池，7為向地下礫石層和土層導(dǎo)水、滲水的管道，8為礫石層(它不位于渠內(nèi)，畫于此，便于顯示其與渠底水位的關(guān)系)，其下鋪防漏的厚層塑料布。礫石層厚度的上界略高于水位11，下界不低于水位10；礫石層的礫石徑由底到頂逐漸增大，礫石層之上可鋪粗砂、中砂；更往上則為一般土壤。10為污泥角錐池水位，11為正常低水位，12為正常高水位，13為溢流水位。圖2中14為渠堤，堤頂應(yīng)高于溢洪水位13約0.5m，可與洪水位平行，呈階梯狀，或與堤旁綠地同步起伏。
圖3為渠堤視圖(圖2的軸向剖面)，圖中15為渠堤的主體，16為渠堤的最低層，它由一系列特型砌塊砌成，17為砌塊的側(cè)視圖，它的上、下和背部構(gòu)成形，另一側(cè)為加強(qiáng)承重能力的支撐園柱。18為它的背側(cè)(與礫石層接觸的一側(cè))視圖，它有寬度為1～2cm的3條豎縫，起格柵的作用，它阻擋礫石于堤內(nèi)，防止高水位時(shí)大的漂浮物進(jìn)入礫石層；通過(guò)豎縫，低水位時(shí)可使礫石層接受溢流水，并使礫石層未充滿水的部分與大氣連通，使礫石層處于氧化環(huán)境，有利于好氧和兼性厭氧微生物的生長(zhǎng)和掛膜。豎縫下沿略高于渠底。特型砌塊豎縫的高度略高于礫石層的厚度，其19為導(dǎo)水管(7)橫斷面示意圖，20為導(dǎo)水管上的塑料管，21為填穿于塑料管內(nèi)的親水性很細(xì)的有機(jī)纖維束，導(dǎo)水管上有這樣的塑料管孔若干排，其直徑為1-2cm，有機(jī)纖維束可將導(dǎo)水管內(nèi)的水通過(guò)毛細(xì)作用將水向上引到土壤中，供給植物根部。塑料管孔排之間，可有1-2cm的小孔，通過(guò)它們可將管內(nèi)的水和空氣滲入礫石層。22為安裝好的導(dǎo)水管口，23為管口擋板，其上有約1/3園周的空缺，是水溢流和空氣進(jìn)入導(dǎo)水管(7)的通道。此擋板可拆下，這時(shí)人員可進(jìn)入導(dǎo)水管清除沉淀物。24為固定于渠堤的隔水跌水閘(1)的槽鋼，其上的25為可使隔水跌水閘的兩翼沿虛線所示作0-90°旋轉(zhuǎn)的軸(26)的上、下滑移槽。
圖4為隔水跌水閘的設(shè)計(jì)示意圖。圖中26為跨越渠道，兩端可在兩岸的滑移槽上、下滑移的軸。軸兩端有套置于近軸端的密閉防水的軸承，它分別與擋水進(jìn)水板27和跌水排水板28相連接，使兩者可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)同處水平或垂直位置，或兩者之一處于適當(dāng)位置。軸的兩端有橡皮套，它使軸與滑移槽(25)緊密接觸，起防漏作用。29為水平溢流口，30為渠段疏干口(最低排水口)，31至35為相互平行、水平成排密集的跌水(曝氣)小孔。軸(26)可通過(guò)方扣螺桿36升降。當(dāng)它處于圖示的軸高度和兩翼位置時(shí)，即為打開閘門，這只用于洪水很大、渠道排水能力達(dá)極限時(shí)。處于圖示高度、擋水進(jìn)水板處于垂直且密封良好時(shí)，渠段水位升高到溢流口位置為止，溢流口泄水；擋水進(jìn)水板不垂直(不密封)，跌水排水板上的小孔即起曝氣作用。當(dāng)軸(26)下降到不同位置，起作用小孔排數(shù)減少。37為供支架38滑移的導(dǎo)軌，其下各有滑行用的輪子39和40。在軸(26)上方有門形框跨越兩岸，在方扣螺桿之正上方有與之配合之螺母連桿與手輪(圖中均未畫出)，擰轉(zhuǎn)它可使軸升降，從而使擋水板和跌水板處于任何位態(tài)和高度。為使擋水板和跌水板起應(yīng)有的作用，這兩板的下緣各有橡皮墊41，兩端亦各有這樣的橡皮墊。當(dāng)擋水板27旋轉(zhuǎn)向下時(shí)，可被兩岸的槽鋼(24)固定、密封。當(dāng)?shù)宕怪毕蛳聲r(shí)，它亦可固定于槽鋼(24)并密封，這時(shí)擋水板應(yīng)離開閘底座42適當(dāng)距離，以讓水通過(guò)。在這過(guò)水空間，應(yīng)設(shè)可旋轉(zhuǎn)的格柵43。44為可轉(zhuǎn)動(dòng)與擋水板跌水板同厚度的行人板。
