1.本发明涉及城市淹没排口溢流污染末端净化技术领域，具体涉及一种用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置。
背景技术：2.随着我国黑臭水体治理措施加大，许多城市水体晴天消除了黑臭，雨天溢流污染逐渐成为了黑臭水体治理最大难关。目前，我国大多数老城区仍然保留合流制排水系统，降雨发生后，当管道流量超过截流干管输送能力，多余雨污合流污水溢流排入受纳水体，造成水体黑臭。据调查，我国南方部分城市雨季溢流排放cod高达1200mg/l，均值高达540mg/l。因此，排水系统溢流污染问题解决亟待。
3.国内外针对溢流污染的控制主要从源头控制、过程调蓄与末端处理三方面入手。然而，在高度现代化城市区域或老城区，源头控制与过程调蓄均需大范围破土施工，存在征地、部门协调及管线迁改等问题，末端净化成为溢流污染控制必要手段。清华大学李思远采用悬浮快滤装置对溢流污染进行末端处理，在不同实验条件下对悬浮物的平均去除率为16.44-46.33％，对cod的平均去除率为5.09％-34.01％，对总磷的平均去除率为7.78％-32.19％，对氨氮的去除率为2.46％-10.45(李思远，合流制管网污水溢流污染特征及其控制技术研究[d].清华大学，2015)。安徽建筑工业学院李玲霞采用压力式旋流分离器处理溢流污水对cod、悬浮物的平均去除率分别为35.2％和47.4％(李玲霞，雨天溢流污染分析及旋流分离工艺技术研究[d].安徽建筑工业学院，2012)。
[0004]
目前，末端控制技术包括设置旋流分离器或快速过滤池等均主要存在以下问题：1)对溶解性污染的去除效果有限；2)占地面积较大，装置复杂，建设及运维成本较高。因此，开发高效、便捷的溢流污染末端净化装置至关重要。
技术实现要素：[0005]
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种高效、便捷的城市淹没排口溢流污染末端净化装置，使合流污水从排水口排出后能够被快速净化，保障受纳水体水质安全。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
[0007]
一种用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，所述排污口设于河道驳岸挡墙上，所述净化装置包括：
[0008]
原位净化模块，所述原位净化模块以半包围形式布置于所述排污口出口侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中溶解性污染物进行快速降解，作为污水外排必经的第一级净化结构；
[0009]
过滤净化模块，所述过滤净化模块以半包围形式布置于所述原位净化模块外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中悬浮性污染物进行有效吸附，作为污水外排必经的第二级净化结构；
[0010]
生态湿地模块，所述生态湿地模块以半包围形式布置于所述过滤净化模块外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水水质进一步净化，作为污水外排必经的第三级净化结构；以及
[0011]
消能模块，所述消能模块以半包围形式布置于所述生态湿地模块外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，所述消能模块能够允许经所述生态湿地模块净化后的水外排，所述消能模块高程高于常水位。
[0012]
优选的是，所述原位净化模块包括高效生态浮床和微孔曝气设备，所述高效生态浮床包括浮床载体、固定所述浮床载体的定位组件、固定于所述浮床载体上的生态修复植物，所述微孔曝气设备固定于河床底。
[0013]
进一步优选的是，所述定位组件包括固定于河床底的定位钢桩和定位石、连接定位钢桩与浮床载体以及连接定位石与浮床载体的定位绳。
[0014]
进一步优选的是，所述生态修复植物包括水生植物和碳素纤维草，所述水生植物固定于所述浮床载体上且处于水面以上，所述碳素纤维草固定于所述浮床载体上且处于水面以下。
[0015]
更进一步优选的是，所述水生植物为黄花鸢尾、香蒲或水生美人蕉。
[0016]
优选的是，所述过滤净化模块包括格宾网和装载于格宾网内的过滤净化填料，所述过滤净化模块高程高出常水位。
[0017]
进一步优选的是，所述过滤净化填料包括卵石、砾石及活性炭。
[0018]
优选的是，所述生态湿地模块包括铺设于河床底的缓释氧材料、铺设于缓释氧材料顶面的种植土以及种植于种植土上的挺水植物。
[0019]
进一步优选的是，所述缓释氧材料包括质量分数10-15％过氧化钙、20-25％钠基膨润土、1-3％磷酸二氢钾、40-45％沸石与10-15％聚乳酸。
[0020]
优选的是，所述消能模块为圆弧形，由格宾石笼组成。
[0021]
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0022]
1、通过圆弧形消能模块形成安全区，能够保护原位净化、过滤及生态湿地等溢流污染削减措施不受洪水期水流冲刷的影响，且弧形设计能够最大限度降低对洪水的阻滞，减小其对河道过洪能力的影响。
[0023]
2、通过原位净化模块、过滤净化模块及生态湿地，能够实现溢流污染多级深度控制，圆弧形过滤净化模块及生态湿地也能最大限度地增加与溢流污水的接触面，提高净化效能。
[0024]
3、通过采用缓释氧材料作为生态湿地底质，能够持续降解水中污染物，同时防治污染物沉积形成新的内源污染。
附图说明
[0025]
图1是本发明一种城市淹没排口溢流污染末端净化装置构建平面示意图；
