一种水体净化方法与流程

本发明涉及一种水体净化技术领域，具体涉及一种集混凝沉淀、等离子体处理和生态体系重构装置于一体的水体净化方法。

背景技术：

劣ⅴ类水体和黑臭水体是因水体过量纳污、超出其水环境容量而导致变黑、发臭，通常低于《地表水水环境质量标准》(gb3838-2002)v类水质标准，其主要特征指标为溶解氧小于2.0mg/l、氨氮大于2.0mg/l或总磷大于0.4mg/l，多位于人口密集、污染负荷强度大、基础设施不完善的区域，主要包括城市建成区、城乡结合部、县城及中心镇等区域内水体。因此，治理水体污染是一项紧迫的任务。

技术实现要素：

本发明提供了一种工艺流程短、运行成本低、对水质的适应性强、持续效果好的水体的净化处理装置及其方法，其目的在于克服现有水体净化技术存在的净化周期长、效果欠佳的缺陷，使得水体水质改善、水生态体系恢复，实现河流、湖泊生态系统的重构和健康可持续发展。

本发明通过以下技术方案来实现：一种水体净化方法，包括

(1)混凝：将污染水体输入混凝池，通过混凝加料装置加入1～50g/m³硫酸亚铁溶液和进水总量3～5％的等离子体处理水混合并不断搅拌，搅拌速度为50～300r/min，混凝反应时间为2～15min；

(2)助凝：步骤(1)中混凝反应后的水体进入助凝池，通过助凝加药装置加入pam絮凝剂，加入pam的重量为0.1～1g/m³，搅拌并反应1～5min，搅拌速度10～80r/min；

(3)沉淀：步骤(2)中经助凝反应的污水进入沉淀池，进行固液分离，固液分离的时间为3～10min，形成所述沉淀池上层的上清区、底部的污泥浓缩区和中部的固液分离中区；

(4)等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器中停留1～10s，等离子体发生器产生的等离子体互相碰撞生成自由基，所述等离子体发生器的脉冲工作电压为0.01～30kv，电流密度为1～10ma/cm²，频率为2400～2600mhz，水体中的溶解氧大于等于7mg/l；

(5)脱氮反应：步骤(4)中出水通过布水器均匀分布在脱氮反应池中反应，停留时间为10～150min；

(6)生态重构：步骤(5)的出水进入水生态系统重构装置，通过水生态系统重构装置的来水稳定区和深度净化区处理，出水经滨水拦截带、水生植物净化系统、微生物净化系统和水生动物净化系统的处理，使得出水cod≦20mg/l，bod≦6mg/l，氨氮≦1.5mg/l，总氮≦5mg/l，总磷≦0.1mg/l。

优选的，当步骤(2)中助凝池内形成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵，部分污泥从所述沉淀池回流入所述助凝池内。

优选的，步骤(3)中还包括污泥处理步骤：将上述步骤(3)中所述沉淀池内污泥浓缩区中的污泥，通过污泥泵输送至污泥处理装置的重力浓缩池内，利用水、有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有机物富集层和下层无机层；将上清液层内的液体输送至混凝沉淀装置中再净化，将中层有机物富集层内物质输送至理化调理池进行调理后输送至脱水机进行脱水处理；将下层无机层直接经过脱水机进行脱水。

优选的，所述来水稳定区由滨水拦截带、水生植物净化系统和微生物净化系统组成；所述滨水拦截带由挺水植物组成，所述水生植物净化系统由沉水植物构成，所述微生物净化系统通过植物为微生物提供附着载体。

优选的，所述来水稳定区的出水经过所述深度净化区的挺水植物系统，浮叶植物系统，湿生植物系统和水生动物系统依次处理后与自然水体连通。

优选的，所述来水稳定区还通过强化净化区与所述深度净化区连接，所述强化净化区是连接于所述来水稳定区之后的塘体，所述塘体中种植有挺水植物。

优选的，经过所述强化净化区处理后的出水依次经过表流湿地和生态涵养区，所述表流湿地布置在所述强化净化区之后，所述表流湿地布置有生长在植物茎、杆上的生物膜；经过所述表流湿地处理后的出水经过所述生态涵养区的滨水拦截带、沉水植物净化系统、水生动物净化系统和微生物活化系统依次处理后流入深度净化区。

