用于处理河道水污染的固定填料循环富氧设备及控制方法与流程

本实用新型属于环境保护中污水处理设备制造技术领域，特别用于有限宽度河道的水污染处理，是一种用于处理河道水污染的固定填料循环富氧设备及控制方法。

背景技术：
城市河流是城市景观中一个流动的、与城市居民生活环境紧密联系的复杂生态系统，而乡镇河流作为乡镇居民的主要用水来源，同城市河流一样在人们生活中具有十分重要的地位。河流对外源污染具有一定的自我净化恢复能力，然而近年来，河流由于沿岸居民数量众多，新建工厂大量聚集，居民的生产生活及工厂的偷排偷放对河流造成巨大影响，致使城市和乡镇河流生态功能在不断退化和丧失，出现黑臭、蚊虫滋生，不仅丧失了作为生活用水来源及城市景观的功能，反而成为城市负担：不但干扰居民的正常生产生活，对居民身体健康有害，甚至影响了城市声誉。近来年，人们不断探索河道生态治理方法，目前，方法大致可以归类为物理法、化学法和生物-生态法。物理法包括截污、清淤、富氧和充水。截污是河流治理的一条有效的途径，但是，河流截污工程浩大，涉及面广，包括大量管网铺设、污水厂建设、人员动迁、河流周边生态修复、工厂企业排污控制等，其巨额的工程投资、漫长的工期与复杂的工程实施，使众多的河流主管部门无力承担。清淤，由于常年自然沉积，河流底部聚积了大量淤泥，将底泥从河体中移出，可减少积累在表层底泥中的营养盐，减少潜在性内部污染源，是减少内源污染的直接有效措施。但是，清淤后水质只能暂时性地得到改善，随着污染的输入，河流很快又淤积回去，而且工程量大，投资费用高。复氧，污染严重的河流水体由于耗氧量大于水体的自然复氧量，溶解氧很低，甚至处于缺氧(或厌氧)状态。向处于缺氧(或厌氧)状态的河道进行人工充氧，可以增强河流的自净能力、改善水质，改善或恢复河流的生态环境。由于河流曝气复氧工程的良好效果和相对较低的投资与运行成本费用，成为发达国家与地区河流水体污染治理中经常采用的方法。充水，通过工程手段引水稀释受污染水体，短时间内降低水体的污染负荷，改善水生动物、水生植物的生存环境，提高河流的自净能力。但是换水冲稀后污染的总量没有减少，实际是污染物转嫁，如果外来污染持续存在，很快会恢复到原来的污染水平，且浪费了优质的水资源。化学法包括投加混凝剂、除藻剂。在河流中直接投加“混凝剂”见效快，但是药剂量难以掌握，污染物沉积在河底破坏水底生物环境，且存在污染二次释放的可能性。而使用除藻剂可去除藻类和水中的氮，但是无法除去水体中的磷；化学杀藻剂的生物毒性对鱼类等其它生物的生长危害很大。化学方法就是针对河流的污染特征投加相应的化学药剂，强制去除污染物质，河流水质明显改善。该方法操作简单，但费用较高，易造成二次污染。生物－生态修复技术主要包括水生植物技术、生物增效技术、微生物制剂技术和人工浮岛技术等。水生植物技术，人为创造一定的条件，利用适合相应河流水环境的水生植物及其共生的微环境，构建适合水体特征的水生植物群落，能有效降低悬浮物浓度，提高水体透明度及溶解氧，为其他生物提供良好的生存环境，改善水生生态系统的生物多样性。生物增效技术，生物增效技术将微生物通过一定的技术手段(如利用载体材料、包埋物质或合理控制水力条件等)，使微生物固着生长，提高生物反应器内的微生物数量，从而利于反应后的固液分离，利于除氮和去除高浓度有机物，以及难以生物降解的物质，提高系统的处理能力和适应性生物增效技术立足于恢复、强化微生物群落来净化水体。生物增效技术依靠微生物的能力自然净化水体，并紧密结合水生态系统的改善及相互促进发展，因而是一项长期、生态的河流治理措施。微生物制剂技术，选育高效菌株制成为微生物复合制剂处理污染水体，其主要优点是能迅速提高污染介质中的微生物浓度，并可望在短期内提高污染物的生物降解速率，另外生物反应通常条件温和，投资省、费用少、消耗低，而且效果好、过程稳定、操作简便。其缺点是要保持良好的水体改善效果，需根据水体变化情况，不断投加，可作为水体生态修复过程中的辅助措施。人工浮岛技术，生态浮床技术治理水环境与生态修复的原理是通过植物在生长过程中对水体中氮、磷等植物必需元素的吸收利用，及其植物根系和浮床基质等对水体中悬浮物的吸附作用，富集水体中的有害物质，与此同时，植物根系释出大量能降解有机物的分泌物，从而加速有机污染物的分解，随着部分水质指标的改善，尤其是溶解氧的大幅度增加，为好氧微生物的大量繁殖创造了条件，再通过微生物对有机污染物、营养物质的进一步分解，使水质得到进一步改善，最终通过收获植物体的形式，将氮、磷等营养物质以及吸附积累在植物体内和根系表面的污染物搬离水体，使水体中的污染物大幅度减少，水质得到改善。但人工浮岛具有每年都需要种植新的植物，运行管理支出较大，并且在行洪时易被摧毁的缺点。

