一种一体化水体原位修复设备及其应用
【专利摘要】本发明公开了一种一体化水体原位修复设备，该设备投资成本低、安装便捷、维护管理方便、可移动性好，氮磷去除效果好且可长期稳定运行。本发明的一体化水体原位修复设备，包括有箱体、曝气系统、出水系统及填料，所述的箱体与浮筒固定连接，箱体通过浮筒浮力整体悬浮在水中；所述的曝气系统由风机、曝气管和释放器组成，释放器通过曝气管路与风机连接，释放器分布在箱体底部；出水系统由集水槽、气提管和出水管组成；箱体内设有填料仓，填料悬浮于填料仓内并分布在释放器上方。本发明中风机固定在箱体的角钢上，向箱体内鼓风使得填料保持悬浮并给填料上附着的微生物供氧，同时向净化出水充氧并混合水体。
【专利说明】
一种一体化水体原位修复设备及其应用
技术领域
[0001]本发明涉及一种水体修复设备及其应用，具体涉及一种一体化水体原位修复设备及其应用。
【背景技术】
[0002]目前，随着我国经济快速发展，各种工业生产和居民生活产生了大量污水和垃圾，直接排入和倾倒入河道、沟渠以及湖泊等水体污染问题严重，致使水体水质脏臭，水体富营养化，对水生生物和周围环境构成了严重威胁。近年来，国内外加大对水体污染治理措施，各种水体净化与修复技术运用而生。我们常见的水体修复技术有:底泥疏浚、增氧曝气、投加药剂与菌种、生物栅、生态修复以及各种组合技术等。这些技术措施各有优缺点，如底泥疏浚可以一定时间减轻污染物对水体的影响，但只是实现了污染物转移，没有从根本上去除污染物，且成本高昂；增氧曝气技术应用普遍，可以实现水体充氧以及搅拌作用，促进水体微生物净化作用，不过不同的曝气设备往往不能兼顾充氧效率和能耗两方面的要求，而且不能从根本上解决水体污染;如专利公开号为CN105384303A的中国专利公开了一种智能河道污水处理系统，采用投加药剂与菌种，效果见效快，但药剂成本高，有可能产生二次污染；专利公开号为CN104003527A的中国专利公开了一种污染水体原位修复及其方法，采用生物栅和植物修复组成，具有原位修复功能，但生物栅模拟生物膜法，填料挂膜慢，生物膜易脱落，处理效率低、修复时间较短，植物生长缓慢，维护成本高；专利公开号为CN102674557A的中国专利公开了一种太阳能浮岛水体修复成套设备，采用生态浮岛，利用植物根系吸附净化水体污染物具有原位修复和景观功能，但易受季节变化影响，存在处理时间长，不能有效的去除水体氮磷污染且处理效果不稳定等缺点，且运营维护成本较高;各种组合工艺，各有使用范围和优缺点。因此，目前仍然需要研发一种经济、氮磷去除效果好、管理方便且长期稳定运行的水体净化修复设备。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的上述不足，提供一种一体化水体原位修复设备，该设备投资成本低、安装便捷、维护管理方便、可移动性好，氮磷去除效果好且可长期稳定运行。
[0004]本发明还提供上述一体化水体原位修复设备在处理城市封闭性或开放性水体范围内的黑臭河、湖、水库，富营养化、劣五类等水体中的应用。
[0005]本发明所采用的技术方案如下:
[0006]本发明的一体化水体原位修复设备，包括有箱体、曝气系统、出水系统及填料，所述的箱体与浮筒固定连接，箱体通过浮筒浮力整体悬浮在水中；所述的曝气系统由风机、曝气管和释放器组成，释放器通过曝气管路与风机连接，释放器分布在箱体底部；出水系统由集水槽、气提管和出水管组成;箱体内设有填料仓，填料悬浮于填料仓内并分布在释放器上方。本发明中风机固定在箱体的角钢上，向箱体内鼓风使得填料保持悬浮并给填料上附着的微生物供氧，同时向净化出水充氧并混合水体。设备四角配置固定锚，增加稳定性。整个设备悬浮在水面上，并通过牵引绳固定在岸边。释放器的布置，通过水体水质污染情况进行确定。悬浮填料装在填料仓中，并分层布置，有利形成多级整流进水与生物净化作用，既有效的防止填料的流失，又可以长期稳定运行。
[0007]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案是所述的箱体为矩形箱体，箱体上部四周固定集水槽，其中箱体长:宽:高为2?3:1?2:0.9?1.5，水力停留时间为20min?240min，大小可以根据河道情况进行设计。
[0008]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案还可以是所述的集水槽通过硬质聚氯乙烯管开槽制成，并通过管件进行连接，流量为10m3/d?200m3/d，实现集中出水。
[0009]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案还可以是所述的释放器均匀布置在填料下方，释放出的气泡大小从纳米级到毫米级，曝气强度为2m3/h.m2?1m3/h.m2，每日曝气时间为3?24h，箱体中水体溶解氧浓度维持在2mg/L?8mg/L。