优选的，所述混凝池包括混凝剂加料装置，所述混凝剂加料装置中贮藏有质量比为5～10％硫酸亚铁溶液，所述混凝剂的用量为1～50g/m³；所述助凝池包括助凝剂加料装置，所述助凝剂加料装置中贮藏有质量比为1～2‰的pam溶液。

优选的，当总磷小于等于1mg/l时，加入15mg/l硫酸亚铁溶液，并将混凝池中的ph调节至8～9。

优选的，所述混凝沉淀装置还包括ph值加药装置，所述ph值加药装置中储藏有氢氧化钠或碳酸钠将污水的ph值调节为7～9。

本发明的水体净化系统及方法的作用原理如下：

一、混凝

加入混凝剂，fe²⁺与等离子体机产生的自由基cl·、o·、oh·或cl2反应生成fe³⁺，fe³⁺与po4^3-反应生成磷酸铁沉淀除去污水的磷，与oh^-反应生成fe(oh)3沉淀进行混凝反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物。

混凝沉淀除磷的原理：

污水中的磷通常以无机磷酸根、生物磷(如生物体的dna、rna的生物磷酸根)和有机磷等三种形态存在。在等离子体和自由基的作用下，生物体的dna和rna的生物磷酸根释放成无机po4^3-，有机磷转变成无机po4^3-，便于以磷酸铁形态沉淀，同时通过沉淀的吸附作用除去石油类、动植物油等有机物。

fe²⁺+cl·—→fe³⁺+cl^﹣

fe²⁺+oh·—→fe³⁺+oh^﹣

fe3++po4^3-—→fepo4↓(除磷主反应)

fe3++3oh^﹣—→fe(ho)3↓

同时，通过混凝，可以消耗多余的自由基，消除自由基对测定cod的影响。

二、助凝

通过加入助凝剂0.1～1gpam/m³溶液，并于转速为30～80转/分钟搅拌，促进大颗粒絮体(矾花)生成，进入沉淀池160进行固液分离；当形成的沉淀量不大，矾花小时，开启污泥回流泵190，使沉淀池160的污泥部分回流入助凝池150，促进矾花形成。

三、沉淀分离

经过助凝反应后的污水从沉淀池160的中部进入沉淀池(160)，进行固液分离，清液向上部移动，经堰板流入水槽；污泥向下部沉降，聚积于沉淀池160底部的泥斗中，经污泥泵输入污泥处理装置中。

四、等离子体净化处理

等离子体发生器210工作时产生大量的等离子体，等离子体与水体作用，产生大量活性很强的自由基，其中，o·和oh·能与其有机物分子反应生成水和二氧化碳；o·与nh3反应生成水和no3^﹣；cl·和h·与no3^﹣和氨氮反应生成n2和h2o。

等离子体作用产生的并未及时参加反应的·h生成氢气，形成大量的微气泡；此外，·h与no3^﹣和no2^﹣反应生成n2，也形成大量的微气泡。随着这些氢气和氮气微气泡的上浮，会带出大量的固体悬浮物，达到固液分离的效果，形成气浮作用，进一步降低废水中的cod、色度、浊度等污染指数。

等离子体作用产生的自由基与污染水体中的发臭物质作用，能消除臭味，因此，等离子体净化装置(100)还有的消除臭味的效果。

1、去除cod、bod原理

rh+o·—→co2↑+h2o

rh+ho·—→co2↑+h2o

·cl+h2o—→hclo—→o·+hcl

rh——表示有机物。

2、脱色(除臭味)原理

r-r＇+o·—→co2↑+h2o

r＇——表示有机物发色基团。

3、去除氨氮原理

nh3+o·—→no3^﹣+h2o

4、去除硝态氮原理

no2^﹣+o·—→no3^﹣

no3^﹣+h·—→no2^﹣+h2o

no2^﹣+h·—→n2↑+h2o脱氮主反应

5、增加水体中溶解氧的原理

采用等离子体机对水体进行等离子化处理，会产生大量的氧自由基和羟基自由基，水体处理过程中，没有完全消耗的氧自由基或羟基自由基互相结合，就产生水分子和氧分子，氧气溶于水中就增加了水体中的溶解氧。

o·+o·—→o2↑

2ho·+2ho·—→2h2o+o2↑

五、污泥脱水

经过混凝沉淀生成的泥浆泵入重力沉淀分离池中经过重力浓缩，重力沉淀分离池中经过重力分离的上清液泵入生化池处理；中层有机物输送至理化调理池，再经脱水机脱水成泥块；下层直接输送至脱水机脱水成泥块。

