一种污染水体原位修复装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种污染水体原位修复装置及其方法。本发明的技术方案要点为：一种污染水体原位修复装置，包括微生物处理系统和设置于微生物处理系统上方的植物修复系统，其中微生物处理系统主要由微生物反应箱、漂浮箱、排水泵、悬浮填料、风管、风机、曝气头和自动进水阀组成，所述的植物修复系统包括植物固定层和固定于植物固定层上的功能植物。本发明还公开了使用该污染水体原位修复装置净化水体的方法。本发明利用微生物自身降解水中的污染物以及植物吸收水中的氮磷等元素进而实现原位修复污染水体的目的。
【专利说明】一种污染水体原位修复装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护中的水污染处理【技术领域】，具体涉及一种污染水体原位修复装置及其方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和科技的发展，各种工业工厂的数量与日俱增。这些工厂在推动经济发展的同时也给生物生活的环境带来了威胁，环境问题已经从局部发展为全球性的威胁。水是生命之源，而大量的污染物进入水体，致使水体富营养化，水环境指标严重下降，对生物的生存构成了极其严重的威胁，比如我国的淮河流域。世界各国都越来越重视污水的处理和回用技术，实现水资源的可持续利用，遏制水污染的加剧趋势，迫在眉睫。
[0003]目前改善水体水质的方法主要有:物理方法、化学方法和生物方法三种。物理方法是用格栅、筛网、沉沙池、沉淀池和隔油池等构筑物去除废水中的固体悬浮物和浮油，初步减轻废水的腐化程度，这种方法往往达不到彻底根除的效果。化学方法是加入某些化学物质，通过化学反应中和、氧化、还原、分解、絮凝和化学沉淀等改变废水中污染物的化学性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去，这种方法有可能会引入新的污染物，不利于被推广使用。生物方法是利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法，这种方法又叫生物化学处理法，是处理有机废水最重要的方法。其中废水的生物处理法是基于微生物通过酶的作用将复杂的有机物转化为简单的物质，把有毒的物质转化为无毒的物质的方法。三种方法相比较，生物方法具有明显的优势，生物方法投资小，效果明显，而且不产生二次污染，因此生物方法在水环境治理方面得到了广泛的应用。
[0004]在生物方法中又包括异位修复和原位修复。其中异位修复是将受污染的水体抽出再进行处理的技术，该技术在短期内处理量大，处理效果较高，但长期应用普遍存在着拖尾、反弹等现象，最终降低了处理效率，增加了处理成本。原位修复技术以其修复彻底、处理污染物种类多、时间相对较短和成本相对低廉等优势在水污染修复领域得到了广泛的应用。
[0005] 中国专利申请号200610076417.1，授权公告日为2008年3月5日，发明创造名称为水体原位修复生态反应器，该发明利用风能、水能、太阳能和生物植物质能，在动态中对受损水体进行原位修复，不仅能够提高水体修复净化效率，无二次污染，而且还可降低成本，但受自然天气因素的制约，影响水体原位修复生态反应器的净化效果。中国专利申请号200310103050.4，
【公开日】为2004年10月27日，发明创造名称为水平旋流悬浮载体生物膜反应器及其水体原位修复方法，该发明从水体原位修复反应器的特点出发，对反应器的结构、载体选择及其投加量等进行了优化，从而使得反应器在正常运行时，载体颗粒能在较高载体投加量、较低曝气量的情况下充分悬浮，并维持水平旋流的状态，从而有效提高反应器对有机污染物和氨氮的去除率，但此装置受水流的影响较大，难以在河流湖泊中控制其位置并且人工操作较多，管理复杂。此外，其它专利的技术方案也都存在不同程度的缺点和不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对我国污染水体的现状，结合微生物处理技术和水体植物修复于一体，提供了一种污染水体原位修复装置及其方法。