[0010]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案还可以是所述的填料仓由多个不同规格的网孔型仓组成，填料分多层放置，网孔型仓网孔为填料尺寸1/2到3/5，填料仓的尺寸规格为:长/宽/高=4?5/2?4/1?2。
[0011]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案还可以是所述的填料为脱氮生物多孔填料，其结构为立体空间网状结构，填料间形成相互贯通的孔洞结构，填料的孔隙度为>95 %，孔隙尺寸为0.5mm?7mm，填料填充体积为箱体体积的20 %-60 %，高度100?3000mm;这种新型填料比表面积大，亲水性好，生物易附着，材料使用寿命长，还具有良好的脱氮以及有机物去除能力，可以充分保证水体净化效果。填充高度根据水质情况确定，污染严重的水体，填充体积较高。更进一步的技术方案是所述的填料为单体悬浮或形成组合整体过滤层。
[0012]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案还可以是所述的出水管的出水口设置在远离箱体的水域，采用气提出水，并对出水区进行混合、搅拌并充氧。
[0013]本发明的一体化水体原位修复设备，其进一步的技术方案还可以是所述的风机上部设置风机防护罩;设备四角配置固定锚。
[0014]本发明上述的一体化水体原位修复设备在城市封闭性或开放性水体中的应用，所述的水体包括COD为30mg/L?200mg/L、氨氮为1.5mg/L?20mg/L、总磷为0.5mg/L?5mg/L的水质。应用对象包括有城市封闭性或开放性水体范围内的黑臭河、湖、水库，富营养化、劣五类等水体。
[0015]本发明的一体化水体原位修复设备可以成套化，标准化，也可以多套设备组合使用。
[0016]本发明的有益效果如下:
[0017]1、本发明的一体化水体原位修复设备，结构简单，结合了曝气技术和生物栅技术优点，实现了水体原位修复;设备具有较强灵活性，可以自由移动并任意组合;在相同的成本下，可以达到长期稳定的修复效果。本发明适用多种水体净化处理，尤其是污染严重水体修复和黑臭河道治理。
[0018]2、底部进水，进水水力条件好，受水流冲击干扰小。
[0019]3、可采用不同的释放器，使得水中气体粒径在纳米级到毫米级，强化氧传质效率，可在现有普通曝气传质效率基础上提高20 %?60 %。
[0020]4、填料采用特制的脱氮生物填料，作为新型生物填料，易于挂膜生长，内部形成厌氧环境，相当于一个小型的厌氧反应器，使得整个反应器处于整体好氧、局部厌氧的状态，形成独特的好氧-厌氧工艺，强化有机物和氮磷的去除。
[0021]5、采用填料仓约束填料，使得运行中流化态的填料不易流失，提高运行的稳定性。且填料仓模块化，易于更换填料仓和填料，安装和运行维护方便。采用流化态填料固定微生物，具有较长的有效期。
[0022]6、曝气设备充当两个功能，曝气和气提，气提进一步对出水进行充氧，同时可控制出水水量以及水力停留时间。
[0023]7、整个修复运行过程自动化程度高，节约运行管理人力和物力。生态景观效果好，出水可形成喷泉成为水上景观，美化水上环境，同时进一步对出水进行增氧。
【附图说明】
[0024]图1为一体化水体原位修复设备结构示意图
[0025]图2为一体化水体原位修复设备结构平面图
[0026]图中:1-箱体;2-浮筒;3-角钢;4-集水槽;5-风机及风机罩;6_气提管;7_曝气管；8-释放器;9-支架;I O-悬浮的填料;11-填料仓;12-出水管；13-固定锚。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明。
[0028]实施例1
[0029]如图1和图2所示，本发明的一体化水体原位修复设备，包括有箱体、曝气系统、出水系统及填料，其所述的箱体I与浮筒2固定，通过浮筒2浮力悬浮在水面上，箱体I尺寸根据实际使用情况确定，具体长、宽和高的范围分别为2.0mU.2m和1.0m，曝气系统由风机及风机罩5、曝气管7和释放器8组成，风机及风机罩5固定在箱体I上面的角钢3上，风机5功率范围为1.8kW，释放器8通过曝气管路7与风机5连接，箱体I底部曝气管7用支架9固定，出水系统由集水槽4、气提管6和出水管12组成，集水槽4大小为DN100，释放器8分布在箱体I底部，填料10及填料仓11置于箱体I内，填料仓11里装有脱氮生物填料10，填料仓11单个尺寸范围为0.8m，填料10外形尺寸范围为90mm。浮筒2设备箱体I两边，与箱体I通过角钢3固定，角钢3上下开孔，可以根据水位进行调节。设备距离水底淤泥层至少0.2m。风机5管路分为两路:一部分用于释放器8充氧;一部分用于气提出水。将净化设备集水槽4固定在箱体I上部，可上下调节集水槽4高度。设备四个角装有固定锚13，保证设备稳定性。