本发明的一种水体净化系统及其方法，具有如下有益效果：

1、本发明的水体净化系统在混凝沉淀、等离子体净化之后还有一个水生态重构系统，通过水生态的重构使水体恢复自我净化能力，进一步降低水体中的氨氮、总磷和总氮的水平，减少藻类生长环境和生存空间，改善水体水质。

2、本发明通过三通和管道将经过等离子体机处理后含有大量自由基的水回流到混凝池中用以氧化二价铁，便于用硫酸亚铁替代聚合铝(pac)，同等条件下，药剂使用量减少三分之一以上，降低污泥量三分之一，药剂费用大幅降低三分之二，大幅度降低混凝工序的运行成本。

3、本发明的水体净化系统集混凝沉淀、等离子体净化和水生态修复于一体，在混凝除磷的同时，不仅可以同时除去水体中的cod和bod，使出水的cod≦20mg/l、bod≦6mg/l；在等离子体脱氮时，一同除去水体中95～99.99％氨氮和80～95％总氮、使出水的氨氮≦1.5mg/l、总氮≦5mg/l，同时还可以进一步降低水体中的cod。

4、本发明装置占地面积只有传统装置的十分之一，占地面积小，工艺步骤简单。

5、本发明脱磷更彻底，使水体中的生物磷和有机磷在自由基的作用下生成无机磷酸根，与铁离子能形成磷酸铁沉淀，经过混凝除磷后，总磷含量≤0.1mg/l。

6、本发明通过等离子体撞击水分子，使水分解产生氧气，净化后的水体溶解氧含量高大于7mg/l，能够有效提高水体的溶解氧，有效抑制藻类的生长，全面改善水质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明的脱氮吸附除磷工艺流程图。

图2是本发明的装置示意图。

图3是本发明的混凝沉淀装置的示意图。

图4是本发明的混凝沉淀装置的结构示意图。

图5是本发明的等离子体脱氮装置的结构示意图。

图6是本发明的水生态系统重构装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考说明书附图1～6，一种水体净化系统，包括混凝沉淀装置100，等离子体净化装置200和水生态系统重构系统300。

1、混凝沉淀装置

混凝沉淀装置100，包括依次连通的集水井110、提升泵、格栅130、混凝池140、助凝池150、沉淀池160和中间水池170；所述集水井110的进水口与需要处理的水体联通，所述提升泵的输入端与所述集水井110的出水口连通，所述提升泵的出水口与格栅130的进水口连通，所述格栅130的出水口与混凝池140的进水口连通，所述混凝池140的出水口与助凝池150的进水口连通，所述助凝池150的出水口与沉淀池160的进水口连通，沉淀池160设有清水出口和污泥出口179，所述清水出口与中间水池170的进水口连通，中间水池170的出水口则与等离子体发生器210的输入端连通，所述清水出口与等离子体发生器210的连接管路中还设有循环水泵。所述混凝池140还包括一个与等离子体发生器210的出水口215联通的三通及管道(图未示出)，其用于将等离子体发生器中产生的自由基部分送入混凝池中反应。其中，所述混凝池140包括混凝剂加料装置152和混凝搅拌机153，混凝剂加料装置152中贮藏有质量比为5～10％硫酸亚铁溶液；所述混凝剂的用量为1～50g/m³。优选地，混凝剂加料装置包括相连的计量加料泵和混凝剂加料罐。所述助凝池150包括池体、助凝剂加料装置162和助凝搅拌机163，所述助凝剂加料装置162中贮藏有质量比为1～2‰的pam溶液；优选地，所述助凝剂加料装置包括相连的助凝加料罐和与计量加料泵。所述沉淀池160内包括上清区161、固液分离中区162和底部的污泥浓缩区163，经过助凝后的水体流向固液分离中区162，所述上清区161的上端设有堰板和水槽，所述污泥出口179开设在所述污泥浓缩区163底部，上述上清区161的出水口与中间水池170连通；优选地，所述沉淀池160包括高密沉淀池或斜管沉淀池。

