一種一體化水體原位修復設備及其應用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體化水體原位修復設備，該設備投資成本低、安裝便捷、維護管理方便、可移動性好，氮磷去除效果好且可長期穩(wěn)定運行。本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，包括有箱體、曝氣系統(tǒng)、出水系統(tǒng)及填料，所述的箱體與浮筒固定連接，箱體通過浮筒浮力整體懸浮在水中；所述的曝氣系統(tǒng)由風機、曝氣管和釋放器組成，釋放器通過曝氣管路與風機連接，釋放器分布在箱體底部；出水系統(tǒng)由集水槽、氣提管和出水管組成；箱體內設有填料倉，填料懸浮于填料倉內并分布在釋放器上方。本發(fā)明中風機固定在箱體的角鋼上，向箱體內鼓風使得填料保持懸浮并給填料上附著的微生物供氧，同時向凈化出水充氧并混合水體。
【專利說明】
一種一體化水體原位修復設備及其應用
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種水體修復設備及其應用，具體涉及一種一體化水體原位修復設備及其應用。
【背景技術】
[0002]目前，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，各種工業(yè)生產(chǎn)和居民生活產(chǎn)生了大量污水和垃圾，直接排入和傾倒入河道、溝渠以及湖泊等水體污染問題嚴重，致使水體水質臟臭，水體富營養(yǎng)化，對水生生物和周圍環(huán)境構成了嚴重威脅。近年來，國內外加大對水體污染治理措施，各種水體凈化與修復技術運用而生。我們常見的水體修復技術有:底泥疏浚、增氧曝氣、投加藥劑與菌種、生物柵、生態(tài)修復以及各種組合技術等。這些技術措施各有優(yōu)缺點，如底泥疏浚可以一定時間減輕污染物對水體的影響，但只是實現(xiàn)了污染物轉移，沒有從根本上去除污染物，且成本高昂；增氧曝氣技術應用普遍，可以實現(xiàn)水體充氧以及攪拌作用，促進水體微生物凈化作用，不過不同的曝氣設備往往不能兼顧充氧效率和能耗兩方面的要求，而且不能從根本上解決水體污染;如專利公開號為CN105384303A的中國專利公開了一種智能河道污水處理系統(tǒng)，采用投加藥劑與菌種，效果見效快，但藥劑成本高，有可能產(chǎn)生二次污染；專利公開號為CN104003527A的中國專利公開了一種污染水體原位修復及其方法，采用生物柵和植物修復組成，具有原位修復功能，但生物柵模擬生物膜法，填料掛膜慢，生物膜易脫落，處理效率低、修復時間較短，植物生長緩慢，維護成本高；專利公開號為CN102674557A的中國專利公開了一種太陽能浮島水體修復成套設備，采用生態(tài)浮島，利用植物根系吸附凈化水體污染物具有原位修復和景觀功能，但易受季節(jié)變化影響，存在處理時間長，不能有效的去除水體氮磷污染且處理效果不穩(wěn)定等缺點，且運營維護成本較高;各種組合工藝，各有使用范圍和優(yōu)缺點。因此，目前仍然需要研發(fā)一種經(jīng)濟、氮磷去除效果好、管理方便且長期穩(wěn)定運行的水體凈化修復設備。

【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種一體化水體原位修復設備，該設備投資成本低、安裝便捷、維護管理方便、可移動性好，氮磷去除效果好且可長期穩(wěn)定運行。
[0004]本發(fā)明還提供上述一體化水體原位修復設備在處理城市封閉性或開放性水體范圍內的黑臭河、湖、水庫，富營養(yǎng)化、劣五類等水體中的應用。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0006]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，包括有箱體、曝氣系統(tǒng)、出水系統(tǒng)及填料，所述的箱體與浮筒固定連接，箱體通過浮筒浮力整體懸浮在水中；所述的曝氣系統(tǒng)由風機、曝氣管和釋放器組成，釋放器通過曝氣管路與風機連接，釋放器分布在箱體底部；出水系統(tǒng)由集水槽、氣提管和出水管組成;箱體內設有填料倉，填料懸浮于填料倉內并分布在釋放器上方。本發(fā)明中風機固定在箱體的角鋼上，向箱體內鼓風使得填料保持懸浮并給填料上附著的微生物供氧，同時向凈化出水充氧并混合水體。設備四角配置固定錨，增加穩(wěn)定性。整個設備懸浮在水面上，并通過牽引繩固定在岸邊。釋放器的布置，通過水體水質污染情況進行確定。懸浮填料裝在填料倉中，并分層布置，有利形成多級整流進水與生物凈化作用，既有效的防止填料的流失，又可以長期穩(wěn)定運行。
[0007]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案是所述的箱體為矩形箱體，箱體上部四周固定集水槽，其中箱體長:寬:高為2?3:1?2:0.9?1.5，水力停留時間為20min?240min，大小可以根據(jù)河道情況進行設計。
[0008]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案還可以是所述的集水槽通過硬質聚氯乙烯管開槽制成，并通過管件進行連接，流量為10m3/d?200m3/d，實現(xiàn)集中出水。