[0007]本发明的技术方案为:一种污染水体原位修复装置，其特征在于包括微生物处理系统和设置于微生物处理系统上方的植物修复系统,其中微生物处理系统主要由微生物反应箱、漂浮箱、排水泵、悬浮填料、风管、风机、曝气头和自动进水阀组成，所述的漂浮箱通过三角架固定于微生物反应箱外侧顶部的周围，排水泵固定于漂浮箱之上，排水泵的进水口与伸入到微生物反应箱中的排水管相连接，排水泵的出水口与外界相通，悬浮填料悬浮于微生物反应箱内的水中，风管铺设于整个微生物反应箱的底部，风管的外端与设置于漂浮箱上的风机出风口相连接，所述的风机与排水泵分别与外部的电缆相连接，曝气头固定于微生物反应箱底部的风管上，自动进水阀设置于微生物反应箱的底部，该自动进水阀包括阀体和设置于阀体上的进水管与出水管，其中进水管与外界相通，出水管与微生物反应箱相连通；所述的植物修复系统包括植物固定层和固定于植物固定层上的功能植物，其中植物固定层通过三角架固定于微生物反应箱上部的四分之一处，植物固定层主要由穿孔塑料板和分布于穿孔塑料板上方的鹅卵石、砂石、泥炭或岩棉组成，所述的功能植物固定于植物固定层上，该功能植物为芦苇、美人蕉、水葫芦或灯芯草中的一种或多种。
[0008]本发明所述的污染水体原位修复方法，其特征在于具体步骤如下:首先将污染水体原位修复装置固定于污染水体中，通过自动进水阀控制微生物反应箱内的水位，当微生物反应箱内的水位低于设定位置时自动进水阀自动开启开始进水，当微生物反应箱内的水位高于设定位置时自动进水阀自动关闭停止进水，当微生物反应箱内的水位达到设定高度时进入曝气阶段，风机自动开启进行曝气，曝气3-8h后进入沉淀阶段，沉淀0.5-2h后排水泵自动开启开始排水，排水泵由设定液位自动控制停止，当液位达到设定位置时排水泵停止运行，然后自动进水阀自动开启开始进水，进入下一个循环。
[0009]本发明的与现有技术相比具有以下有益效果:(I)利用微生物自身降解水中的污染物以及植物吸收水中的氮磷等元素进而实现原位修复污染水体的目的；(2)材料易得，成本低廉，符合水污染处理中经济性的要求；(3)处理效果显著，无二次污染，本技术利用微生物和植物的共同作用进行污染水体的处理，经济环保，符合可持续发展；(4)稳定性好，漂浮箱能够让整个装置在水面上维持稳定，保证每个环节的顺利进行；(5)整个修复运行过程自动化程度高，节省运行管理人力物力；(6)生态景观效果好，功能植物可形成水上景观，美化水上环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图。
[0011]图面说明:1、微生物反应箱，2、漂浮箱，3、排水泵，4、悬浮填料，5、风管，6、风机，7、曝气头，8、机械自动进水泵，9、植物固定层，IO、功能植物。
【具体实施方式】[0012]结合附图详细描述实施例。一种污染水体原位修复装置，包括微生物处理系统和设置于微生物处理系统上方的植物修复系统，其中微生物处理系统主要由微生物反应箱1、漂浮箱2、排水泵3、悬浮填料4、风管5、风机6、曝气头7和自动进水阀8组成，所述的漂浮箱2通过三角架固定于微生物反应箱I外侧顶部的周围，漂浮箱2使得整个装置在重力和浮力的作用下达到平衡，以维持在水中的稳定性，漂浮箱2采用尺寸为0.5m*0.5m*5m的熟料漂浮箱，微生物反应箱I采用尺寸为5m*5m*2m铸铁箱，排水泵3固定于漂浮箱2之上，排水泵3的进水口与伸入到微生物反应箱I中的排水管相连接，排水泵3的出水口与外界相通，排水泵3用于排出处理后的水体使微生物反应箱I内的水位下降至箱体高度的二分之一处，悬浮填料4悬浮于微生物反应箱I内的水中，悬浮填料4采用有机共聚物材质和空心圆立体结构，在微生物反应箱I中可以自由浮动，悬浮填料4使得微生物的附着表面积增大，能在污水处理中取得很好的效果，风管5铺设于整个微生物反应箱I的底部，风管5可采用镀锌钢管或熟料管，风管5的外端与设置于漂浮箱2上的风机6出风口相连接，所述的风机6与排水泵3分别与外部的电缆相连接，风机6用于为微生物反应箱I运行过程中的曝气阶段提供压力空气，通过风管5输送到曝气头7，产生微小的气泡，提高微生物反应箱I中水的溶解氧，进而提高生化反应效率，曝气头7固定于微生物反应箱I底部的风管5上，自动进水阀8设置于微生物反应箱I的底部，该自动进水阀8包括阀体和设置于阀体上的进水管与出水管，其中进水管与外界相通，出水管与微生物反应箱I相连通，该自动进水阀8用于控制进水的开启和关闭，当微生物反应箱I中的水位低于设定位置时自动开启开始进水，当微生物反应箱I中的水位高于设定位置时自动关闭停止进水，微生物反应箱I的运行分为进水-曝气-沉淀-排水4个阶段，进水阶段由自动进水阀8自动控制，进水时间为10-30min，曝气阶段由液位自动控制，当微生物反应箱I中液位达到设定位置时，风机6自动开启，曝气时间可根据水质设定，设定范围为3-8h，曝气结束后进入沉淀阶段，时间为