[0026]
图2是本发明一种城市淹没排口溢流污染末端净化装置构建剖面示意图；
[0027]
图3是本发明的原位净化模块的结构示意图；
[0028]
图4是本发明格宾网示意图。
[0029]
图中标号：1、原位净化模块；2、过滤净化模块；3、生态湿地模块；4、消能模块；5、高
效生态浮床；6、微孔曝气设备；7、浮床载体；8、定位钢桩；9、定位石；10、定位紧固件；11、定位绳；12、水生植物；13、碳素纤维草；14、格宾网；15、过滤净化填料；16、缓释氧材料；17、种植土；18、挺水植物；19、格宾石笼。
具体实施方式
[0030]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0031]
如图1-4所示，本发明提供一种用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，所述排污口设于河道驳岸挡墙上，所述净化装置包括：
[0032]
原位净化模块1，所述原位净化模块1以半包围形式布置于所述排污口出口侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中溶解性污染物进行快速降解，作为污水外排必经的第一级净化结构；
[0033]
过滤净化模块2，所述过滤净化模块2以半包围形式布置于所述原位净化模块1外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中悬浮性污染物进行有效吸附，作为污水外排必经的第二级净化结构；
[0034]
生态湿地模块3，所述生态湿地模块3以半包围形式布置于所述过滤净化模块2外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水水质进一步净化，作为污水外排必经的第三级净化结构；以及
[0035]
消能模块4，所述消能模块4以半包围形式布置于所述生态湿地模块3外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，所述消能模块4能够允许经所述生态湿地模块3净化后的水外排，所述消能模块4高程高于常水位。
[0036]
其中，所述原位净化模块1外侧边缘为圆弧形，其包括高效生态浮床5和微孔曝气设备6，位于排污口正前方；所述高效生态浮床5包括浮床载体7、固定所述浮床载体7的定位组件、固定于所述浮床载体7上的生态修复植物；所述微孔曝气设备6固定于河床底，所述微孔曝气设备6对应布置于所述浮床载体7下方；所述浮床载体7材质为聚酯纤维。
[0037]
进一步地，所述定位组件包括固定于河床底的定位钢桩8和定位石9、连接定位钢桩8与浮床载体7以及连接定位石9与浮床载体7的定位绳11；定位绳11与定位钢桩8和定位石9之间分别采用定位紧固件10固定连接。
[0038]
进一步地，所述生态修复植物包括水生植物12和碳素纤维草13，所述水生植物12固定于所述浮床载体7上且处于水面以上，所述碳素纤维草13固定于所述浮床载体7上且处于水面以下；其中所述水生植物12为黄花鸢尾、香蒲或水生美人蕉；所述碳素纤维草13单根全长0.65m，每平米设置6根。
[0039]
其中，所述过滤净化模块2为圆弧形，其包括格宾网14和过滤净化填料15；所述格宾网14尺寸为0.5m*0.5m*0.25m，网径小于20mm；所述过滤净化填料15装载于格宾网14内，通过层层叠加的方式形成过滤净化模块2；所述过滤净化模块2高程高出常水位20cm。
[0040]
进一步地，所述过滤净化填料15包括卵石、砾石及活性炭，能够对悬浮性污染物进
行有效吸附。
[0041]
其中，所述生态湿地模块3为圆弧形，其包括铺设于河床底的缓释氧材料16、铺设于缓释氧材料16顶面的种植土17以及种植于种植土17上的挺水植物18，能够对水质进行进一步净化。
[0042]
进一步地，所述缓释氧材料16包括质量分数10-15％过氧化钙、20-25％钠基膨润土、1-3％磷酸二氢钾、40-45％沸石与10-15％聚乳酸；其中，所述过氧化钙为释氧剂，遇水反应释放氧气；所述钠基膨润土与沸石为填充剂，能够增加缓释氧材料重量，吸附沉积物中污染物；所述磷酸二氢钾能够调节缓释氧材料周围微环境ph；所述聚乳酸为包埋材料，能够减少过氧化钙与水的接触面积，降低释氧速率。
[0043]
所述缓释氧材料16的铺设高度为0.15-0.2m，所述种植土17铺设高度为0.05-0.1m；挺水植物18可以选择花叶芦竹或芦苇。
[0044]
其中，所述消能模块4为圆弧形，由格宾石笼19组成；所述格宾石笼19尺寸为1m*1m*0.4m，所述格宾石笼19内块石尺寸100-150mm，所述消能模块4高出常水位20cm，可以保障原位净化模块1、过滤净化模块2和生态湿地模块3不受洪水期水流冲刷的影响。
[0045]
表1展示了某平原水网城市沿河淹没排口在2021年7月的1场降雨(总降雨量51.6mm，历时2.25小时)期间不同监测时段溢流污水中污染物指标(cod、总磷、氨氮、悬浮物)浓度与经过原位净化模块、过滤净化模块、生态湿地模块处理后污染物指标浓度对比。实验中cod含量采用快速消解分光光度法(hj/t399-2007)测定，总磷含量采用钼酸铵分光光度法(gb 11839-89)测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法(hj 535-2009)测定，悬浮物采用重量法(gb11901-89)测定。
[0046]
表1经本发明处理前和处理后的水质检测数据
[0047][0048][0049]
根据监测结果，使用本发明的溢流污染中cod的平均去除率为24.8％，总磷的平均去除率为40.2％，氨氮的平均去除率为35.1％，悬浮物的平均去除率达60.6％。