[0009]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案還可以是所述的釋放器均勻布置在填料下方，釋放出的氣泡大小從納米級到毫米級，曝氣強度為2m3/h.m2?1m3/h.m2，每日曝氣時間為3?24h，箱體中水體溶解氧濃度維持在2mg/L?8mg/L。
[0010]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案還可以是所述的填料倉由多個不同規(guī)格的網(wǎng)孔型倉組成，填料分多層放置，網(wǎng)孔型倉網(wǎng)孔為填料尺寸1/2到3/5，填料倉的尺寸規(guī)格為:長/寬/高=4?5/2?4/1?2。
[0011]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案還可以是所述的填料為脫氮生物多孔填料，其結構為立體空間網(wǎng)狀結構，填料間形成相互貫通的孔洞結構，填料的孔隙度為>95 %，孔隙尺寸為0.5mm?7mm，填料填充體積為箱體體積的20 %-60 %，高度100?3000mm;這種新型填料比表面積大，親水性好，生物易附著，材料使用壽命長，還具有良好的脫氮以及有機物去除能力，可以充分保證水體凈化效果。填充高度根據(jù)水質情況確定，污染嚴重的水體，填充體積較高。更進一步的技術方案是所述的填料為單體懸浮或形成組合整體過濾層。
[0012]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案還可以是所述的出水管的出水口設置在遠離箱體的水域，采用氣提出水，并對出水區(qū)進行混合、攪拌并充氧。
[0013]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，其進一步的技術方案還可以是所述的風機上部設置風機防護罩;設備四角配置固定錨。
[0014]本發(fā)明上述的一體化水體原位修復設備在城市封閉性或開放性水體中的應用，所述的水體包括COD為30mg/L?200mg/L、氨氮為1.5mg/L?20mg/L、總磷為0.5mg/L?5mg/L的水質。應用對象包括有城市封閉性或開放性水體范圍內的黑臭河、湖、水庫，富營養(yǎng)化、劣五類等水體。
[0015]本發(fā)明的一體化水體原位修復設備可以成套化，標準化，也可以多套設備組合使用。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
[0017]1、本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，結構簡單，結合了曝氣技術和生物柵技術優(yōu)點，實現(xiàn)了水體原位修復;設備具有較強靈活性，可以自由移動并任意組合;在相同的成本下，可以達到長期穩(wěn)定的修復效果。本發(fā)明適用多種水體凈化處理，尤其是污染嚴重水體修復和黑臭河道治理。
[0018]2、底部進水，進水水力條件好，受水流沖擊干擾小。
[0019]3、可采用不同的釋放器，使得水中氣體粒徑在納米級到毫米級，強化氧傳質效率，可在現(xiàn)有普通曝氣傳質效率基礎上提高20 %?60 %。
[0020]4、填料采用特制的脫氮生物填料，作為新型生物填料，易于掛膜生長，內部形成厭氧環(huán)境，相當于一個小型的厭氧反應器，使得整個反應器處于整體好氧、局部厭氧的狀態(tài)，形成獨特的好氧-厭氧工藝，強化有機物和氮磷的去除。
[0021]5、采用填料倉約束填料，使得運行中流化態(tài)的填料不易流失，提高運行的穩(wěn)定性。且填料倉模塊化，易于更換填料倉和填料，安裝和運行維護方便。采用流化態(tài)填料固定微生物，具有較長的有效期。
[0022]6、曝氣設備充當兩個功能，曝氣和氣提，氣提進一步對出水進行充氧，同時可控制出水水量以及水力停留時間。
[0023]7、整個修復運行過程自動化程度高，節(jié)約運行管理人力和物力。生態(tài)景觀效果好，出水可形成噴泉成為水上景觀，美化水上環(huán)境，同時進一步對出水進行增氧。
【附圖說明】
[0024]圖1為一體化水體原位修復設備結構示意圖
[0025]圖2為一體化水體原位修復設備結構平面圖
[0026]圖中:1-箱體;2-浮筒;3-角鋼;4-集水槽;5-風機及風機罩;6_氣提管;7_曝氣管；8-釋放器;9-支架;I O-懸浮的填料;11-填料倉;12-出水管；13-固定錨。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0028]實施例1
[0029]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一體化水體原位修復設備，包括有箱體、曝氣系統(tǒng)、出水系統(tǒng)及填料，其所述的箱體I與浮筒2固定，通過浮筒2浮力懸浮在水面上，箱體I尺寸根據(jù)實際使用情況確定，具體長、寬和高的范圍分別為2.0mU.2m和1.0m，曝氣系統(tǒng)由風機及風機罩5、曝氣管7和釋放器8組成，風機及風機罩5固定在箱體I上面的角鋼3上，風機5功率范圍為1.8kW，釋放器8通過曝氣管路7與風機5連接，箱體I底部曝氣管7用支架9固定，出水系統(tǒng)由集水槽4、氣提管6和出水管12組成，集水槽4大小為DN100，釋放器8分布在箱體I底部，填料10及填料倉11置于箱體I內，填料倉11里裝有脫氮生物填料10，填料倉11單個尺寸范圍為0.8m，填料10外形尺寸范圍為90mm。浮筒2設備箱體I兩邊，與箱體I通過角鋼3固定，角鋼3上下開孔，可以根據(jù)水位進行調節(jié)。設備距離水底淤泥層至少0.2m。風機5管路分為兩路:一部分用于釋放器8充氧;一部分用于氣提出水。將凈化設備集水槽4固定在箱體I上部，可上下調節(jié)集水槽4高度。設備四個角裝有固定錨13，保證設備穩(wěn)定性。