较佳的，上述混凝沉淀装置为集混凝池，助凝池和沉淀池为一体的装置，且上述污泥出口179与污泥处理装置连接，该污泥处理装置4包括污泥泵410、重力浓缩池、理化调理池和脱水机，所述污泥泵410的输入端与所述污泥出口连通，所述污泥泵410的输出端与重力沉淀分离池连通。具体地，所述污泥泵的输入端分别与所述污泥出口和浮渣收集槽连通，所述污泥泵的输出端与所述重力浓缩池的输入端连通，所述重力浓缩池内包括由上至下的上层区、中层区和下层区，所述上层区的输出端用于连通生化池，所述下层区的输出端与所述脱水机的输入端连通，所述中层区、理化调理池和脱水机则按序依次连通；所述重力浓缩池中还设置有搅拌器。优选地，所述脱水机包括板框压滤机、袋式脱水机或离心脱水机。

所述混凝沉淀装置100还包括污泥回流泵190，该污泥回流泵190通过三通阀门178与污泥出口179连通，其用于将所述沉淀池160中的部分污泥回流至所述助凝池150中，增加污泥浓度，促进大颗粒污泥形成，提高沉淀池160中污泥分离效果；此外，三通阀门的另一水路则与污泥处理装置连接。

较佳的，所述混凝沉淀装置100还包括ph值加药装置，所述ph值加药装置中储藏有氢氧化钠或碳酸钠，当混凝过程中污水的ph小于7时，加药将污水的ph值调节为7～9。

较佳的，所述混凝池，助凝池和沉淀池直接一体形成以混凝沉淀装置，且该混凝池与助凝池之间利用隔板相互隔开。

在一较佳实施例中，该混凝沉淀装置为包括混凝区，分离区，助凝区和沉淀区的一体立式混凝装置，所述混凝区、分离区、助凝区和沉淀区的高度比值为1.5：4：1.8：1.7，该一体化立式混凝沉淀装置，外观为圆柱体或长方体，其直径和高度的比值为1～7：8～11，较佳的，其直径和高度的比值为1.6：9，该混凝区与分离区之间利用隔板进行隔断，优选的，该隔板为碳钢防腐隔板，更优选的，该隔板的厚度为10mm。

2、等离子体净化装置

等离子体净化装置200，包括等离子体发生器210、脉冲电源220和脱氮反应池230，所述等离子体发生器210的输入端用于混凝沉淀后的清水进入，优选地，所述等离子体发生器210的进水管路中还安装有流量传感器213；所述等离子体发生器210的输出端分别与所述脱氮反应池230的进水口231和混凝池140的进水口连通，例如该输出端利用三通与脱氮反应池和混凝池连通。优选地，所述等离子体发生器210的脉冲工作电压为0.01～30kv，电流密度为1～10ma/cm²，频率为2400～2600mhz，水体在等离子体发生器210内的停留时间为1s～10s。其中，上述等离子体发生器210内包括至少一组电极组，可选地，所述电极为石墨、铁、铝、锌、铜、铅、镍、合金和具有贵金属氧化物涂层的惰性电极中的一种；作为优选地，上述具有贵金属氧化物涂层的惰性电极。

在一个具体实施方式中，所述脱氮反应池230包括箱体和在箱体内相邻设置的气浮池233和清水池237，所述进水口231开设在所述气浮池233侧壁上，所述出水口238开设在所述清水池237侧壁上，所述气浮池233和清水池237之间设置具有过水流道235的隔板，所述气浮池233和清水池237通过所述过水流道235连通。优选地，所述隔板包括平行设置的第一隔板234和第二隔板236，所述第一隔板234与所述气浮池233相邻，所述第二隔板236与所述清水池237相邻，所述第一隔板234的顶端开设有第一过水口a，所述第二隔板的底端开设有第二过水口b，所述第一隔板和第二隔板之间的空间形成过水流道235。

