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专利展播|一种消减排水管网底泥污染的溢流污水处理及调蓄系统
2022-10-22 10:02       来源:《中国给水排水》       作者:       分享:
摘要:专利展播|一种消减排水管网底泥污染的溢流污水处理及调蓄系统
专利名称:一种消减排水管网底泥污染的溢流污水处理及调蓄系统


专利类型:实用新型
专利权人:湖南省建筑科学研究院有限责任公司
湖南菁卉节能科技有限公司
发明人:尹华升 何全 尹文韬 钟柳波 王丹艳 张芳
专利号:ZL202120889577.8
授权时间:2021年12月10日


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01
发明创新点


为弥补传统的溢流排放设施无调蓄功能、溢流调蓄设施无水质净化功能的缺陷,本专利技术将截流、拦渣、底泥沉淀和调蓄功能结合在一起,集成了一个截流、调蓄和水质净化功能于一体的溢流污水快速净化和溢流污水调蓄系统主要创新点如下:
  工艺简洁可靠,不需要复杂的污水水质净化工艺,仅依靠液位和水力控制就可以实现溢流污水的截流、沉淀净化、调蓄、溢流排放等功能

  本专利技术既充分截调蓄污染物浓度较高污水的功能,也有净化溢流污水水质作用。利用调蓄池污染物浓度最高的合流污水或分流制初期雨水收集到调蓄池内,待雨后再送入污水处理厂处理,而降雨中后期的相对污染物浓度较低的溢流污水,在经过格栅、平流沉砂池的净化后,可以去除水中的漂浮垃圾和管道底泥污染物,消减约20%~40%CODSS,以及15%~30%TP,使排入水体中的水质相对清澈和洁净

  建设投资和运行成本较低,由于设备数量少工艺简单无需投加药剂,所以建设投资较省操作简单、运行成本低。




02
应用领域和范围
该技术可广泛应用于城镇水环境改善领域和城市黑臭水体治理领域,还可用于城市排水防涝领域以及海绵城市建设项目领域




03
实施效果
本专利技术已在湖南省沅江市下琼湖黑臭水体治理项目中得到了应用。下琼湖位于沅江市市区,东临洞庭湖,水面面积62.5hm2,为重度黑臭水体,合流制溢流污水排入是水体黑臭的主要原因。在下琼湖黑臭水体治理中,采用本专利技术,在2号排口和12号排口分别建设了有效容积为3200m33000m3的两座消减排水管网底泥污染的溢流污水处理及调蓄系统。项目实施后,溢流排放口的溢流频次由每年50多次降到10多次以内,极大地降低了排入下琼湖的溢流污水中污染物浓度,下琼湖的水质指标均由《地表水环境质量标准》(GB38382002)的劣类水标准提升到类水标准,成功消除了黑臭现象,生态环境得到显著改善。



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04
产业化及市场应用情况

雨天排水系统的溢流污染是我国很多城镇水环境恶化、水体黑臭的重要原因,溢流污染控制是城镇排水行业的难点和痛点,因此本专利技术在城镇水环境治理项目中有广泛的应用前景。

目前,本专利已在沅江市下琼湖黑臭水体治理项目项目中得到推广应用。湖南省建筑科学研究院有限责任公司将本专利技术作为单位的重点推广的专利技术,并将在常德市和长沙市的排水泵站溢流污染消减项目中应用。今后还将继续通过专利许可等方式向国内其他水环境治理项目推广。


05
技术优势
5.1本专利技术原理
根据每次降雨过程的溢流污水的水量污染物浓度变化规律,结合截流、调蓄、拦渣和沉淀来消减溢流污水排放量和溢流污水污染物浓度
 降雨初期因地面冲刷带入较多颗粒污染物以及雨水平时沉积在管道的底泥污染物冲刷出来,导致降雨初期溢流污水中的污染物浓度较高,这部分含有大量底泥污染物的污水直接溢流排入城市水体,是造成水体黑臭的重要原因,因此本专利考虑这部分初期污染物浓度高的污水收集到调蓄池,雨后再排入污水处理厂处理。
 降雨中后期,因管网来水中的污染物浓度降低,溢流调蓄池由液位控制闸门自动关闭,避免调蓄池内污染物浓度较高的污水再次溢流到城市水体。
 降雨中后期,调蓄池关闭后,溢流排放闸门打开,所排放的溢流污水经格栅、平流沉砂池沉淀,可以去除水中的漂浮垃圾和管道底泥污染物。