[0030]应用例I
[0031]某断头黑臭河道，平均水质为劣V类:DO为I.8mg/L，COD为72mg/L，氨氮为3.2mg/L总磷为0.5mg/L。河道长200m，宽1m，水深约1.5m。在该河道中设置3台本发明实施例1中的设备，设备尺寸为2X 1.2X 1.0(m)，其中填料层高度为0.4m，曝气量为40?50m3/h，每天曝气时间为12h。经过20d运行处理后，该河道水质情况为:DO为6mg/L?7mg/L，COD为30mg/L，氨氮为1.0mg/L，总磷为0.28mg/L，水质基本达到IV类水体标准。
[0032]应用例2
[0033]某封闭型景观水体，平均水质为:D0为3mg/L，C0D为55mg/L，氨氮为2.lmg/L总磷为
0.26mg/L ο水域面积约10m2，水深约1.2m。在该水体中放置一台本发明实施例1中的设备，设备尺寸为2.0 X 1.2 X 1.0(m)，其中填料层高度为0.3m，曝气量为20?30m3/h，每天曝气时间为10h。经过5d运行处理后，则景观水体的平均水质情况为:DO为6mg/L?8mg/L，C0D为30mg/L，氨氮为0.8mg/L，总磷为0.2mg/L。可以看出，水质明显好转。
[0034]通过该原位净化设备，其曝气系统提高了水体充氧效率;填料上丰富微生物群落，加强了水体中氮磷以及COD的去除效果;设备安装简单，设置灵活，移动自由，维护简单，填料易于更换，运行和管理成本低。
[0035]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种一体化水体原位修复设备，包括有箱体、曝气系统、出水系统及填料，其特征在于所述的箱体与浮筒固定连接，箱体通过浮筒浮力整体悬浮在水中；所述的曝气系统由风机、曝气管和释放器组成，释放器通过曝气管路与风机连接，释放器分布在箱体底部；出水系统由集水槽、气提管和出水管组成;箱体内设有填料仓，填料悬浮于填料仓内并分布在释放器上方。2.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的箱体为矩形箱体，箱体上部四周固定集水槽，其中箱体长:宽:高为2?3:1?2:0.9?1.5，水力停留时间为20min?240min。3.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的集水槽通过硬质聚氯乙烯管开槽制成，并通过管件进行连接，流量为10m3/d?200m3/d。4.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的释放器均匀布置在填料下方，释放出的气泡大小从纳米级到毫米级，曝气强度为2m3/h.m2?10m3/h.m2,每日曝气时间为3?24h，箱体中水体溶解氧浓度维持在2mg/L?8mg/L。5.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的填料仓由多个不同规格的网孔型仓组成，填料分多层放置，网孔型仓人网孔为填料尺寸1/2到3/5，填料仓的尺寸规格为:长/宽/高=4?5/2?4/1?2。6.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的填料为脱氮生物多孔填料，其结构为立体空间网状结构，填料间形成相互贯通的孔洞结构，填料的孔隙度为>95 %，孔隙尺寸为0.5mm?7mm，填料填充体积为箱体体积的20 % -60 %，高度100?3000mm。7.根据权利要求6所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的填料为单体悬浮或形成组合整体过滤层。8.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的出水管的出水口设置在远离箱体的水域，采用气提出水，并对出水区进行混合、搅拌并充氧。9.根据权利要求1所述的一体化水体原位修复设备，其特征在于所述的风机上部设置风机防护罩;设备四角配置固定锚。10.—种如权利要求1-9任一所述的一体化水体原位修复设备在城市封闭性或开放性水体中的应用，所述的水体包括COD为30mg/L?200mg/L、氨氮为1.5mg//L?20mg/L、总磷为.0.5mg/L ?5mg/L 的水质。
【文档编号】C02F7/00GK105906047SQ201610290113
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】梅凯, 肖雪峰, 孙永军, 程松, 王雄, 刘青
【申请人】江苏奥尼斯环保科技有限公司, 南京工业大学