进一步的，所述脱氮反应池230的下部设有布水器232，其用于将等离子体发生器210输出的污染水体均匀的分布于脱氮反应池230内区域，所述布水器232的输入端与所述进水口231连通；优选的，优选地，污染水体在所述脱氮反应池中的停留时间为10～150min。

3、水生态系统重构装置

水生态系统重构装置300，至少包括来水稳定区310和深度净化区350；所述水生态系统重构装置300的进水口与等离子体净化装置200系统的出水口联通，水体依次经过来水稳定区310和深度净化区350，水生态系统重构装置300的出水口则与自然水体联通。

所述水生态系统重构装置300的来水稳定区310，它位于来水之后，由滨水拦截带、水生植物净化系统、微生物净化系统组成；滨水拦截带主要由挺水植物组成，其主要种类包括芦苇、水葱、西伯利亚鸢尾、旱伞草、梭鱼草等；水生植物净化系统由沉水植物构成，是植物净化系统的重要组成部分，主要选择净水能力强、景观效果好、易于控制的物种，例如改良矮型苦草、刺苦草、金鱼藻、轮叶黑藻等；微生物净化系统：微生物是水环境净化过程中不可或缺的一部分，主要通过植物为微生物提供附着载体，同时通过扩培本土微生物、复投的形式实现水质净化。

水生态系统重构装置的深度净化区350通过挺水植物，浮叶植物，湿生植物和水生动物如环棱螺、河蚌等，构建滨水景观带，拦截入水污染物，降低水体中的氨氮、总磷和总氮的水平，减少藻类生长环境和生存空间，改善水体水质，恢复水体的生态功能，同时提高水体景观效果。

优选的，所述水生态系统重构装置300还包括与来水稳定区310相连接的强化净化区320，上述强化净化区320是位于来水稳定区310之后的塘体，在塘体中种植挺水植物水生美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、再力花、水菖蒲和浮叶植物睡莲；更优选的，所述水生态系统重构装置300还包括表流湿地330，该表流湿地330布置在强化净化区320之后，其通过生长在植物茎、杆上的生物膜来去除污染物，进一步净化水体，表流湿地的植物种类主要选择净化能力强、景观效果好、适宜生长的物种，例如荷花、黄菖蒲、水生美人蕉、千屈菜、梭鱼草、旱伞草、西伯利亚鸢尾、再力花等。

同时，在水生态系统重构装置的表流湿地330之后，还可以设置生态涵养区340对水质进行进一步净化处理。所述生态涵养区340是重塑一个近自然的、可自我调节的并与所在区域完全整合的系统，主要包括滨水拦截带、沉水植物净化系统、水生动物净化系统和本土微生物活化；滨水拦截带主要由挺水植物组成，主要种类包括芦苇、水葱、西伯利亚鸢尾、旱伞草、梭鱼草等。沉水植物净化系统主要选择种植净水能力强、景观效果好、易于控制的物种，如改良矮型苦草、刺苦草、金鱼藻、轮叶黑藻等。水生动物净化系统是通过引入水生动物构建食物链，发挥其生态功能，实现水体的生态平衡和自我净化，水生动物主要包括鱼类、底栖动物(主要是软体螺贝类)、虾类及滤食性动物等，用于延长食物链，完善水生态系统，同时提高水体的自我净化能力和生态系统的稳定性；水生动物净化系统中大型底栖生物在物质循环与流动中具有特殊的地位和作用，如螺类，可以摄食底质中大量的有机质及腐败的水生植物残体等，大幅度降低底质中有机质含量及营养物质的释放，同时，大型螺类等释放的某些物质又是水体中天然的絮凝剂，可以降低水中的悬浮物颗粒并吸附大量的氮磷营养盐；由大型底栖动物和肉食性鱼类为主导的水生动物群落与水生植物形成共生关系，辅助维持“草型清水态”生态系统固有的物质循环、能量流动和信息传递的稳定进行；较佳的，水生动物主要选择环棱螺、河蚌、鳙鱼、鲢鱼、黑鱼、黄颡鱼等。

