本发明属于水污染处理领域，具体涉及生物膜复氧净化技术。
背景技术
在城市河道水体污染中，黑臭水体是自然水体污染最严重的状态，通常表现为发黑发臭，水体各项水质指标严重超标，植物死亡，水生生态系统破坏。黑臭水体的特征性指标有透明度、溶解氧、氧化还原电位和氨氮。导致水体黑臭的根本原因是有机污染，初时好氧微生物降解有机物大量消耗水中溶解氧，至水体转化成缺氧或厌氧状态，此时水体呈还原状态，硫离子与铁、锰等金属离子形成硫化亚铁、硫化锰等化合物，致使水体变黑；有机物则腐败、分解，产生氨、硫化氢、硫醇、硫醚、有机胺和有机酸等恶臭物质，致使水体变臭。我国城市河道水体污染严重，许多城市河道出现了季节性和常年性水体黑臭现象。
现有黑臭水体治理技术可分为外源减排技术、内源控制技术、水质净化技术、补水活水技术和生态修复技术五大类，其中水质净化技术包括人工曝气增氧、絮凝沉淀、微生物强化净化、人工湿地、生态浮岛、水生植物塘等。单纯的人工增氧技术，仅仅提高表层水体溶解氧，对底层水体影响不大，水质改善效果甚微，而且长期运行费用高；通过投加絮凝剂、菌剂等，短期效果明显，但长期稳定运行效果无法保证，费用也高昂，且容易造成二次污染；生态浮床、水生植物塘是常用的生物-生态处理办法，但往往受河流水质、水深、透明度、堤岸形态等因素影响，其水质净化效果有限，且随季节波动变化大。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有黑臭水体处理技术投资运行成本高、工程量大、效率较低且不彻底、容易反复的问题，提供一种针对黑臭水体人工强化原位治理的水体污染原位净化装置，通过集约化人工曝气和固化生物膜技术，实现组合式一体化，人工强化水体微生物作用，增加溶解氧浓度，连续运行，原位净化水体水质。
本发明的具体技术方案如下：
一种黑臭水体人工强化原位治理技术的一体化装置，即水体污染原位净化装置，包括进水格栅、厌氧区、动力系统、好氧区。
所述厌氧区为仿鲨鱼头形状，前端的底部鱼嘴部位设置进水格栅，为进水端，末端为出水端。
厌氧区后方设置动力系统，所述动力系统包括水泵和连接水泵的射流器，射流器设置有进气管，水泵从厌氧区抽出水体，通过射流器将气水混合物喷入动力系统后方的好氧区。
所述厌氧区与好氧区除进水端和出水端外，其余周边全部密封。所述厌氧区和好氧区内设有组合填料和导流板，组合填料均匀填满，导流板从进水到出水端按一定间距交错设置。
所述进水格栅、厌氧区、动力系统和好氧区为连为一体的整体结构，使用时沉入水体底部，污染原水经进水格栅初步过滤后进入厌氧区，经厌氧区微生物水解，然后被水泵抽至后方好氧区，同时通过喷射器曝入空气，使污水在好氧区经由好氧微生物进行碳氧化和硝化反应，再次降解，将经净化处理后的出水排出装置，净化后的出水与周围水体混合，对污染水体进行原位净化处理，使得水体水质逐步改善。
以上装置的结构，由于将进水格栅、厌氧区、动力系统和好氧区设计为整体结构，结构紧凑，使用时沉入水体底部，可以进行原位水下处理，不额外占地，不影响景观，没有噪音。同时，由于采用仿生“鲨鱼头”形式设置进水头部，进水格栅设置在进水头部的前下“鱼嘴”部位，这样即便在水底工作，污染原水从“鱼嘴”格栅进入装置，也可以防止河道中泥沙、树叶等堵塞装置。同时，本装置的厌氧区与好氧区除进水端和出水端外，其余周边全部密封，这样的密封设计可以保证只对好氧区进行曝气增氧，同时减少气体泄漏以增强装置反应区域内的微生物作用。
进一步，所述好氧区长度为厌氧区长度的3倍，这样可以使好氧微生物获得充分反应时间，同时使得有机污染物降解效率处于最优状态。
进一步，所述组合填料由弹性填料和复合填料组成，弹性填料通过支架固定于装置上，复合填料按与弹性填料一定比例填充于区域空隙之间，形成组合填料。组合填料均匀填满区域空间，由此来增加填料填充密度以增大生物膜覆盖率，从而增强微生物反应效果。
进一步，所述导流板分为两类导流板，一类导流板垂直于进水方向设于中部，两侧留空，二类导流板垂直于进水方向设于两端，中部留空，一类导流板与二类导流板间隔一定间距交叉设置，这样增加减少装置内的死水区，使得反应容积得到充分利用，也使得装置内流态处于推流流态，可以提高污染物去除效率20-30％。
