一种河道生态修复系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种河道生态修复系统，依次包括以下步骤：重污染水体的治理、除沼气后轻度污染水体的治理和对微污染水体的长期治理和维护。本发明能够利用太阳能和水中的沼气对水体微泡充氧进行生物治污、得以对河道水网长效生态修复以外，利用生物膜处理法达到长期、可持续的治理、修复和维护河道水网水体质量的功效，同时上层浮体饰以仿真仿生花卉、植物，如睡莲、荷花等，水中的生物填料如同水草一样的水生植物，装点美化河道水网两岸环境。
【专利说明】一种河道生态修复系统
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及水污染治理的【技术领域】，特别是河道生态修复系统的【技术领域】。
【【背景技术】】
[0002]城市乡村遍布河道水网，长期以来，对人们的生产、生活有着至关重要的影响。但是，在经济发展的同时，河道水网正在受到日益严重的污染。污染河道由于长期接纳污水，垃圾沉积于水底，腐烂发酵，使河水变黑发臭，河底往往会形成厚厚的有机堆积物，有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体，即沼气。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷(CH4) 60%~70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。由于沼气的存在，致使河道中鱼虾绝迹，污染日益严重，影响了生活在河道附近人们的身体健康。
[0003]人们多么想重新看到碧水清波，找回可以象从前一样能游泳的河，随着国家对生态环境修复工作的重视，人们生活质量不断提高，对良好的居住环境充满着期待，尤其是江南人民喜好临水而居，渴望能对被污染的河流得到有效的修复治理。河道治污除了截污纳管，不再向河道排污外，对已经被污染的河道进行有效治理修复的重任摆到我们的面前。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种河道生态修复系统，能够利用太阳能和水中的沼气对水体微泡充氧进行生物治污、得以对河道水网长效生态修复以外，利用生物膜处理法达到长期、可持续的治理、修复和维护河道水网水体质量的功效，同时上层浮体饰以仿真仿生花卉、植物，如睡莲、荷花等，水中的生物填料如同水草一样的水生植物，装点美化河道水网两岸环境。
[0005]为实现上述目的`，本发明提出了一种河道生态修复系统，依次包括以下步骤:
[0006]a)重污染水体的治理:首先对重度污染的水体采用水母体结构进行除沼气处理，所述水母体结构包括水母浮体和辅助浮体，所述水母浮体的主体为第一不锈钢浮体，第一不锈钢浮体的一侧安装有推进器，第一不锈钢浮体上方焊接有弧形支架，弧形支架的顶部设置有圆形平台，圆形平台上安装有沼气稳压装置，弧形支架的下方安装有气囊，气囊下口敞开，气囊顶部用气管与沼气稳压装置连接，第一不锈钢浮体下方设有支撑架，支撑架上安装有潜水泵，潜水泵上安装有向下延伸的水管，水管末端安装有若干喷头，喷头向河底沉积的污泥喷水、搅拌，使沼气析出，形成气泡上升由气囊收集；
[0007]所述辅助浮体的主体为第二不锈钢浮体，第二不锈钢浮体的下表面完全封闭，第二不锈钢浮体内安装有沼气发电机和若干第一蓄电池，沼气发电机采用气管与沼气稳压装置相连接，第二不锈钢浮体后端安装有方向舵，方向舵采用电机带动，用于操控整个水母体结构的转向，沼气发电机对第一蓄电池进行充电，第一蓄电池对潜水泵、电机和推进器进行供电；
[0008]b)除沼气后轻度污染水体的治理:经过水母体机构去除河道沉积污泥中的沼气和其他有毒害气体后，河道水体采用太阳能仿生水草航母群浮岛进行进一步的大面积治理，所述太阳能仿生水草航母群浮岛包括中心浮球和围绕在中心浮球四周的若干仿生水草装置，所述中心浮球上设有第二太阳能蓄电板、第二蓄电池、第二控制器和若干第一气泵，每个仿生水草装置的底部设有曝气器，曝气器采用气管与中心浮球上的第一气泵相连接，仿生水草装置上面可布置仿生水草或花卉、植物，用以美化河道环境；