上述水体净化系统包括有自动控制装置，所述自动控制装置包括控制器、电导率传感器、流量传感器、电位传感器、搅拌转速传感器、温度传感器、氯传感器、氢传感器、ph值传感器、plc以及阀组，所述阀组包括电动阀或气动阀。其中，上述控制器包括控制单元、故障检测单元、数据接收单元和数据处理单元，所述数据处理单元包括计算模块和判断模块，所述故障检测单元能够接收故障信号并传送至控制单元；所述数据接收单元能够接收上述各传感器获取的水质、系统运行、阀组开关状态和泵运行状态等工作信号，并传送至数据处理单元，通过计算模块和模块处理后输送至控制单元。所述控制单元能够发出指令，控制系统中水体等离子体净化、混凝沉淀过程、污泥处理过程即回流再净化。通过自动控制装置实现等离子体混凝一体化污水处理系统的自动运行，进而实现污染水体的自动净化。

本发明另一方面提供一种水体净化处理方法，包括如下步骤：

(1)混凝：经提升泵提升的水体进入混凝池140，通过混凝剂加料装置152加入1～50g/m³硫酸亚铁溶液和进水总量3～5％的等离子体处理水混合并不断搅拌，搅拌速度为50～300r/min，混凝反应时间为2～15min；在这个过程中，亚铁离子与水体中的氧自由基或羟基自由基生成三价铁离子，三价铁离子与羟基反应生成氢氧化铁小颗粒(絮体)；

(2)助凝：步骤(1)中混凝反应后的水体进入助凝池150，通过助凝剂加料装置162加入pam，加入pam的重量为0.1～1g/m³，搅拌并反应1～5min，搅拌速度10～80r/min；

(3)沉淀：步骤(2)中经助凝反应的污水进入沉淀池160，进行固液分离，固液分离的时间为3～10min，经过3～10min的固液分离，形成所述沉淀池上层的上清液区161、底部的污泥浓缩区163和的中部形成固液分离中区162；当步骤(2)中助凝池150内形成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵190，部分污泥从所述沉淀池160回流入助凝池150，促进沉淀生成；

所述的混凝、助凝和沉淀过程中，水体中的磷酸根和磷酸氢根与三价铁离子反应，生成磷酸铁沉淀，从而去除水体中的总磷。

3fe³⁺+2po4^3-＝fe3(po4)2↓

此外，由于生成的大量絮体沉淀具有巨大的比表面积并且带有电荷，能够吸附水体中的有机物，可以同时去除水体中的色度和cod。通过混凝沉淀可以去除水体中50～70％的cod，60～96％的总磷，70～90％的色度。

较佳的，该步骤中还包括污泥处理，将所述浮渣收集槽中的固态物质和沉淀池160内污泥浓缩区163中的污泥，通过污泥泵输送至重力浓缩池内，经过搅拌，利用水、有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有机物富集层和下层无机层；将上述上清液层内的液体输送至输送至混凝池再处理；上述中层有机物富集层内物质输送至理化调理池进行调理后输送至脱水机进行脱水处理至含水率小于60％后收集备用，可以作为生产碳肥的原料，也可以进一步作为生产乙酸、乳酸或葡萄糖等原料；上述下层无机层经脱水机脱水形成的物质能够作为建材原料，用于生产建筑用砖或陶粒。

(4)等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器210中停留1-10s，等离子体发生器210产生的等离子体互相碰撞生成自由基；所述等离子体发生器210的脉冲工作电压为0.01～30kv，电流密度为1～10ma/cm²，频率为2400～2600mhz；

(5)脱氮反应：步骤(4)中出水通过布水器232均匀分布在脱氮反应池230中，停留时间为10～150min，在催化剂的催化作用下，水体中的氧自由基(o·)、羟基氧自由基(·oh)与水体中的氨氮反应生成硝态氮和水；同时，水体中的氢自由基(·h)与硝态氮、亚硝态氮反应，生成氮气和水；除此之外，水体中的氧自由基(o·)、羟基氧自由基(·oh)与水体中的bod反应，生成co2和水，降低cod，水体中的氧自由基(o·)、羟基氧自由基(·oh)还可以与水体中有机磷、生物磷反应，生成磷酸根，脱氮反应过程中生成的氮气和等离子体作用产生的氧气起到气浮作用，可以除去水体中的小颗粒固形物；通过脱氮反应可以一同去除水体中85～99.9％的氨氮、80～95％的总氮，90～100％的bod，99～100％的粪大肠菌群，5～15％的cod，5～10％的总磷，同时，还可以将水体中的溶解氧增加到7mg/l以上；