作为优选，所述好氧区的前端至少1/3区域不导流板，即导流板不设第一、第二块。由于好氧区进水为气水混合液体，流速最大，不设第一、第二块导流板，便于汽水混合液体的推流，以避免造成局部回流。
综上，本发明的有益效果如下：
本净化装置可以实现人工曝气增氧和固化生物膜技术的集成一体化，组合效果优于单项处理技术；集成技术结合物理法与生物-生态方法，对环境友好，无二次污染；原位水下处理，不额外占地，不影响景观，没有噪音；采用易挂膜、防堵塞设计，能耗低，持续改进水质，运行成本低廉；无日常维护，自动清洗，无须人员值守；每五年维护、检修一次；设备整体高度0.6-0.8米，应用于河道中不影响防洪；单台黑臭水体处理能力：500-1500m3/d，可根据对象水体流量规模，灵活设置设备台数及安装位置，以更好达到目标效果，可实现黑臭向v类水质、iv类水质转变。
附图说明
图1是本发明水体污染原位净化装置的结构示意图。
图2是本发明水体污染原位净化装置的剖面图。
图3是本发明水体污染原位净化装置的导流板示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1是本净化装置的一种具体结构的示意图（从底部方向看），该水体污染原位净化装置包括4个部分：进水格栅1、厌氧区2、动力系统3、好氧区4。
本实施例中，进水格栅1设于类似“鲨鱼头”形状的厌氧区的进水端，即进水头部的前下“鱼嘴”部位，包括进水端的不锈钢细网格栅，污水由此进入装置，大颗粒杂质被进水格栅阻拦在外，起初步过滤的作用，进水格栅外的大颗粒杂质需定期清理，以免堵塞进水口。
结合图1和图2显示的剖面图（从侧面方向看），本实施例中，厌氧区2形如“鲨鱼头”，即前端尖，逐步呈锥形向后端扩大，并且底部扁平。前端的底部鱼嘴部位设置进水格栅1，为进水端，末端为出水端。厌氧区除进水端和出水端外，其余四周采用不锈钢板进行密封，厌氧区内置不锈钢管填料支架5，弹性填料6通过支架固定。厌氧区内设有不锈钢导流板7，一部分导流板垂直于进水方向设于中部，两侧留空，一部分导流板垂直于进水方向设于两端，中部留空，这两部分间隔一定间距交叉设置。
本实施例中，动力系统3包括固定于装置底板上的潜水式水泵31、连接水泵的射流器32、以及连接射流器的进气管33，进气管和电线从装置顶部伸出水面，与装置顶板密封衔接。动力系统的水泵接厌氧区2的出水端，由水泵将厌氧区的水体抽入好氧区，同时由射流器进气管进气，气水混合后推入好氧区。潜水式水泵应具有足够功率以保证进气量和出水流速。
结合图2和图3，本实施例中，好氧区4除进水端和出水端外，其余四周也采用不锈钢板进行密封，内置的不锈钢管填料支架，弹性填料6通过支架固定，复合填料按与弹性填料1:2~1:5的体积比例均匀填充于区域空隙之间，形成组合填料。好氧区内设有不锈钢导流板7，一部分导流板垂直于进水方向设于中部，两侧留空，一部分导流板垂直于进水方向设于两端，中部留空，这两部分间隔一定间距交叉设置。好氧区的出水端设有细网格栅。
较为优选的实施方案是，在好氧区不设第一、第二块导流板，即在好氧区的前端至少1/3区域不导流板，这样便于气水混合物的推流，以避免造成局部回流。
本实施例中，水体污染原位净化装置在厌氧区2的前端和好氧区4后端均有软管接口，分别作为进气管和尾气排放管。
本水体污染原位净化装置的以上各组成部分连为一体，形成整体结构，装置整体高度0.6-0.8米。使用时，将装置沉入指定位置的水底，装置在水中有一定浮力，待水完全浸没装置后，会自动沉入指定位置的水底。接通电源，装置即可开始自动运行。污染原水经进水格栅初步过滤后进入装置，经厌氧区微生物降解，然后被水泵抽至后方好氧区，同时曝入空气，使污水在好氧区经由好氧微生物再次降解，最后将经净化处理后的出水排出装置。出水与环境水体混合稀释，降低水体污染物浓度，逐步净化污染水体水质。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。