本发明涉及水体净化
技术领域：
，特别涉及一种水体净化装置。
背景技术：
：河流湖泊富营养化的原因是水体中营养盐过高，导致蓝藻等大量生长。水体富营养化危害巨大。在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化-还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡，水面发黑，水体发臭，进而变成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用，且气味难闻，对周边环境影响很大。20世纪70年代，固定化微生物技术开始应用于工业废水的生物处理，与传统的悬浮生物处理法相比，它具有提高反应器内微生物细胞浓度、保持高效菌种、污泥产量少，反应器中固液分离容易等优点，因此具有广阔的应用前景。现有的水体净化装置中通常通过曝气的方式实现水流循环，曝气盘往往设置于装置底部，气泡行程长，能耗高，较大的剪切力不利于微生物挂膜，且容易造成过量曝气，而且现有曝气技术对净化装置内水的搅拌效果差、传质速率低，能耗较高。技术实现要素：针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水体净化装置，借助液体自重压力做补充进水获得的势能与叶轮旋转式产生的离心力形成动能。液体在重力加速的条件下沿叶轮圆周方向作切线运动，在池壁的反射作用下，形成自下而上的循环水流，故可获得在轴向和径向方向的交叉水流，具有搅拌流态好、耗能小、安装方便的优点。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种水体净化装置，包括动力系统、生物反应器、微生物系统、导流系统和搅拌系统。所述的动力系统固定悬浮在浮囊上方，所述的生物反应器、微生物系统和导流系统安装在水体内。所述的生物反应器上下开口且内部中空，所述的微生物系统固定安装在生物反应器内部。所述的搅拌系统包括电机、搅拌轴和叶轮，所述的电机悬浮在水面上方，所述的搅拌轴上端与电机旋转连接，另一端穿过所述生物反应器和微生物系统与叶轮连接。所述的叶轮设在生物反应器的下方，所述的叶轮上固设有若干导流叶片。进一步地，所述的叶轮为双曲面叶轮，双曲面叶轮在渐开双弧面上均布有若干条导流叶片。进一步地，所述导流叶片的数量为5-10条，优选8条。进一步地，所述的导流系统包括可伸缩的导流布和若干块导流板，若干块导流板设在浮囊的下方并呈环状布置，所述的导流布为圆柱状且上下开口，所述的导流布周边及底部分别设置有用于固定其形状的铅锤。进一步地，所述的导流板上设有若干个用于对装置运行过程进行摄像的摄像头。进一步地，为了使微生物更容易附着在生物反应器内壁上，所述的生物反应器的内壁为螺旋波纹状壁面，其表面积大，非常适宜微生物的附着和生长。进一步地，所述的动力系统为太阳能电池板，也可以通过市电供电。进一步地，还包括至少两个浮囊，所述的动力系统和电机固定在浮囊上方。进一步地，所述的微生物系统包括微生物盒和固设在其内部的微生物载体，所述的微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部。所述的微生物盒顶部设有网格布，底部开设有若干小孔，可以让微生物从顶部逸出，所述的微生物盒设置在靠近生物反应器底部的位置。装置运行时，在水流及各种营养物质的作用下，载体上的微生物复苏，并不断繁殖，部分微生物扩散到生物反应器中，在反应器中进一步生长、繁殖，并净化水体。进一步地，所述的微生物载体的制备方法包括如下步骤：第一步、将膨润土溶解于水溶液中并添加添加剂，所述的添加剂由蒙脱石黏土、碳酸钠、氯化铝和硫酸锰组成，膨润土与添加剂的质量配比为：膨润土：蒙脱石粘土：碳酸钠：氯化铝：硫酸锰：100-120：10-15：1-1.5：l-2：1-2；第二步、往s1的料液中加入混凝剂和/或絮凝剂促进絮凝，所述的混凝剂为聚合氯化铝，混凝剂添加量为100ml的s1料液中加入3ml质量浓度为5％的聚合氯化铝，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺，絮凝剂添加量为100ml的s1料液中加入0.5ml质量浓度为5％的聚丙烯酰胺；然后105-110℃烘干，研磨至170-200目，放入马弗炉焙烧，焙烧温度为400-460℃，焙烧时间为0.5-3h，焙烧冷却后破碎筛分至10-30目得到膨润土载体；第三步、称取膨润土载体，放入高压灭菌锅中，在121-123℃下湿热灭菌18-23min，加入膨润土载体质量1.8-2.5倍的复合菌液，复合菌液为乳酸菌、酵母菌、厌氧氨氧化菌、醋酸杆菌的混合菌液，混合菌液中乳酸菌：酵母菌：厌氧氨氧化菌：醋酸杆菌的浓度比例为：5-10：2-5：6-10：1-2；第四步、将载有复合菌液的载体放入容器中，再放入摇床，以180-260次/min的转速摇动，固定化2.5-3h，倾出多余菌液，加入100-150ml浓度为2-2.5％的戊二醛水溶液，在低温2-5℃条件下交联22-24h，倾出多余戊二醛水溶液，用无菌水洗涤2-5次，然后加入15-20ml的培养基，33-38℃情况下摇床培养22-24h，得微生物载体。本发明具有如下有益效果：1、采用双曲面叶轮搅拌系统，双曲面叶轮在渐开双弧面上均布有5-10条导流叶片，具有以下特点：搅拌流态好，效果好；大比表面积叶轮，配备功率小，具有节能效果；安装十分灵活，维护方便、便捷。2、导流布、导流板等构成导流系统，在导流系统的作用下，形成环状的流场形态，形成好氧-兼氧-厌氧的交替分布流场形态，从而适宜多种不同的菌种存在，从而分解、处理水体中的各种污染物质，达到有效净化水体的作用。附图说明图1为本发明的整体结构示意图。图2为导流系统的原理示意图。图3为叶轮的俯视图。主要组件符号说明：1、动力系统；11、蓄电池；12、太阳能电池板；2、浮囊；3、生物反应器；4、微生物系统；41、微生物盒；42、微生物载体；43、网格布；5、导流系统；51、导流布；511、铅锤；52、导流板；53、摄像头；61、电机；62、搅拌轴；63、双曲面叶轮；631、导流叶片。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。如图1-3所示，一种水体净化装置，包括动力系统1、浮囊2、生物反应器3、微生物系统4、导流系统5和搅拌系统。动力系统1包括蓄电池11和太阳能电池板12，蓄电池11和太阳能电池板12安装在浮囊2上方。生物反应器3、微生物系统4和导流系统5安装在水体内。生物反应器3的内壁为螺旋波纹状壁面。微生物系统4包括微生物盒41和固设在其内部的微生物载体42，微生物盒41固定安装在生物反应器3靠近底部的位置上，微生物载体42为活性炭、海泡石、页岩陶粒、膨润土或麦饭石等颗粒状物质。微生物盒41顶部设有网格布43，底部开设有若干小孔。导流系统5包括导流布51和三块呈环状布置的导流板52，导流板52上设有两个摄像头53，导流布51周边及底部固设有若干个铅锤511。搅拌系统包括电机61、搅拌轴62和双曲面叶轮63，电机61安装在浮囊2上方，搅拌轴62上端与电机61旋转连接，另一端穿过生物反应器3和微生物盒41与双曲面叶轮63连接，双曲面叶轮63在渐开双弧面上均布有五条导流叶片631。本发明的工作原理为：借助液体自重压力做补充进水获得的势能与双曲面叶轮63旋转式产生的离心力形成动能，液体在重力加速的条件下沿双曲面叶轮63圆周方向作切线运动，在池壁的反射作用下，形成自下而上的循环水流，故可获得在轴向和径向方向的交叉水流。导流布51、导流板52等构成导流系统5，在导流系统5的作用下，形成环状的流场形态，形成好氧-兼氧-厌氧的交替分布流场形态，从而适宜多种不同的菌种存在，从而分解、处理水体中的各种污染物质，达到有效净化水体的作用。进一步地，微生物载体42可以采用市面上的通用微生物载体，作为优选方式，微生物载体42优选以膨润土为载体，并固定化微生物的微生物载体，具体的制作方法如下：实施例三：活化载体：以膨润土为载体，将膨润土溶解于水溶液中并添加由蒙脱石黏土、碳酸钠、氯化铝和硫酸锰组成的添加剂，膨润土和添加剂的质量配比：膨润土：蒙脱石黏土：碳酸钠：氯化铝：硫酸锰为100:10:1:1:1。