[0030]應用例I
[0031]某斷頭黑臭河道，平均水質為劣V類:DO為I.8mg/L，COD為72mg/L，氨氮為3.2mg/L總磷為0.5mg/L。河道長200m，寬1m，水深約1.5m。在該河道中設置3臺本發(fā)明實施例1中的設備，設備尺寸為2X 1.2X 1.0(m)，其中填料層高度為0.4m，曝氣量為40?50m3/h，每天曝氣時間為12h。經(jīng)過20d運行處理后，該河道水質情況為:DO為6mg/L?7mg/L，COD為30mg/L，氨氮為1.0mg/L，總磷為0.28mg/L，水質基本達到IV類水體標準。
[0032]應用例2
[0033]某封閉型景觀水體，平均水質為:D0為3mg/L，C0D為55mg/L，氨氮為2.lmg/L總磷為
0.26mg/L ο水域面積約10m2，水深約1.2m。在該水體中放置一臺本發(fā)明實施例1中的設備，設備尺寸為2.0 X 1.2 X 1.0(m)，其中填料層高度為0.3m，曝氣量為20?30m3/h，每天曝氣時間為10h。經(jīng)過5d運行處理后，則景觀水體的平均水質情況為:DO為6mg/L?8mg/L，C0D為30mg/L，氨氮為0.8mg/L，總磷為0.2mg/L?？梢钥闯?，水質明顯好轉。
[0034]通過該原位凈化設備，其曝氣系統(tǒng)提高了水體充氧效率;填料上豐富微生物群落，加強了水體中氮磷以及COD的去除效果;設備安裝簡單，設置靈活，移動自由，維護簡單，填料易于更換，運行和管理成本低。
[0035]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種一體化水體原位修復設備，包括有箱體、曝氣系統(tǒng)、出水系統(tǒng)及填料，其特征在于所述的箱體與浮筒固定連接，箱體通過浮筒浮力整體懸浮在水中；所述的曝氣系統(tǒng)由風機、曝氣管和釋放器組成，釋放器通過曝氣管路與風機連接，釋放器分布在箱體底部；出水系統(tǒng)由集水槽、氣提管和出水管組成;箱體內設有填料倉，填料懸浮于填料倉內并分布在釋放器上方。2.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的箱體為矩形箱體，箱體上部四周固定集水槽，其中箱體長:寬:高為2?3:1?2:0.9?1.5，水力停留時間為20min?240min。3.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的集水槽通過硬質聚氯乙烯管開槽制成，并通過管件進行連接，流量為10m3/d?200m3/d。4.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的釋放器均勻布置在填料下方，釋放出的氣泡大小從納米級到毫米級，曝氣強度為2m3/h.m2?10m3/h.m2,每日曝氣時間為3?24h，箱體中水體溶解氧濃度維持在2mg/L?8mg/L。5.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的填料倉由多個不同規(guī)格的網(wǎng)孔型倉組成，填料分多層放置，網(wǎng)孔型倉人網(wǎng)孔為填料尺寸1/2到3/5，填料倉的尺寸規(guī)格為:長/寬/高=4?5/2?4/1?2。6.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的填料為脫氮生物多孔填料，其結構為立體空間網(wǎng)狀結構，填料間形成相互貫通的孔洞結構，填料的孔隙度為>95 %，孔隙尺寸為0.5mm?7mm，填料填充體積為箱體體積的20 % -60 %，高度100?3000mm。7.根據(jù)權利要求6所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的填料為單體懸浮或形成組合整體過濾層。8.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的出水管的出水口設置在遠離箱體的水域，采用氣提出水，并對出水區(qū)進行混合、攪拌并充氧。9.根據(jù)權利要求1所述的一體化水體原位修復設備，其特征在于所述的風機上部設置風機防護罩;設備四角配置固定錨。10.—種如權利要求1-9任一所述的一體化水體原位修復設備在城市封閉性或開放性水體中的應用，所述的水體包括COD為30mg/L?200mg/L、氨氮為1.5mg//L?20mg/L、總磷為.0.5mg/L ?5mg/L 的水質。
【文檔編號】C02F7/00GK105906047SQ201610290113
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】梅凱, 肖雪峰, 孫永軍, 程松, 王雄, 劉青
【申請人】江蘇奧尼斯環(huán)?？萍加邢薰? 南京工業(yè)大學