5.2 技术优势
本专利技术通过通过将截流井、格栅井、平流沉砂池、调蓄池的有机组合,能够有效减少占地,实现截流和调蓄,也能削减洪峰流量降低城市内涝的风险,减少合流制污水排放至受纳水体造成水质恶化而导致水体黑臭的现象,具有集成、高效、节能、减排、低成本等优点,在分流排水系统的初期雨水控制和合流制排水系统的溢流污染控制领域均具有实用价值。
 运行能耗低,不需经过多级提升,仅依靠液位和水力控制就可以实现溢流污水的截流、沉淀净化、调蓄、溢流排放等。
 污染物消减效果明显,可以利用调蓄池污染物浓度最高的初期雨水收集到调蓄池内,待雨后再送入污水处理厂处理。而降雨中后期污染物浓度相对较低的溢流污水,在经过格栅、平流沉砂池的净化后,可以消减约30%~60%的COD和SS,以及20%~30%的TP,污染物消减效果显著。
 建设投资和运行成本较低,由于设备数量少占地面积小、工艺简单,无需投加药剂,所以建设投资较省,运行成本较低。
 改善生态环境,该系统主体采用埋地式,顶部进行绿化,可以提高土地利用价值和改善溢流排放口附近的生态环境。


06
专利运用及保护
6.1专利运用
本专利的所有权单位湖南省建筑科学研究院有限责任公司是一家以设计和咨询为主业的高新技术企业,另一所有权单位湖南菁卉节能科技有限公司是专门从事节能环保行业创新的科技企业,两单位都非常注重专利的运用和保护。湖南省建筑科学研究院有限责任公司将本专利列为重点推广应用的技术之一,重点应用于本单位及上级单位湖南建工集团承接的水环境项目中,用以提升设计服务的附加值,为城镇水环境项目提供更科学的治理方案和技术,产生更好的环境效益。

目前,为更好地运用本专利,两家专利拥有单位已成立溢流污水处理技术攻坚团队,投入资金200万元,计划将本专利转化成相关的一体化成套装置,以拓展该技术的应用场景,降低建设成本。

6.2专利保护
 本专利在授权后按规定缴纳年费,保证专利权在专利授权期内合法有效,最大限度地巩固专利技术的市场竞争优势,扩大市场份额,赢得最大限度的经济效益和社会效益。
 加强专利管理和保护,两家公司公司制定了《关于申请专利的若干规定》《关于签订专利许可合同的注意事项》《科技项目管理办法》等制度,并开展对员工的专利运用和保护的培训活动。
 为更好、更有效地保护本专利,两家专利权拥有单位后续将继续合作,开发与之相关的配套专利,以形成专利池。目前正在计划申报新型截流井、沉淀池和调蓄池等系列专利。


07
效益分析
本专利技术具有良好的经济效益和环境效益。
 经济效益:本专利技术目前已经在湖南省建筑科学研究院有限责任公司的设计项目中应用,为湖南省建筑科学研究有限责任公司的设计项目带来竞争优势,并产生了可观的设计附加值(即专利使用费100余万元)。
 生态环境效益:应用本专利技术可以显著消减进入城市水体的污染物。根据已实施的沅江市下琼湖黑臭水体治理项目情况,通过本专利技术的应用,溢流频次减少了80%以上,即使最终排入下琼湖的溢流污水也得到了较好的快速净化,消减了30%~60%的COD和SS,以及20%~30%的TP,污染物消减效果显著,下琼湖的水质指标均由《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)的劣Ⅴ类标准提升到Ⅳ类标准,成功消除了黑臭现象,生态环境得到显著改善


08
应用前景
雨天分流制排水系统的初期雨水污染和合流制排水系统的溢流污染治理是我国水环境治理中的一个难点,我国大部分城镇都需要开展初期雨水污染和溢流污染治理工作,本专利对初期雨水污染和溢流污染治理具有非常强的针对性和适用性,特别适用于溢流排放口整治项目,具有非常广阔的应用前景。


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