[0009]c)对微污染水体的长期治理和维护:经过一段时间太阳能仿生水草航母群浮岛大面积的河道治污处理后，河道水体的水质会有明显好转，在水质好转，鱼虾回归的前题下，需要进一步采用太阳能仿生水草单体作为进一步长效化修复治理河道水体的微污染，通过在沿河道两侧组合排列或单体间隔分布若干太阳能仿生水草单体，可以长期使用，并美化河道环境；
[0010]所述太阳能仿生水草单体包括仿生水草装置、第三太阳能蓄电板和第二气泵，所述第三太阳能蓄电板位于仿生水草装置的上方，第三太阳能蓄电板给第二气泵进行供电，第二气泵采用气管与仿生水草装置底部的曝气器相连接；
[0011]所述仿生水草装置包括填料浮体、曝气托架、曝气器和若干串仿生水草填料，所述仿生水草填料由若干填料片套设在中心绳上组成，每个填料片上设有丝状填料，填料浮体采用中心绳与曝气托架相连接，曝气器位于曝气托架上，曝气器上连接有气管。
[0012]作为优选，所述步骤a中第一不锈钢浮体采用圆圈形不锈钢浮体，第一不锈钢浮体外径为1500_，第一不锈钢浮体的浮力60公斤，第一不锈钢浮体的下表面采用不锈钢网封住，所述喷头的数量为3~6个。
[0013]作为优选，所述步骤a中第二不锈钢浮体采用长方形不锈钢浮体，第二不锈钢浮体外径为1200mm，第二不锈钢浮 体的宽为800mm，第一不锈钢浮体与第二不锈钢浮体采用焊接连接，第二不锈钢浮体上设有一个顶棚，顶棚上安装有若干第一太阳能蓄电板，第一太阳能蓄电板的功率为120W,第一太阳能蓄电板同时向第一蓄电池充电,所述沼气发电机米用CC700-MG5KW沼气发电机，第一蓄电池的数量为四组，第二不锈钢浮体内还安装有第一控制器，第一控制器通过接收遥控信号来指挥水母浮体和辅助浮体的工作和运动状态。
[0014]作为优选，所述步骤b中中心浮球四周设有8组仿生水草装置，第二太阳能蓄电板的功率为30W。
[0015]作为优选，所述步骤c中第三太阳能蓄电板功率为5W，在光照情况下，太阳能仿生水草单体每天曝气时间平均为8~10小时，太阳能仿生水草单体在夏季每天曝气时间平均为12~14小时。
[0016]作为优选，所述仿生水草装置的填料浮体上设有4串仿生水草填料，所述填料片每隔8~10厘米一片串接在中心绳上，仿生水草填料的长度为I~1.5米，所述丝状填料采用TA-2绿色丝状填料或TH型软性组合填料，所述曝气托架中心设有重坠装置。
[0017]本发明的有益效果:本发明能够利用太阳能和水中的沼气对水体微泡充氧进行生物治污、得以对河道水网长效生态修复以外，利用生物膜处理法达到长期、可持续的治理、修复和维护河道水网水体质量的功效，同时上层浮体饰以仿真仿生花卉、植物，如睡莲、荷花等，水中的生物填料如同水草一样的水生植物，装点美化河道水网两岸环境。
[0018]本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【【专利附图】
【附图说明】】
[0019]图1是本发明中水母体结构的主视结构示意图；
[0020]图2是本发明中太阳能仿生水草航母群浮岛的俯视结构示意图；
[0021]图3是本发明中仿生水草装置的主视结构示意图；
[0022]图4是本发明中太阳能仿生水草单体的主视结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0023]参阅图1、图2、图3和图4，本发明一种河道生态修复系统，依次包括以下步骤:
[0024]a)重污染水体的治理:首先对重度污染的水体采用水母体结构进行除沼气处理，所述水母体结构包括水母浮体和辅助浮体，所述水母浮体的主体为第一不锈钢浮体I，第一不锈钢浮体I的一侧安装有推进器11，第一不锈钢浮体I上方焊接有弧形支架12，弧形支架12的顶部设置有圆形平台13，圆形平台13上安装有沼气稳压装置2，弧形支架12的下方安装有气囊3，气囊3下口敞开，气囊3顶部用气管4与沼气稳压装置2连接，第一不锈钢浮体I下方设有支撑架14，支撑架14上安装有潜水泵5，潜水泵5上安装有向下延伸的水管51，水管51末端安装有若干喷头52，喷头52向河底沉积的污泥喷水、搅拌，使沼气析出，形成气泡上升由气囊3收集；