當(dāng)擋水板和跌水板兩者或其中之一，或連軸一起下降時(shí)，分別位于兩岸的4個(gè)靠背椅式支架(38)可向中間滑動(dòng)，構(gòu)成或窄(只用支架38上的行人板44)或較寬(用支架38上的行人板44和擋水板與跌水板之一)的有欄桿的跨渠橋。為防止機(jī)動(dòng)車上橋(免超重)，此橋兩端應(yīng)設(shè)不能行機(jī)動(dòng)車的臺(tái)階。
圖1中的9為原始地平線(水平線)。當(dāng)?shù)匦卧计露仍?‰左右時(shí)，由于它與渠底坡度相近，挖渠的土方量最少，挖出的土方可建成比原地面較高之綠地。當(dāng)?shù)匦谓谒?、且渠長(zhǎng)、渠段多或集水范圍大時(shí)，要保持渠底坡度，土方工程量就會(huì)很大。為避免渠底很深或很高(這樣不安全)，對(duì)此就應(yīng)使渠的下游段適當(dāng)挖低建成人工湖或蓄水池先行集水。上游段則用下游挖出的土方在那里堆成假山，人工造成合適坡度。當(dāng)污水量大或污染物含量高，需要很長(zhǎng)渠道時(shí)，可分段提高水位，以免假山過(guò)高。在嚴(yán)寒地區(qū)，可在上凍前將水蓄到洪水位，封凍后，冰層下之水也可以處理，但效果較差。這時(shí)要在蓄水池建水泵房，鋪設(shè)蓄水池到假山區(qū)的管道，用泵提高水位，使污水由上而下地流動(dòng)凈化和灌溉。當(dāng)污水量不足時(shí)，還可開泵將水循環(huán)，使生化處理和灌溉作用不致中止。為保證安全，渠堤頂?shù)降椎纳疃炔怀^(guò)3m，渠底平常水深不超過(guò)1加，因此渠段長(zhǎng)可在300m左右。污泥角錐池(6)的深度亦不宜太深，且其上應(yīng)有格狀塑料網(wǎng)剛性框罩，防止人員跌入溺水。
礫石層(8)的分布范圍可呈各種形態(tài)，其供水能力最強(qiáng)。因此，其上可種深根喜濕之樹木和草本花卉；亦可在其上鋪以塑料布，在塑料布上打洞，將塑料管親水纖維束通過(guò)此洞將污水引向正上方或偏上方較遠(yuǎn)處。離這些地帶較遠(yuǎn)、較淺的土壤，含水量漸減，可種淺根，喜干的木本和草木花卉。這就實(shí)現(xiàn)對(duì)污水成分和熱量的利用，使水在處理過(guò)程同時(shí)利用(減少)水量，使流到貯水池的水質(zhì)提高、達(dá)標(biāo)，貯、泄的水量大為減少。礫石表面和縱向波紋板上的生物膜，起生物轉(zhuǎn)盤所起的凈水作用?？v向波紋板上種植之藻類可吸收污水中的無(wú)機(jī)成分，跌水板的小孔跌水起曝氣作用，所以它們的綜合作用可有效去除污水中的有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
為使凈水效果良好，渠內(nèi)流水水位宜低不宜高；對(duì)礫石層供、排水是交替進(jìn)行的，使礫石層及其孔隙水有足夠的空氣(氧)。當(dāng)水位處于最低的11時(shí)，礫石層內(nèi)的污水在污泥角錐池地附近排出。供、排水交替的間隔，應(yīng)視礫石透水程度(給排水速度)、微生物需氧程度、水溫、水質(zhì)等因素，經(jīng)試驗(yàn)后確定，并應(yīng)隨季節(jié)而變化，以保證BOD的降解效果最佳。
為防止運(yùn)行過(guò)程礫石層孔隙率降低，盡可能不讓無(wú)機(jī)物進(jìn)入，防止無(wú)機(jī)物在渠道內(nèi)流經(jīng)、凈化和沉淀，故只讓進(jìn)入緩慢溢流水，必要時(shí)中止使用若干天，使好氧微生物膜脫落，以后再重新掛膜，或在雨季水量大、污水污染程度輕時(shí)，使達(dá)到最高洪水位，然后放水到最低水位，這樣可起反沖洗，清除礫石中堵孔污泥的作用。在運(yùn)行數(shù)年后，亦可用專門設(shè)備將堤基的特型砌塊的縫全部堵死，在渠段最下點(diǎn)的出水口壓入高壓空氣，經(jīng)這么吹幾小時(shí)，再由上游到下游，逐個(gè)放開特型砌塊縫，(同時(shí)封閉其它砌塊的縫)，使近堤邊的礫石都得到去除細(xì)小堵塞物，恢復(fù)透水透氣性。
