专利名称：开放水体原位净化的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及开放水体净化领域，特别涉及一种开放水体净化的方法，还涉及此方法所 用的一种装置。
背景技术：
生物载体技术是以生物膜法水处理技术原理为基础，其目标是利用生物载体上的生物 膜降解水体中的污染物。但是该技术受水体流动形态的限制，如果水体流动性差，则其技术 作用有限。在流动性较差的湖库水体中，业界技术人员很难想到如何最大限度地发挥生物 载体去除污染物的降解作用。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 应用于水体循环复氧及水处理，并由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，本发明提供了一种将半固定式的生物载体与太阳能水体循环及复 氧系统相结合，构造一种创新性的开放水体原位净化的方法。本发明还提供了开放水体原位净化的装置。本发明是通过以下措施实现的
一种开放水体原位净化的方法，利用太阳能水体循环及复氧系统使水运动经过悬浮在 水中的生物载体，利用生物载体上的生物膜降解水中的污染物。所述生物载体与沉在水底的配重物连接。一种开放水体原位净化的装置，包括固定在开放式水体中的太阳能水体循环及复 氧系统，太阳能水体循环及复氧系统周围分布着若干个生物载体组，所述生物载体组由配 重物和至少一组生物载体串连而成。相邻生物载体组的配重物之间的距离彡5m，相邻生物载体之间的距离为 40-80cmo生物载体组与太阳能水体循环及复氧系统的距离为20-70m。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。太阳能水体循环及复氧系统通过沉入水底的锚固定。本发明的有益效果是
(1)既利用了生物载体技术对污染物较高的降解效率，又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；
(2)利用绿色能源进一步大幅度提高水质改善和水体修复的效率，并降低应用成本。
附图1为本发明装置的结构示意图，
图中，1、太阳能水体循环及复氧系统，2、生物载体，3、配重物，4、水管，5、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、生物载体组的制作
将生物载体(2)用连接物如绳子之类的东西连成一串，下部连接配重物(3)，组成生物 载体组，生物载体(2)就可以悬浮在水体中了。根据水体深度，来决定生物载体(2)的连接 数量，一般每个生物载体(2)之间的距离为40-80cm，如果水体深度为5m，则去除配重物和 连接配重物的绳子的长度lm，每个生物载体(2)之间距离选择60 cm，加上生物载体(2)本 身的长度，所以选择将3个生物载体(2)串联成一个生物载体组，这样最上部的生物载体 (2)与水面还有一个适当的距离，为0.5-1. 5m。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> 1. Og/cm3)，其质量根据具体使用条件确定，具体质量范 围为lkg 100kg。如果水比较深，连接的生物载体(2)的数量比较多，就要选择质量大一些 的配重物(3)。2、开放水体原位净化装置的制作
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(4)，水管(4)的内径大于螺旋桨的尺寸，水管(4)垂直于水体底面放置，螺旋桨转动 时，在水管(4)内形成低压，由于水管(4)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(4)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(4)的正下方设置一 挡泥板(5)，挡泥板(5)固定在水体底面上，尺寸大于水管(4)外径。进一步的为了提高水 流传质效率，在水管(4)中部设置进水孔。将步骤2制作的生物载体组投入水体中，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，生物载体(2)悬浮在水体中。为了防止生物载体组之间发生缠 绕，所以放入水中时，控制配重物(3)之间的距离> 5m。生物载体组与太阳能水体循环及复 氧系统的距离为20-70m。生物载体组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载体获得最佳的污染物和氧等的传质条件为 原则。
太阳能水体循环及复氧系统，其规格和型号的选用原则为使上述的水体原位修 复生物载体获得最佳的污染物和氧等的传质条件。上述的水体原位修复生物载体和太阳能 水体循环及复氧系统在目标水体中的各自使用数量，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；水体原位净化生物载体的布置形式，以理论计算、水体流动特性 和实践经验为依据。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、装置的制作与安装如图1所示