脱氨氮的反应为：

nh4⁺+10o·→2no3^-+4h2o

脱硝态氮的反应为：

no2^-+o·→no3^-

no3^-+h·→no2^-+h2o

no2^-+h·→n2↑+h2o

(6)生态重构系统：步骤(5)的出水进入水生态系统重构装置300，通过生态重构系统的滨水拦截带、水生植物净化系统、微生物净化系统和水生动物等的交互作用下，形成新的生态系统，提高水体的自我净化能力，降低水体中的氨氮、总磷和总氮的水平，减少藻类生长环境和生存空间，改善水体水质，恢复水体的生态功能。

采用所述装置并经过以上步骤处理后，可以将水体中的cod去除80～95％、使出水的cod≦20mg/l；bod去除95～99％、使出水的bod≦6mg/l；总磷除60～98％，使出水的总磷≦0.1mg/l；使出水的氨氮≦1.0mg/l、氨氮去除95～99.99％，使出水的总氮≦5mg/l、总氮去除80～95％；色度去除80～95％。特别适合于低于劣ⅴ类水质的水体或黑臭水体的净化处理，使水体达《地表水环境质量标准gb3838-2002》ⅲ或ⅳ类水质标准。

实施例1

某河道微污染水体进入所述的水体净化系统处理，该水体净化系统包括混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300，上述微污染水体进入依次进入混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300中处理。

其中，步骤1～3中，向所述混凝沉淀装置100中加入硫酸亚铁混凝剂，加入量为5mg/l，在转速为100转的条件下混凝反应后，按1mg/l加入助凝剂pam在转速为20转的条件下反应后进入沉淀池160分离，混凝沉淀出水水质如表1中的混凝出水所示。

经过混凝沉淀后的水体进入步骤4中的等离子体净化装置200处理，处理后的水体再经过步骤5中的脱氮反应池230进行脱氮反应，出水指标如表1中的脱氮出水所示。其中，上述等离子体发生器210的工作电压为10v，电流密度为1ma/cm²。

经过等离子体净化装置200处理的出水再流经步骤6中的水生态系统重构装置300进行深度净化，水生态系统重构装置300由来水稳定区310和深度净化区350构成。其中，等离子体净化装置处理的出水经过水生态系统重构装置300进行深度净化处理后的出水水质见表1中的水生态出水所示。

表1、某河道微污染水体各个步骤的水质指标

从表1可知，微污染的河道水体经过处理后的出水指标完全满足《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)ⅲ类水质标准。

实施例2

某河道的未处理前的水体进入所述的水体净化系统处理，该水体净化系统包括混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300，上述微污染水体进入依次进入混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300中处理。

其中，步骤1～3中，向所述混凝沉淀装置100中加入硫酸亚铁混凝剂，加入量为30mg/l，在转速为100转的条件下混凝反应后，按1mg/l加入助凝剂pam在转速为20转的条件下反应后进入沉淀池160分离，混凝沉淀出水水质如表2中的混凝出水所示。

经过混凝沉淀后的水体进入步骤4中的等离子体净化装置200处理，处理后的水体再经过步骤5中的脱氮反应池230进行脱氮反应，出水指标如表2中的脱氮出水所示。其中，上述等离子体发生器210的工作电压为60v，电流密度为2ma/cm²。

经过等离子体净化装置200处理的出水再流经步骤6中的水生态系统重构装置300进行深度净化，水生态系统重构装置300由来水稳定区310和深度净化区350构成。其中，等离子体净化装置处理的出水经过水生态系统重构装置300进行深度净化处理后的出水水质见表2中的水生态出水所示。

表2、某河道的未处理前的水体经各个步骤的水质指标

从表2可知，微污染的河道水体经过处理后的出水指标完全满足《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)ⅲ类水质标准。