角錐池中的污泥，可定期用污泥泵抽排，由污泥罐車送制磚廠作水源和粘土源。在降雨季節(jié)下大雨前夕，應(yīng)將角錐池和礫石層內(nèi)存水先行排放盡，以便洪水到來(lái)時(shí)它們能儲(chǔ)存部分水量，這可降低和延緩洪峰，減少下游貯水池的泄洪量和延緩泄洪時(shí)間。此法最適用于新區(qū)。在新區(qū)綠地的比例較大，渠道位置和布置可有最佳選擇余地，除考慮地形外，還可選在當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向位置。
本發(fā)明可使城市污水和污泥的成分和熱能得到全面利用，無(wú)二次污染；可將污水處理與城市綠化、風(fēng)景區(qū)建設(shè)結(jié)合，省地省水省能量，可提高地溫和植物養(yǎng)分供給量，增加城市土壤和空氣的濕度，節(jié)省常規(guī)水處理廠的投資與占地；其環(huán)境與社會(huì)效益均很大。本發(fā)明原理正確，方案可行，它經(jīng)工業(yè)試驗(yàn)取得經(jīng)驗(yàn)后可在全國(guó)各城市推廣。
權(quán)利要求
1.城市污水污泥全面無(wú)廢利用系統(tǒng)工程法將污水和污泥中的水、無(wú)機(jī)成分和熱能全部利用，將BOD去除，將水處理工程與城市綠化工程相結(jié)合，其特征為a.利用天然或人工造成的水位差，設(shè)隔水跌水閘，實(shí)現(xiàn)污水自流過(guò)程的分渠段處理；b.綜合運(yùn)用生化和曝氣于污水的同一自流過(guò)程；c.將水處理設(shè)施與為綠地供水、供肥和提高地溫相結(jié)合；d.污水在處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)凈化與減量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，每個(gè)渠段都有鋪設(shè)于渠底的縱向波紋板，其上有可種植水藻的小孔；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，每個(gè)渠段都有具成排小孔的跌水排水板和具有格柵的檔水進(jìn)水板；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，渠堤基礎(chǔ)為具豎縫的特型砌塊組成；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，渠堤近處可根據(jù)綠化需要鋪礫石層，其底鋪設(shè)塑料布，其上鋪小礫、粗砂和中砂，最上方才鋪土壤；
6.渠段上端鋪設(shè)導(dǎo)水管，管口有接受溢流水和空氣的擋板，管體上有小孔排，有的小孔有充填親水有機(jī)纖維的塑料管；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，將渠內(nèi)的水位作正常最高與正常最低的交替變化；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，采用封閉全部通氣空隙，只留一個(gè)空隙，再用高壓空氣壓入礫石層；
9.靠背式支架可移動(dòng)，在多種情況下構(gòu)成有欄桿的跨渠橋；
10.渠段下端設(shè)污泥角錐池。
全文摘要
城市污水污泥全面無(wú)廢利用系統(tǒng)工程法充分利用它們中的水分和無(wú)機(jī)成分及熱能，用綜合方法去除BOD，無(wú)二次污染；將污水處理設(shè)施與城市綠化、風(fēng)景區(qū)建設(shè)相結(jié)合，省水省地省投資省運(yùn)行費(fèi)用。其環(huán)境與社會(huì)效益均很大；對(duì)于大城市新區(qū)和新城市，其效益尤為突出和易于實(shí)現(xiàn)，在地形傾斜地區(qū)，這目標(biāo)更易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)E03F5/14GK1156203SQ9511964
公開日1997年8月6日 申請(qǐng)日期1995年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月4日
發(fā)明者鐘顯亮, 鐘顯華, 鐘顯昭, 鐘音, 鐘黎麗, 馮凌, 楊清武 申請(qǐng)人:鐘顯亮