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。采用某种国产上浮型生态藻作为生物载体(2)，此生态藻长1.5m、宽1.0m，于生态 藻的固定底座两端各钻一小孔，用两根细尼龙绳分别穿过生态藻两端的小孔并打结将其固 定，如此平行将3片生态藻依次固定在两根尼龙绳上，其中上一层生态藻的底端与下之间 一层生态藻的顶端之间距离为0. 5m，最下一层生态藻的底端与底部配重物(3)之间距离为 0. 5m。底部配重物(3)选用普通植草砖，每块砖约重:3kg，每个生物载体组配置4块，即上述 两根尼龙绳各捆扎2块，组成生物载体组。最上一层的生态藻可以连接漂浮标识物，选用红 黄相间色塑料渔网漂，渔网漂的直径为20cm。同上，选用186片生态藻制作成62个生物载体组。在距离太阳能水体循环及复氧系统(1) 20m处，以太阳能水体循环及复氧系统(1) 为圆心，投放25个生物载体组，每个生物载体组的配重物(3)之间的圆周距离为5m。在此 圆形区域外围，在距离太阳能水体循环及复氧系统(1 )30m处再投放37个生物载体组，每个 生物载体组的配重物(3)之间的圆周距离为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，利用生态藻所构成的生物载体组进行水体的 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，生态藻所构成的生物载体组投放至 水中两周后生物载体表面挂膜良好，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生态藻进行净化，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
生物藻净化前生物藻净化后本发明装置净化前本发明装置净化后CODfc4. 7mg/L4. Omg/L4. 8mg/L2. 9mg/L叶绿素a7. 7 μ g/L6. 9 μ g/L7. 9 μ g/L4. 7 μ g/L藻类500. 3 万个 /L464. 3 万个 /L501. 9 万个 /L216. 4 万个 /L
由数据可见，在安装本发明装置后，此水域中水中耗氧量、叶绿素含量和藻类数量分别 降低了 39. 5%,40. 5%和56. 9%，而单纯使用生物藻净化水中耗氧量、叶绿素含量和藻类数量 只分别降低了 14. 8%、10. 3%和7. 2%ο 综上分析，如果能够将太阳能水体循环及复氧系统与上述生物载体原位修复技术 相结合，则可充分利用太阳能水体循环及复氧系统对水体的解层和循环作用，有效改善水
5体循环和富氧条件，大大提高生物载体技术对湖泊、水库等开放水体的原位修复作用，实现 水体的水质修复和生态恢复。
权利要求
1.一种开放水体原位净化的方法，其特征是利用太阳能水体循环及复氧系统使水运动 经过悬浮在水中的生物载体，利用生物载体上的生物膜降解水中的污染物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述生物载体与沉在水底的配重物连接。
3.一种开放水体原位净化的装置，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载体组，所 述生物载体组由配重物(3 )和至少一组生物载体(2 )串连而成。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于相邻生物载体组的配重物(3)之间的距离 ^ 5m，相邻生物载体(2)之间的距离为40-80cm。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于生物载体组与太阳能水体循环及复氧 系统(1)的距离为20-70m。
6.根据权利要求3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3或6所述的装置，其特征在于螺旋桨正下方设置一垂直于水体底面 放置的水管(4)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于水管(4)距水体底面的距离为0.5-1. 5m, 水管(4)的正下方设置一挡泥板(5)，挡泥板(5)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(4)中部设置进水孔。
10.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)通过 沉入水底的锚固定。
全文摘要
本发明涉及开放水体净化领域一种开放水体净化的方法及装置。利用太阳能水体循环及复氧系统使水运动经过悬浮在水中的生物载体，利用生物载体上的生物膜降解水中的污染物。所述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，太阳能水体循环及复氧系统周围分布着若干个生物载体组，所述生物载体组由配重物和至少一组生物载体串连而成。既利用了生物载体技术对污染物较高的降解效率，又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；利用绿色能源进一步大幅度提高水质改善和水体修复的效率，并降低应用成本。
文档编号C02F3/02GK102092842SQ20101061815
公开日2011年6月15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