0.5-2h，沉淀阶段结束后排水泵3自动开启开始排水，排水泵3由液位自动控制停止，当液位达到设定位置时排水泵3停止运行，然后自动进水阀8自动开启开始进水进入下一个循环；所述的植物修复系统包括植物固定层9和固定于植物固定层9上的功能植物10，其中植物固定层9通过三角架固定于微生物反应箱I上部的四分之一处，植物固定层9主要由穿孔塑料板和分布于穿孔塑料板上方的鹅卵石、砂石、泥炭或岩棉组成，所述的功能植物10固定于植物固定层9上，该功能植物10为芦苇、美人蕉、水葫芦或灯芯草中的一种或多种，功能植物10不仅能有效去除污染水体中氮磷等营养元素，净化水体水质，而且能够形成水上景观，美化水上环境。
[0013]本发明所述的污染水体原位修复方法，具体步骤如下:首先将污染水体原位修复装置固定于污染水体中，通过自动进水阀控制微生物反应箱内的水位最高为箱体高度的三分之二处，最低为箱体高度的二分之一处，当微生物反应箱内的水位低于二分之一箱体高度时自动进水阀开启开始进水，当微生物反应箱内水位高于三分之二箱体高度时自动进水阀关闭停止进水，当微生物反应箱内的水位达到三分之二箱体高度时进入曝气阶段，风机自动开启进行曝气，曝气4h后进入沉淀阶段，沉淀0.5h后排水泵自动开启开始排水，排水泵由液位自动控制停止，当液位达到二分之一箱体高度时排水泵停止运行，然后自动进水阀自动开启开始进水，进入下一个循环。
[0014]以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护 的范围内。
【权利要求】
1.一种污染水体原位修复装置，其特征在于包括微生物处理系统和设置于微生物处理系统上方的植物修复系统，其中微生物处理系统主要由微生物反应箱、漂浮箱、排水泵、悬浮填料、风管、风机、曝气头和自动进水阀组成，所述的漂浮箱通过三角架固定于微生物反应箱外侧顶部的周围，排水泵固定于漂浮箱之上，排水泵的进水口与伸入到微生物反应箱中的排水管相连接，排水泵的出水口与外界相通，悬浮填料悬浮于微生物反应箱内的水中，风管铺设于整个微生物反应箱的底部，风管的外端与设置于漂浮箱上的风机出风口相连接，所述的风机与排水泵分别与外部的电缆相连接，曝气头固定于微生物反应箱底部的风管上，自动进水阀设置于微生物反应箱的底部，该自动进水阀包括阀体和设置于阀体上的进水管与出水管，其中进水管与外界相通，出水管与微生物反应箱相连通；所述的植物修复系统包括植物固定层和固定于植物固定层上的功能植物，其中植物固定层通过三角架固定于微生物反应箱上部的四分之一处，植物固定层主要由穿孔塑料板和分布于穿孔塑料板上方的鹅卵石、砂石、泥炭或岩棉组成，所述的功能植物固定于植物固定层上，该功能植物为芦苇、美人蕉、水葫芦或灯芯草中的一种或多种。
2.一种污染水体原位修复方法，其特征在于具体步骤如下:首先将权利要求1所述的污染水体原位修复装置固定于污染水体中，通过自动进水阀控制微生物反应箱内的水位，当微生物反应箱内的水位低于设定位置时自动进水阀自动开启开始进水，当微生物反应箱内的水位高于设定位置时自动进水阀自动关闭停止进水，当微生物反应箱内的水位达到设定高度时进入曝气阶段，风机自动开启进行曝气，曝气3-8h后进入沉淀阶段，沉淀0.5-2h后排水泵自动开启开始排水，排水泵由设定液位自动控制停止，当液位达到设定位置时排水泵停止运行，然 后自动进水阀自动开启开始进水，进入下一个循环。
【文档编号】C02F3/34GK104003527SQ201410248342
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】申战辉, 沈帅兵, 王春峰 申请人:河南师范大学