[0050]
在本发明中，通过在溢流排口前设置原位净化模块1、过滤净化模块2、生态湿地模块3实现对溢流污染中溶解性污染物与非溶解性污染物的多级深度控制和持续性原位削减，最大限度地提高了污水净化效能，同时圆弧形消能模块4能够形成安全区，保护原位净化模块1、过滤净化模块2及生态湿地模块3不受洪水期水流冲刷的影响，且弧形设计能够最大限度降低对洪水的阻滞，减小其对河道过洪能力的影响。
[0051]
以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似的方法替代，这些也应视作本发明的保护范围。
技术特征：1.一种用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于，所述排污口设于河道驳岸挡墙上，所述净化装置包括：原位净化模块(1)，所述原位净化模块(1)以半包围形式布置于所述排污口出口侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中溶解性污染物进行快速降解，作为污水外排必经的第一级净化结构；过滤净化模块(2)，所述过滤净化模块(2)以半包围形式布置于所述原位净化模块(1)外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中悬浮性污染物进行有效吸附，作为污水外排必经的第二级净化结构；生态湿地模块(3)，所述生态湿地模块(3)以半包围形式布置于所述过滤净化模块(2)外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水水质进一步净化，作为污水外排必经的第三级净化结构；以及消能模块(4)，所述消能模块(4)以半包围形式布置于所述生态湿地模块(3)外侧并与所述河道驳岸挡墙紧密连接，所述消能模块(4)高程高于常水位。2.根据权利要求1所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述原位净化模块(1)包括高效生态浮床(5)和微孔曝气设备(6)，所述高效生态浮床(5)包括浮床载体(7)、固定所述浮床载体(7)的定位组件、固定于所述浮床载体(7)上的生态修复植物，所述微孔曝气设备(6)固定于河床底。3.根据权利要求2所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述定位组件包括固定于河床底的定位钢桩(8)和定位石(9)、连接定位钢桩(8)与浮床载体(7)以及连接定位石(9)与浮床载体(7)的定位绳(11)。4.根据权利要求2所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述生态修复植物包括水生植物(12)和碳素纤维草(13)，所述水生植物(12)固定于所述浮床载体(7)上且处于水面以上，所述碳素纤维草(13)固定于所述浮床载体(7)上且处于水面以下。5.根据权利要求4所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述水生植物(12)为黄花鸢尾、香蒲或水生美人蕉。6.根据权利要求1所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述过滤净化模块(2)包括格宾网(14)和装载于格宾网(14)内的过滤净化填料(15)，所述过滤净化模块(2)高程高出常水位。7.根据权利要求6所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述过滤净化填料(15)包括卵石、砾石及活性炭。8.根据权利要求1所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述生态湿地模块(3)包括铺设于河床底的缓释氧材料(16)、铺设于缓释氧材料(16)顶面的种植土(17)以及种植于种植土(17)上的挺水植物(18)。9.根据权利要求8所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述缓释氧材料(16)包括质量分数10-15％过氧化钙、20-25％钠基膨润土、1-3％磷酸二氢钾、40-45％沸石与10-15％聚乳酸。10.根据权利要求1所述的用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，其特征在于：所述消能模块(4)为圆弧形，由格宾石笼(19)组成。
技术总结本发明公开一种用于城市淹没排污口溢流污染末端净化装置，排污口设于河道驳岸挡墙上，净化装置包括：原位净化模块以半包围形式布置于排污口出口侧并与河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中溶解性污染物进行快速降解；过滤净化模块以半包围形式布置于原位净化模块外侧并与河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水中悬浮性污染物进行有效吸附；生态湿地模块以半包围形式布置于过滤净化模块外侧并与河道驳岸挡墙紧密连接，用于对污水水质进一步净化；消能模块以半包围形式布置于生态湿地模块外侧并与河道驳岸挡墙紧密连接，消能模块高程高于常水位。本发明的净化装置高效、便捷，使合流污水从排水口排出后能够被快速净化，保障受纳水体水质安全。纳水体水质安全。纳水体水质安全。
技术研发人员：罗坤 马方凯 吴从林 孙凌凯 吴波 王佳伶 李逸之 孟军
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/7/5