实施例3

某黑臭水体进入所述的水体净化系统处理，该水体净化系统包括混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300，上述微污染水体进入依次进入混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300中处理。

其中，步骤1～3中，向所述混凝沉淀装置100中加入硫酸亚铁混凝剂，加入量为50mg/l，在转速为100转的条件下混凝反应后，按1mg/l加入助凝剂pam在转速为20转的条件下反应后进入沉淀池160分离，混凝沉淀出水水质如表3中的混凝出水。

经过混凝沉淀后的水体进入步骤4中的等离子体净化装置200处理，处理后的水体再经过步骤5中的脱氮反应池230进行脱氮反应，出水指标如表3中的脱氮出水。其中，上述等离子体发生器210的工作电压为30kv，电流密度为10ma/cm²。

经过等离子体净化装置200处理的出水再流经步骤6中的水生态系统重构装置300进行深度净化，水生态系统重构装置300由水稳定区310、强化净化区320、表流湿地330、生态涵养区340和深度净化区350构成。其中，等离子体净化装置处理的出水经过水生态系统重构装置300进行深度净化处理后的出水水质见表3中的水生态出水。

表3、某黑臭水体经各个步骤的水质指标

从表3可知，微污染的河道水体经过处理后的出水指标完全满足《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)ⅲ类水质标准。

实施例4

某污水处理厂的水体进入所述的水体净化系统处理，该水体净化系统包括混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300，上述微污染水体进入依次进入混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300中处理。

其中，步骤1～3中，进入混凝沉淀装置100混凝处理时，由于水体中总磷只有1mg/l，浓度较低，因此，按15mg/l加入硫酸亚铁溶液，并加5％氢氧化钠溶液调节ph至8～9(由于ph为6～7)，在转速为200转的条件下混凝反应后，进入助凝池，按1mg/l加入助凝剂pam在转速为60转的条件下混凝后进入沉淀池160固液分离，出水水质如表4中所示的混凝出水。

经过混凝沉淀后的水体进入步骤4中的等离子体净化装置200处理，处理后的水体再经过步骤5中的脱氮反应池230进行脱氮反应，出水指标如表4中所示的脱氮出水。其中，上述等离子体发生器210的工作电压为50v，电流密度为10ma/cm²。

经过等离子体净化装置200处理的出水再流经步骤6中的水生态系统重构装置300进行深度净化，水生态系统重构装置300由水稳定区310、强化净化区320、表流湿地330、生态涵养区340和深度净化区350构成。其中，等离子体净化装置处理的出水经过水生态系统重构装置300进行深度净化处理后的出水水质见表4所示的水生态出水。

表4、某污水处理厂的水体经各个步骤的水质指标

从表4可知，污水处理厂出水经过处理后的出水指标完全满足《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)ⅳ类水质标准。

实施例5

某污水处理厂二沉池后的水体进入所述的水体净化系统处理，该水体净化系统包括混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300，上述微污染水体进入依次进入混凝沉淀装置100、等离子体净化装置200和水生态系统重构装置300中处理。

其中，步骤1～3中，进入混凝沉淀装置100混凝处理时，由于水体中总磷只有0.9mg/l，浓度较低，因此，按15mg/l加入硫酸亚铁溶液，并加5％氢氧化钠溶液调节ph至8～9(由于ph为6～7)，在转速为200转的条件下混凝反应后，进入助凝池，按1mg/l加入助凝剂pam在转速为60转的条件下混凝后进入沉淀池160固液分离，出水水质如表5中的混凝出水所示。

经过混凝沉淀后的水体进入步骤4中的等离子体发生器210处理，处理后的水体再经过步骤5中的脱氮反应池230进行脱氮反应，出水指标如表5中的脱氮出水所示。其中，上述等离子体发生器210的工作电压为55v，电流密度为2ma/cm²。

经过等离子体净化装置200处理的出水再流经步骤6中的水生态系统重构装置300进行深度净化。其中，等离子体净化装置处理的出水经过水生态系统重构装置300进行深度净化处理后的出水水质见表5中的水生态出水所示。

表5、某污水处理厂二沉池后的水体经各个步骤的水质指标

从表5可知，污水处理厂出水经过处理后的出水指标完全满足《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)ⅳ类水质标准。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。