专利名称：微污染开放水体修复方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水体修复领域，特别涉及一种微污染开放水体修复方法，还涉及一种微污 染开放水体修复装置。
背景技术：
目前，由于水环境受到了不同程度的污染，我国很多湖泊、水库(包括水源地水库)正面 临着严重的富营养化问题，直接威胁到城市供水水质安全。富营养化问题的根源在于湖泊、 水库等水体中，存在氮、磷、有机物等污染物。近年来，国内外加大了对水体富营养化及水体 修复技术的研究，并开发了多种水体原位修复载体，但是这些载体因价格昂贵等原因，在湖 泊、水库等开放式水体上应用较少。常规的生物接触氧化水处理技术，是使用多种水处理填料或滤料，利用这些填料 或滤料上生长的生物膜，达到降解污染物的目的。该类技术在城镇污水和工业废水处理 工程中已经获得了较广泛的应用，特别是对于污染物浓度较高的城镇污水和工业废水的处 理。在给水处理中，生物接触氧化水处理技术也在国内某些区域被应用于生物预处理工艺 中。其优势在于填料或滤料上所附着生长的生物膜，其微生物种群结构合理、适应性强、生 物量较大，因此降解污染物的效率较高。将常规生物接触氧化技术所使用的填料应用于湖 泊、水库等开放水体的原位修复，则有望以较低的成本实现这些水体的水质修复和生态恢
Μ. ο当前，常规生物接触氧化技术所使用的填料或滤料，尚没有被应用于开放水体中， 其原因在于这些填料或滤料被应用于构筑物中时，其固定和挂膜容易控制；而在开放水 体中，业界技术人员很难想到如何使用这些常规的填料或滤料。此外，目前我国太阳能技术的发展已经比较成熟，也有研究者将其转化为驱动力 应用于水体循环及复氧，并有该类知识产权的产品出现，专利号为20081002^70. 3，专利名 称为“地表水综合性水处理设备”的中国专利申请公开了一种放置于地表水水面对水体进 行循环并进行水的过滤-生化处理的设备。但是该设备的水处理能力及效率非常有限，对 于降解污染物的作用更加有限。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种采用半固定式的生物接触氧化模块与太阳能水 体循环及复氧系统结合进行微污染开放水体进行修复的方法。将常规水处理填料或滤料应 用于湖泊、水库等开放水体中，并与太阳能水体循环及复氧系统结合，利用太阳能水体循环 及复氧系统对水体的循环、解层及复氧作用，全面提高生物接触氧化技术对微污染水体的 水质修复作用，从而构造一种创新性的微污染水体修复工艺方法。本发明还提供了一种上述方法中使用的微污染开放水体修复装置。本发明是通过以下措施实现的
一种微污染开放水体修复方法，利用太阳能水体循环及复氧系统使水运动经过悬浮在 水体中的填料单元，利用填料单元中的填料降解水中的污染物。所述填料单元与沉在水底的配重物连接。
一种微污染开放水体修复装置，包括固定在开放式水体中的太阳能水体循环及复 氧系统，其特征在于在太阳能水体循环及复氧系统周围分布着若干个生物接触氧化模块， 所述生物接触氧化模块依次由漂浮标识物、至少1个填料单元和配重物连接而成，所述填 料单元中填料为高分子填料。相邻生物接触氧化模块的配重物之间的距离>細，相邻填料单元之间的距离为 40-80cmo生物接触氧化模块与太阳能水体循环及复氧系统之间的距离为40-70m。太阳能水体循环及复氧系统包括位于水面上的太阳能电池板、位于水面下的螺旋 桨及连接太阳能电池板和螺旋桨的能量传递装置；
螺旋桨下方设置一内径大于螺旋桨、垂直于水体底面放置的水管。水管距水体底面的距离为0. 5-1. 5m，水管的正下方设置一挡泥板，挡泥板固定在 水体底面上。水管中部设置进水孔。本发明的有益效果是
1、将本发明的装置放置于湖泊、水库等开放水体中，从而起到净化水质、修复水体的作 用，是一种开创性的将常规生物接触氧化技术与太阳能技术相结合应用于微污染水体修复 的工艺方法；
2、既利用了常规生物接触氧化技术对污染物较高的降解效率，又使其成本大大低于其 他原位生物载体修复技术，而且通过本发明所述的半固定式模块解决了在开放水体中使用 常规水处理填料或滤料的问题，还结合了太阳能技术作为绿色能源提供最佳的水体流动性 条件，对于处于微污染状况的湖泊、水库等开放水体的原位修复，具有显著的技术意义和应 用价值。