技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种用于处理河道水污染的固定填料循环富氧设备及控制方法，用来解决城市或乡镇中有限宽度的河道水污染的问题。一种用于处理河道水污染的循环富氧固定填料污水处理技术，属于生物-生态修复技术中的生物增效技术领域。生物增效技术将微生物通过一定的技术手段(如利用载体材料、包埋物质或合理控制水力条件等)，使微生物固着生长，提高生物反应器内的微生物数量，从而利于反应后的固液分离，利于除氮和去除高浓度有机物，以及难以生物降解的物质，提高系统的处理能力和适应性生物增效技术立足于恢复、强化微生物群落来净化水体。微生物群落是水生态系统的基础生物组分，既是水体的“清道夫”，降解污染物，给其他的水生生物营造健康的水环境，也是生物链的重要环节，维系正常的物质循环。微生物（菌类、藻类、原后生动物等）是水体自然净化的主力军，河流受到污染水质变坏，也是因污染量过大超出微生物的消化能力。水质的下降导致部分生物种（包括微生物）丧失了生存环境而逐步消亡，而水生生物结构的改变反过来也助长了水环境恶化的趋势，如此恶性循环导致水生态系统的退化。生物增效技术正是通过营造微生物的生长空间，数百、数万倍放大微生物量，使水体自然的净化能力得到大大加强，放大对污染的消化能力，切断恶性循环。不仅可体现到水质的明显改善，也是促进水生态系统的良性发展循环。生物增效技术以培育、发展土著微生物为首要目标，这些微生物因适合于原本的水环境而具备高度的活力和持续发展的能力，既不存在因投加微生物菌可能产生的生物入侵，或因微生物死亡需反复投加，也不存在化学药剂的生物危害；因依靠微生物自发的营养消耗净化水体，而不需机械清理而产生的巨大能耗或复杂运营管理要求。生物增效技术依靠微生物的能力自然净化水体，并紧密结合水生态系统的改善及相互促进发展，因而是一项长期、生态的河流治理措施。本实用新型的技术方案：本实用新型循环富氧固定填料污水处理设备，包括电机、驱动杆、固定框及碳纤维填料。填料为碳纤维材质，丝状缠绕，比表面积高达6500m2/m3，固有挂膜快、生物膜发育良好的特性，并且具有储氧功能。填料两端固定在固定框上，在水体中受水流的冲动，填料前后左右摆动，填料上的生物膜不断更新，生物活性高，传质效率高。实施时，将设备的驱动杆固定在河岸两侧，驱动杆的下半部进入河流水体中，上半部露出水面，通过电机带动驱动杆转动，带动固定框做圆周运动，设备的驱动杆以下进入河流水体，驱动杆上部离开水体。固定填料上附着微生物，微生物在水面上进行富氧消耗有机物，消耗殆尽后以饥饿状态进入水体快速吸附有机物，在富氧消耗及缺氧吸附的循环过程中将有机物消耗。并且由于碳纤维填料是两端固定在固定框上，可以随水流前后左右摆动，因此在平时及行洪时均不受到影响。本实用新型具有以下的有益效果：1构造简单，便于保修和点检；2无需额外的风机，运行费用低；3循环状态使微生物具有活性，水处理效果好；4填料储氧性能好，能将空气中的氧气带入水体中；5不影响水流形态，不影响河道行洪。本实用新型的优点是适用于城市或乡镇中有限宽度的河道水污染处理，具有污水处理效果好，运行成本低，噪音小，不妨碍行洪的特点。附图说明图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的侧面结构示意图。图中：1电机、2驱动杆、3固定框、4碳纤维填料。具体实施方式1)如图1所示，循环富氧固定填料污水处理设备，包括电机、驱动杆、固定框及碳纤维填料。电机与驱动杆直接连接，驱动杆外均匀分布有固定框，碳纤维填料两端固定在固定框上。将设备的驱动杆固定在河岸两侧，驱动杆的下半部进入河流水体中，上半部露出水面，通过电机带动驱动杆转动，带动固定框做圆周运动。填料为碳纤维材质，丝状缠绕，比表面积高达6500m2/m3，固有挂膜快、生物膜发育良好的特性，并且具有储氧功能。填料两端固定在固定框上，在水体中受水流的冲动，填料前后左右摆动，填料上的生物膜不断更新，生物活性高，传质效率高。实施时，将设备的驱动杆固定在河岸两侧，驱动杆的下半部进入河流水体中，上半部露出水面，通过电机带动驱动杆转动，带动固定框做圆周运动，设备的驱动杆以下进入河流水体，驱动杆上部离开水体。固定填料上附着微生物，微生物在水面上进行富氧消耗有机物，消耗殆尽后以饥饿状态进入水体快速吸附有机物，在富氧消耗及缺氧吸附的循环过程中将有机物消耗。并且由于碳纤维填料是两端固定在固定框上，可以随水流前后左右摆动，因此在平时及行洪时均不受到影响。2)设备运行时的运行轴速根据待处理河流的流速决定，同时考虑宽度及污染程度因素，当河段的流速0.5-1m/s、1-5m/s、5-10m/s，对应设备运行时的运行轴速范围是10r/min-50r/min、50r/min-100r/min、100r/min-400r/min。3)碳纤维填料的间距根据待处理河流的污染程度决定流速决定，同时考虑宽度及流速因素，当河段的污染程度（以COD计）在50-100mg/L、100-200mg/L、200-500mg/L，碳纤维填料的间距范围是10cm-20cm、5cm-10cm、2cm-5cm。4)设备固定框的宽度根据待处理河流的宽度决定，同时考虑流速及污染程度因素，当河段的宽度在5-10m、10-30m、大于30m，设备固定框的宽度范围是200-400mm、400-1000mm、大于1000mm。