膨润土10g和添加剂按上述比例加入，然后在100ml水里混合，并加入3ml的聚合氯化铝(质量浓度为5％)和0.5ml的聚丙烯酰胺(质量浓度为5％)以促进絮凝，然后105℃烘干，研磨至170目，放入马弗炉焙烧0.5h，焙烧温度为400℃，焙烧冷却后破碎筛分至10目。固定化微生物：准确称取10g的膨润土载体，放入高压菌锅中，在121℃下湿热灭菌18min，加入18g的复合菌液(浓度为4*108个/ml)，复合菌液为乳酸菌、酵母菌、醋酸杆菌的混合菌液，混合菌液的浓度比例为5:2:6:1。载有复合菌液的载体放入250ml的具塞锥形瓶中，再放入摇床，以180次/min的转速摇动，固定化2.5h，倾出多余菌液，加入100ml浓度为2％的戊二醛水溶液，在低温2-5℃条件下交联22h，倾出多余戊二醛水溶液，用无菌水洗涤2-5次，然后加入15ml的培养基，33-38℃情况下摇床培养22h。上述方法制作出的微生物载体的污水处理效率高，24hcod去除率达80％以上，氨氮去除率达90％以上，固定化后微生物活性仍然较高。如下为处理某饮料污水的数据：实施例四：活化载体：以膨润土为载体，将膨润土溶解于水溶液中并添加由蒙脱石黏土、碳酸钠、氯化铝和硫酸锰组成的添加剂，膨润土和添加剂的质量配比：膨润土：蒙脱石黏土：碳酸钠：氯化铝：硫酸锰为100:12:1.3:13:1.5。膨润土10g和添加剂按上述比例加入，然后在100ml水里混合，并加入3ml的聚合氯化铝(质量浓度为5％)和0.5ml的聚丙烯酰胺(质量浓度为5％)以促进絮凝，然后107℃烘干，研磨至190目，放入马弗炉焙烧2h，焙烧温度为430℃，焙烧冷却后破碎筛分至20目。固定化微生物：准确称取10g的膨润土载体，放入高压菌锅中，在122℃下湿热灭菌20min，加入22g的复合菌液(浓度为4*108个/ml)，复合菌液为乳酸菌、酵母菌、醋酸杆菌的混合菌液，混合菌液的浓度比例为6:3:8:1.5。载有复合菌液的载体放入250ml的具塞锥形瓶中，再放入摇床，以220次/min的转速摇动，固定化2.8h，倾出多余菌液，加入100ml浓度为2.5％的戊二醛水溶液，在低温2-5℃条件下交联24h，倾出多余戊二醛水溶液，用无菌水洗涤2-5次，然后加入18ml的培养基，33-38℃情况下摇床培养24h。上述方法制作出的微生物载体的污水处理效率高，24htp去除率达80％以上，固定化后微生物活性仍然较高，水体臭味基本消失。如下为处理某水沟污水的数据：参数处理前处理后去除率cod9.853.0169％tp8.770.7991％ph7.87.3--氨氮13.152.8579％实施例五：活化载体：以膨润土为载体，将膨润土溶解于水溶液中并添加由蒙脱石黏土、碳酸钠、氯化铝和硫酸锰组成的添加剂，膨润土和添加剂的质量配比：膨润土：蒙脱石黏土：碳酸钠：氯化铝：硫酸锰为120:15:1.5:2:2。膨润土10g和添加剂按上述比例加入，然后在100ml水里混合，并加入3ml的聚合氯化铝(质量浓度为5％)和0.5ml的聚丙烯酰胺(质量浓度为5％)以促进絮凝，然后110℃烘干，研磨至200目，放入马弗炉焙烧3h，焙烧温度为460℃，焙烧冷却后破碎筛分至30目。固定化微生物：准确称取10g的膨润土载体，放入高压菌锅中，在123℃下湿热灭菌23min，加入25g的复合菌液(浓度为4*108个/ml)，复合菌液为乳酸菌、酵母菌、醋酸杆菌的混合菌液，混合菌液的浓度比例为10:5:10:2。载有复合菌液的载体放入250ml的具塞锥形瓶中，再放入摇床，以260次/min的转速摇动，固定化3h，倾出多余菌液，加入150ml浓度为2.5％的戊二醛水溶液，在低温2-5℃条件下交联24h，倾出多余戊二醛水溶液，用无菌水洗涤2-5次，然后加入20ml的培养基，33-38℃情况下摇床培养24h。上述方法制作出的微生物载体的污水处理效率高，24hcod、tss和氨氮去除率都达80％以上，固定化后微生物活性仍然较高。如下为处理某农场污水的数据：参数处理前处理后去除率cod2303585％tss26581％ph7.37.1--氨氮1051388％尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。当前第1页12