附图1为本发明装置结构示意图。图中，1、太阳能水体循环及复氧系统，2、填料单元，3、配重物，4、漂浮标识物，5、水 管，6、挡泥板。图中箭头表示水流方向。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明的方法及装置进行进一步说明。1、填料选择与填料单体的制作
填料单体选择聚丙烯、聚乙烯等水处理常用高分子填料，其单体加工形状可以是多叶 片圆球形、空心形、圆柱形、不规则形等水处理填料常用形状，其性状可以是弹性、半弹性、 软性等水处理填料常用性状，其个体结构可以是分散的填料单体或由多个填料单体组成组 合式填料，其外形尺寸的范围为0.005nT0.5m。填料真实密度须小于或等于水的密度(即 (l.Og/cm3)。按一定数量将上述加工制作的填料单体采用固定系统进行单元式预固定，制 成填料单元(2)。2、生物接触氧化模块的制作
将若干个填料单元(2)使用连接线连接成填料单元组，每个填料单元组的两端连接配重物(3)和漂浮标识物(4)，最终形成生物接触氧化模块。其中，配重物(3)可以是植草砖、 建筑用砖、石块、预制混凝土块、锚等可以起到底部固定作用的重物，其性状可以是方形、圆 形和其他不规则形状，其密度须大于水的密度(即> l.Og/cm3)，其质量根据具体使用条件 确定，具体质量范围为lkg 100kg。漂浮标识物(4)可以是泡沫球、塑料渔网漂等起到漂 浮和标识作用的物体，其形状可以是方形、圆形和其他不规则形状，其密度须小于水的密度 (即< 1. Og/cm3)，其尺寸根据具体使用条件确定，具体尺寸范围为0. 05^1. 0m。3、微污染开放水体修复装置的制作安装
将太阳能水体循环及复氧系统(1)用锚固定，太阳能水体循环及复氧系统(1)包括位 于水面上的太阳能电池板、位于水面下的螺旋桨及连接太阳能电池板和螺旋桨的能量传递 装置，能量传递装置将太阳能电池板收集的热量转化为动能，传递到螺旋桨，使螺旋桨可以 持续转动。为了提高太阳能水体循环及复氧系统(1)的水流传质效率，在螺旋桨下方设置一 水管(5)，水管(5)的内径大于螺旋桨的尺寸，水管(5)垂直于水体底面放置，螺旋桨转动 时，在水管(5)内形成低压，由于水管(5)内外的压力差，水被压进水管，从而形成一个水流 的循环，起到了水体循环的目的。水管(5)的长度根据水体的深度来定，一般末端在距离水 体底面0. 5-1. 5m处。为了防止水体流动时将底部的泥沙带起，在水管(5)的正下方设置一 挡泥板(6)，挡泥板(6)固定在水体底面上，尺寸大于水管(5)外径。进一步的为了提高水流传质效率，在水管(5)中部设置进水孔。将步骤2制作的生物接触氧化模块投入水体中，分布在太阳能水体循环及复氧系 统(1)周围。配重物(3 )沉入水底，填料单元(2 )悬浮在水体中，漂浮标识物(4 )漂浮在水 面上。为了防止生物接触氧化模块之间发生缠绕，所以放入水中时，控制配重物(3)之间的 距离彡細。生物接触氧化模块与太阳能水体循环及复氧系统(1)之间的距离为40-70m。生 物接触氧化模块的具体布置形式可以是圆形、长方形、正方形、扇形、弧线形或其他不规则 形状，以水体原位修复生物接触氧化模块获得最佳的污染物和氧等的传质条件为原则。生物接触氧化模块和太阳能水体循环及复氧系统的安装在应用于湖泊、水库等 开放式水体时，填料单元(2)可以根据不同水深悬浮于水体中。本发明是将其与太阳能水体 循环及复氧系统结合使用。太阳能水体循环及复氧系统(1)规格和型号的选用根据具体使 用条件确定，使用原则为使上述的生物接触氧化模块获得最佳的污染物和氧等的传质条 件。在目标水体中，生物接触氧化模块和太阳能水体循环及复氧系统的使用数量，结合水体 污染状况及治理目标，以理论计算和实践经验为依据；生物接触氧化模块的布置点阵形式， 以理论计算、水体流动特性和实践经验为依据，具体布置点阵形式可以是长方形、正方形、 扇形、弧线形和其他不规则形状。太阳能水体循环及复氧系统的对应布置形式，以生物接触 氧化模块获得最佳的污染物和氧等的传质条件为原则。下面以实例介绍其应用效果。应用例1
1、应用水域在济南市某饮用水水源地水库验证使用，水库整体库容约为4000万立 方，平均水深约为6米
2、装置的制作与安装
在水深为6m的水域中安装一套太阳能水体循环及复氧系统，水管长度选择細，距离水 底lm。