[0025]所述辅助浮体的主体为第二不锈钢浮体6，第二不锈钢浮体6的下表面完全封闭，第二不锈钢浮体6内安装有沼气发电机61和若干第一蓄电池62,沼气发电机61米用气管4与沼气稳压装置2相连接，第二不锈钢浮体6后端安装有方向舵63，方向舵63采用电机64带动，用于操控整个水母体结构的转向，沼气发电机61对第一蓄电池62进行充电，第一蓄电池62对潜水泵5、电机64和推进器11进行供电；
[0026]b)除沼气后轻度污染水体的治理:经过水母体机构去除河道沉积污泥中的沼气和其他有毒害气体后，河道水体采用太阳能仿生水草航母群浮岛进行进一步的大面积治理，所述太阳能仿生水草航母群浮岛包括中心浮球7和围绕在中心浮球7四周的若干仿生水草装置8，所述中心浮球7上设有第二太阳能蓄电板71、第二蓄电池72、第二控制器73和若干第一气泵74，每个仿生水草装置8的底部设有曝气器81，曝气器81采用气管4与中心浮球7上的第一气泵74相连接，仿生水草装置8上面可布置仿生水草或花卉、植物，用以美化河道环境；
[0027]c)对微污染水体的长期治理和维护:经过一段时间太阳能仿生水草航母群浮岛大面积的河道治污处理后，河道水体的水质会有明显好转，在水质好转，鱼虾回归的前题下，需要进一步采用太阳能仿生水草单体作为进一步长效化修复治理河道水体的微污染，通过在沿河道两侧组合排列或单体间隔分布若干太阳能仿生水草单体，可以长期使用，并美化河道环境；
[0028]所述太阳能仿生水草单体包括仿生水草装置8、第三太阳能蓄电板91和第二气泵92，所述第三太阳能蓄电板91位于仿生水草装置8的上方，第三太阳能蓄电板91给第二气泵92进行供电，第二气泵92采用气管4与仿生水草装置8底部的曝气器相连接；
[0029]所述仿生水草装置8包括填料浮体82、曝气托架83、曝气器81和若干串仿生水草填料84，所述仿生水草填料8 4由若干填料片841套设在中心绳842上组成，每个填料片841上设有丝状填料843，填料浮体82采用中心绳842与曝气托架83相连接，曝气器81位于曝气托架83上，曝气器81上连接有气管4。
[0030]所述步骤a中第一不锈钢浮体I采用圆圈形不锈钢浮体，第一不锈钢浮体I外径为1500mm,第一不锈钢浮体I的浮力60公斤,第一不锈钢浮体I的下表面采用不锈钢网15封住，所述喷头52的数量为3~6个，所述步骤a中第二不锈钢浮体6采用长方形不锈钢浮体，第二不锈钢浮体6外径为1200mm，第二不锈钢浮体6的宽为800mm，第一不锈钢浮体I与第二不锈钢浮体6采用焊接连接，第二不锈钢浮体6上设有一个顶棚65，顶棚65上安装有若干第一太阳能蓄电板66,第一太阳能蓄电板66的功率为120W,第一太阳能蓄电板66同时向第一蓄电池62充电,所述沼气发电机61米用CC700-MG5KW沼气发电机,第一蓄电池62的数量为四组，第二不锈钢浮体6内还安装有第一控制器67，第一控制器67通过接收遥控信号来指挥水母浮体和辅助浮体的工作和运动状态，所述步骤b中中心浮球7四周设有8组仿生水草装置8，第二太阳能蓄电板71的功率为30W，所述步骤c中第三太阳能蓄电板91功率为5W，在光照情况下，太阳能仿生水草单体每天曝气时间平均为8~10小时，太阳能仿生水草单体在夏季每天曝气时间平均为12~14小时，所述仿生水草装置8的填料浮体82上设有4串仿生水早填料84，所述填料片841每隔8~10厘米一片串接在中心绳842上，仿生水草填料84的长度为I~1.5米，所述丝状填料843采用TA-2绿色丝状填料或TH型软性组合填料，所述曝气托架83中心设有重坠装置85。
[0031]本发明工作过程:
[0032]1、水母体结构的治污原理:
[0033]水母形气囊3位于第一不锈钢浮体I的下方，第一不锈钢浮体I下设置一台潜水泵5，向下延伸水管51，水管51上连接有3个喷头52，喷头52向河道底部污泥层喷水，搅动河底污泥中的沼气，沼气漂浮上升，被气囊3收集，通过气管4输入到水母体结构顶部安装的沼气稳压装置2,沼气稳压装置2引出的气管4与沼气发电机61连接发电，电能输入第一蓄电池62，第一不锈钢浮体I 一侧装有推进器11，第一蓄电池62向推进器11和潜水泵5供电。如此循环，除害化利，变废为宝，关键的是清除了河道中的有害气体，做到了河道治污的第一步。
[0034]2、太阳能仿生水草航母群浮岛的治污原理是:
[0035](I)、中心浮球7上安装有第二太阳能蓄电板71和第二控制器73，设定所需程序可以进行遥控，启动第一气泵74，带动8组利用生物膜挂膜的仿生水草装置8下的曝气器81曝气充氧，整套装置隐蔽设计在一组绿色航母群浮岛为主的仿生植物组合中，所有装置为一个完整的各单体组合，清洁能源，无碳排放；
[0036](2)、太阳能仿生水草航母群浮岛对水体充氧时间长，气泡密集细微，有利于微生物的生长，可以降低氮系、碳系污染物，抑制蓝藻，解决了水体底层缺氧状况，抑制解磷菌的生长，促进了固磷菌繁殖，污泥中的磷因为不缺氧而避免了向水中释放，水中缺磷，就能抑制蓝藻“水华”；
[0037](3)、太阳能仿生水草除污的方法属于生物膜处理法，8组仿生水草装置采用TA-2绿色丝状填料，作为微生物生长、繁殖的平台，丝状填料843具有良好的生物膜挂膜、脱膜功能。生物膜处理法的实质是使细菌和菌类等微生物和原生物、后生动物一类的微型动物附着在仿生水草填料84上，并在其上形成膜状生物污泥一生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机物(BOD，COD, NH3 — N)，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身得到繁衍增殖。生物膜在其形成、成熟后，由于微生物不断增殖，生物膜的厚度也就不断增加，在增加到一定程度后，氧不能渗透入生物膜的深部，即转化为厌氧性膜。当厌氧性膜逐渐加厚到一定的程度后，其气态代谢物也逐渐增多并不断逸出，减弱了生物膜在填料上的固着力，老化生物膜净化功能较差而且易于脱落。且丝状填料具有较强的弹性，脱膜后即会恢复原状，可以进行新一轮的挂膜。周而复始，使河道水体得到修复治理。
[0038](4)、河道面积较大，水体流动，太阳能仿生水草航母群浮岛对河面覆盖面积大，在水体中可密集分布，过流截污能力强。并能有效阻挡光线对水体的直射，减少有害藻类的生长(但能为藻类固着生物提供优越环境，提高有益藻类的产率，使有益藻类成为水处理系统中的重要组成部分)。提高了去除COD的效率，并可降低水流速度，为SS (悬浮物)的沉淀创造良好的条件，有利于生物膜在仿生填料上快速着床、生长，提高河道治污效果；
[0039](5)、太阳能仿生水草航母群浮岛是一个功能完整的组合，可组合不同形态成片成排放养，适合各种环境位置的河道、湖泊、水港、湿地、池塘水体大面积放养，成本相对较低，效果却十分明显。
[0040]3、太阳能仿生水草单体治污的原理:
[0041]在光照情况下，每天曝气时间平均在8小时以上，夏天可达12小时。丝状填料843作为生物膜生长的平台，进行着挂膜、脱膜周而复始的治污程序，达到长期、可持续的治理、修复和维护河道水网水体质量的功效。因太阳能仿生水草单体面积较小，单独成为一个完整的工作体，可以在沿河道两侧组合排列或单体间隔分布，可以长期使用，并美化河道环境
[0042]上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种河道生态修复系统，依次包括以下步骤: a)重污染水体的治理:首先对重度污染的水体采用水母体结构进行除沼气处理，所述水母体结构包括水母浮体和辅助浮体，所述水母浮体的主体为第一不锈钢浮体(I )，第一不锈钢浮体(1)的一侧安装有推进器(11 )，第一不锈钢浮体(1)上方焊接有弧形支架(12 )，弧形支架(12)的顶部设置有圆形平台(13)，圆形平台(13)上安装有沼气稳压装置(2)，弧形支架(12)的下方安装有气囊(3)，气囊(3)下口敞开，气囊(3)顶部用气管(4)与沼气稳压装置(2)连接，第一不锈钢浮体(1)下方设有支撑架(14)，支撑架(14)上安装有潜水泵(5)，潜水泵(5)上安装有向下延伸的水管(51)，水管(51)末端安装有若干喷头(52)，喷头(52)向河底沉积的污泥喷水、搅拌，使沼气析出，形成气泡上升由气囊(3)收集； 所述辅助浮体的主体为第二不锈钢浮体(6)，第二不锈钢浮体(6)的下表面完全封闭，第二不锈钢浮体(6)内安装有沼气发电机(61)和若干第一蓄电池(62),沼气发电机(61)米用气管(4)与沼气稳压装置(2)相连接，第二不锈钢浮体(6)后端安装有方向舵(63)，方向舵(63)采用电机(64)带动，用于操控整个水母体结构的转向，沼气发电机(61)对第一蓄电池(62 )进行充电，第一蓄电池(62 )对潜水泵(5 )、电机(64)和推进器(11)进行供电； b)除沼气后轻度污染水体的治理:经过水母体机构去除河道沉积污泥中的沼气和其他有毒害气体后，河道水体采用太阳能仿生水草航母群浮岛进行进一步的大面积治理，所述太阳能仿生水草航母群浮岛包括中心浮球(7)和围绕在中心浮球(7)四周的若干仿生水草装置(8)，所述中心浮球(7)上设有第二太阳能蓄电板(71)、第二蓄电池(72)、第二控制器(73)和若干第一气泵(74)，每个仿生水草装置(8)的底部设有曝气器(81)，曝气器(81)采用气管(4)与中心浮球(7)上的第一气泵(74)相连接，仿生水草装置(8)上面可布置仿生水草或花卉、植物，用 以美化河道环境； c)对微污染水体的长期治理和维护:经过一段时间太阳能仿生水草航母群浮岛大面积的河道治污处理后，河道水体的水质会有明显好转，在水质好转，鱼虾回归的前题下，需要进一步采用太阳能仿生水草单体作为进一步长效化修复治理河道水体的微污染，通过在沿河道两侧组合排列或单体间隔分布若干太阳能仿生水草单体，可以长期使用，并美化河道环境； 所述太阳能仿生水草单体包括仿生水草装置(8)、第三太阳能蓄电板(91)和第二气泵(92)，所述第三太阳能蓄电板(91)位于仿生水草装置(8)的上方，第三太阳能蓄电板(91)给第二气泵(92)进行供电，第二气泵(92)采用气管(4)与仿生水草装置(8)底部的曝气器相连接； 所述仿生水草装置(8)包括填料浮体(82)、曝气托架(83)、曝气器(81)和若干串仿生水草填料(84 )，所述仿生水草填料(84 )由若干填料片(841)套设在中心绳(842 )上组成，每个填料片(841)上设有丝状填料(843)，填料浮体(82)采用中心绳(842)与曝气托架(83)相连接，曝气器(81)位于曝气托架(83)上，曝气器(81)上连接有气管(4)。
2.如权利要求1所述的一种河道生态修复系统，其特征在于:所述步骤a)中第一不锈钢浮体(1)采用圆圈形不锈钢浮体，第一不锈钢浮体(1)外径为1500mm，第一不锈钢浮体(I)的浮力60公斤，第一不锈钢浮体(1)的下表面采用不锈钢网(15)封住，所述喷头(52)的数量为3~6个。
3.如权利要求1所述的一种河道生态修复系统，其特征在于:所述步骤a)中第二不锈钢浮体(6)采用长方形不锈钢浮体，第二不锈钢浮体(6)外径为1200mm，第二不锈钢浮体(6)的宽为800mm，第一不锈钢浮体(1)与第二不锈钢浮体(6)采用焊接连接，第二不锈钢浮体(6)上设有一个顶棚(65),顶棚(65)上安装有若干第一太阳能蓄电板(66),第一太阳能蓄电板(66)的功率为120W,第一太阳能蓄电板(66)同时向第一蓄电池(62)充电,所述沼气发电机(61)采用CC700-MG5KW沼气发电机，第一蓄电池(62)的数量为四组，第二不锈钢浮体(6 )内还安装有第一控制器(67 )，第一控制器(67 )通过接收遥控信号来指挥水母浮体和辅助浮体的工作和运动状态。
4.如权利要求1所述的一种河道生态修复系统，其特征在于:所述步骤b)中中心浮球(7)四周设有8组仿生水草装置(8)，第二太阳能蓄电板(71)的功率为30W。
5.如权利要求1所述的一种河道生态修复系统，其特征在于:所述步骤c)中第三太阳能蓄电板(91)功率为5W，在光照情况下，太阳能仿生水草单体每天曝气时间平均为8~10小时，太阳能仿生水草单体在夏季每天曝气时间平均为12~14小时。
6.如权利要求1至5中任一项所述的一种河道生态修复系统，其特征在于:所述仿生水草装置(8)的填料浮体(82)上设有4串仿生水草填料(84)，所述填料片(841)每隔8~10厘米一片串接在中心绳(842)上，仿生水草填料(84)的长度为I~1.5米，所述丝状填料(843)采用TA-2绿色丝状填料或TH型软性组合填料，所述曝气托架(83)中心设有重坠装置(85)。`
【文档编号】C02F9/14GK103771664SQ201410050760
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】林虹, 林云明, 董东, 林瑞杭 申请人:杭州天宇环保工程实业有限公司