选择堆积体积约为7. 5m3 (7500个)的生物接触氧化聚乙烯弹性填料，此弹性填料 外形为中心有孔的多面球形。将其平均分成75份，用细绳将每十个填料穿成一串，每十串 捆扎为一个填料单元(2)，即每个填料单元(2)中有球形弹性填料100个，此填料单元(2) 为不规则柱形，每个填料单元(2)长约lm。再将每3个填料单元(2)通过细绳连接为一个 填料单元组，每个填料单元(2)之间间隔lm，两端分别连接配重物(3)和漂浮标识物(4)，制 成25个生物接触氧化模块。配重物(3)由4块普通植草砖通过细绳捆扎组成，每块砖约重 3kg。漂浮标识物(4)选用红黄相间色塑料渔网漂，渔网漂的直径为20cm。以太阳能水体循环及复氧系统(1)为中心，生物接触氧化模块与太阳能水体循环 及复氧系统(1)之间距离为20m，围成一个圆，相邻生物接触氧化模块的配重物(3)之间的 圆周距离约为5m。利用太阳能水体循环及复氧系统(1)的动力促进周围水体水、污染物和 溶解氧的传质，利用填料单元(2 )进行水体的原位净化。3、效果验证太阳能水体循环及复氧系统安装完毕后运行稳定，生物接触氧化模 块投放至水中两周后填料表面挂膜良好，于区域中心及四周取水做水质检测取平均值。另 在一相似水质状况的的水库中只投入相同数量的聚乙烯弹性填料进行净化，净化前后的水 质情况见下表1 :
表1两种净化方式净化前后水质分析数据对比表
权利要求
1.一种微污染开放水体修复方法，其特征是利用太阳能水体循环及复氧系统使水运动 经过悬浮在水体中的填料单元，利用填料单元中的填料降解水中的污染物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述填料单元与沉在水底的配重物连接。
3.—种权利要求1中所使用的微污染开放水体修复装置，包括固定在开放式水体中的 太阳能水体循环及复氧系统(1)，其特征在于在太阳能水体循环及复氧系统(1)周围分布 着若干个生物接触氧化模块，所述生物接触氧化模块依次由漂浮标识物(4)、至少1个填料 单元(2 )和配重物(3 )连接而成，所述填料单元(2 )中填料为高分子填料。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于相邻生物接触氧化模块的配重物(3)之间 的距离彡細，相邻填料单元(2)之间的距离为40-80cm。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于生物接触氧化模块与太阳能水体循环 及复氧系统(1)之间的距离为40-70m。
6.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于太阳能水体循环及复氧系统(1)包括 位于水面上的太阳能电池板、位于水面下的螺旋桨及连接太阳能电池板和螺旋桨的能量传 递装置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于螺旋桨正下方设置垂直于水体底面放置的 水管(5)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于水管(5)距水体底面的距离为0.5-1. 5m, 水管(5)的正下方设置一挡泥板(6)，挡泥板(6)固定在水体底面上。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于水管(5)中部设置进水孔。
全文摘要
本发明涉及水体修复领域一种微污染开放水体修复方法及装置。利用太阳能水体循环及复氧系统使水运动经过悬浮在水体中的填料单元，利用填料单元中的填料降解水中的污染物。在太阳能水体循环及复氧系统周围分布着生物接触氧化模块，生物接触氧化模块由漂浮标识物、至少1个填料单元和配重物连接而成。将本发明的装置放置于湖泊、水库等开放水体中，从而起到净化水质、修复水体的作用；既利用了常规生物接触氧化技术对污染物较高的降解效率，又使其成本大大低于其他原位生物载体修复技术，结合了太阳能技术作为绿色能源提供最佳的水体流动性条件，对于处于微污染状况的湖泊、水库等开放水体的原位修复，具有显著的技术意义和应用价值。
文档编号C02F3/12GK102126783SQ20101061811
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者周永田, 周维芳, 孙韶华, 贾瑞宝 申请人:济南市供排水监测中心