CN103991963A - 一体化浮动式水体净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种一体化浮动式水体净化装置，该装置采用了一体化浮船式设计，有机结合了潜水式高效微孔曝气充氧技术和固定微生物床净化技术。包括浮体、风机、微孔曝气器、微生物载体以及连接风机和微孔曝气器的管道。

Description

一体化浮动式水体净化装置

技术领域

本发明涉及一种水体净化装置，特别涉及一种应用于湖泊、河道及养殖水塘等地表水体水质净化的一体化浮动式水体净化装置。

背景技术

 随着我国经济的高速发展，水环境的形势日益严峻，全国超过10%的水体受到严重污染达到了劣V类水质，有些流域如海河流域劣V类的比例高达39.1%，流经城镇的一些河段，城乡接合部的一些沟渠塘坝污染普遍比较重，并且由于受到有机物污染，黑臭水体较多，受影响群众多，公众关注度高，不满意度高，涉及饮水安全的水环境突发事件时有发生。为此，国家环保部门提出了加快改善水环境质量，保障水环境安全，维护水生态系统健康的水环境保护和治理的总体目标，开发一种高效、实用、经济的水体净化技术，并将其推广应用于我国水环境保护和治理，是我们环境保护科技工作者的一项光荣而艰巨的使命。

 目前，在水环境治理措施方面，大致有物理法、化学法和生物法等三种主要手段。

（1）物理法：主要有清挖河底淤泥、水体深层曝气、注水稀释、机械除藻等。 “清淤”可以“挖走”积累在表层底泥中的总氮和总磷，减少内部污染源。但是，清淤工程设备投资很高；其次由于底泥污水含水量大，所以污水和污泥处理困难且费用高；另外清淤期间会对河道和周边环境造成较大影响；而且水质只能暂时性地得到改善，如果没有维持性的措施配合，一般在数年以后又要重复清淤操作。“深层曝气”即在河底安装曝气系统，使水体保持有氧状态，从而利用好氧微生物降解消化水体和底泥中的有机污染物，改善水质。这种方法资金投入大，运行费用高，对河道管理人员素质要求较高，而且污泥消化期会严重影响河流的景观功能。“注水稀释”（或换水）能够起到稀释营养物的作用，可以减少藻类生长的营养源，对提高水体透明度有一定的作用，但是水体内污染物的总量并没有减少，不能从根本上解决问题。更重要的一点是，我国水资源非常珍贵，频繁的换水不符合可持续发展观的要求。机械除藻运行费用高、对操作人员的身体健康有较大影响、而且也不能从根本上解决河水污染问题。

（2）化学法：主要有投加混凝剂、施用除藻剂、把湖水抽出来混凝沉淀和过滤后再返回河中等。在河中直接投加“混凝剂”见效快，但是药剂量不容易掌握，污染物沉积在河底，产生二次污染并对鱼类构成威胁，“治理”过后反复现象明显。施用化学除藻剂可去除藻类和水中的氮，但是，无法去除水体中的磷。同时，和藻类一起沉降在河底的营养物质在一段时间后又会释放到水体中，不能从根本上解决富营养化问题。将河水抽出来混凝沉淀和过滤后再返回河中的方法，投资大，运行费用高，占地面积大，操作要求高，可行性较低。

（3）生物法：包括投加微生物菌种、种植水生植物法、人工湿地法等。投加微生物菌种可以起到分解水体中的有机物，改善水质的作用，但是微生物的选择性要求高，不同的水质，不同的污染物只能由对应的微生物菌群来分解消化。所以，选择适当的微生物菌群运用到河流治理中需要操作人员具有较强的专业知识，一般情况下微生物菌种的造价非常昂贵，而且存在外来物种破坏水体生态系统等风险。种植水生植物，通过植物的生长转移水体中的营养物质，抑制浮游藻类的生长，其发达的根系为微生物提供生长繁殖场所，分解水中污染物以供植物吸收。这种方法副作用小、投资也不高，但是见效慢，而且存在种植等水生生物难以控制的隐患，需要经常清洗、打捞，受季节和外界环境影响较大，如果水生植物死亡后又腐烂在水中，则其作用便大打折扣。人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，类似自然沼泽地，但由人工建造和监督控制，是由人工基质（碎石、砂砾等）和生长在其上的水生植物组成，污水在湿地基质的表层或表面下流动，靠基质的吸附、植物吸收、微生物转化等一系列过程降解水中的营养物质，是一种有别于自然湿地的独特的土壤—植物—微生物系统。这种方法投资高，占地面积大，后期维护管理较为麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化浮动式水体净化装置，该装置采用了一体化浮船式设计，有机结合了潜水式高效微孔曝气充氧技术和固定微生物床净化技术。潜水式高效微孔曝气充氧技术由风机、管道和微孔曝气器组成，风机设置于水面浮体上部，微孔曝气器固定在浮体下部并深入水下，既可实现水体的高效充氧，又无需在水体底部安装固定曝气管道，相较传统的水体表面曝气，具有充氧量大，氧利用率高，能耗低等优势，相较传统的深层曝气，无需建设风机房、无需围堰排水，敷设固定管道和曝气装置，具有投资少，工期短，维护方便等优势。固定微生物床净化技术是以具有巨大比表面积的高分子材料作为微生物载体，水中大量的微生物附着在载体上形成生物膜，污水和载体表面生物膜的接触过程中，通过对有机营养物的吸附、生物氧化等环节，对水体中的溶解性有机物进行降解。有机物一部分被微生物分解和转化，最终形成各种代谢产物（CO₂、H₂O、矿化物等），同时为微生物的生长和代谢提供能量；另一部分被微生物同化，形成新的微生物组分。生物膜及矿化物在生态基表面不断积累和脱落，为水底微生物、水生植物对水体的进一步生物净化提供条件，最终高效去除水体中的有机物。此外，由于生物膜存在一定的厚度，空气尤其是氧气在生物膜上进入最里层的速率和量不同，从而使生物膜表面和内部溶解氧含量存在差异，生物膜表面为好氧环境，生物膜内部为厌氧环境，这种生物膜上的微A/O环境，为具有硝化、反硝化作用的细菌群落繁殖创造了适宜的条件，从而强化了氮、磷的去除效果。

微生物载体安装在浮体下部，深入水中一定深度，随着水体的流动或装置的移动与水充分接触，进行水质净化。整个装置由于采用了一体化浮船式设计，使净化系统高度集成且可自由移动，在实现高效水体复氧和净化功能的同时，可以做到哪里需要净化去哪里，有效节省了占地面积和投资费用，缩短了建设周期。可广泛用于各种污染严重的湖泊、河道及养殖水塘等水体净化，具有一定的创新性和较强的实用性。

  本发明的一体化浮动式水体净化装置，包括浮体、风机、微生物载体、微孔曝气器、以及连接风机和微孔曝气器的管道。其特征在于所述的浮体为中空的钢制或塑料浮筒平台；所述的风机是罗茨鼓风机或空气压缩机或旋涡风机；所述的风机设置在所述的浮体上部；所述的微生物载体是具有较大比表面积的高分子材料制品的统称，形状为片状或带状或球型或毛刷状，为常规市售产品，包括生态基、组合填料、浮球填料等；所述的微生物载体设置在所述的浮体下部；所述的微孔曝气器是管式微孔曝气器或盘式微孔曝气器；所述的微孔曝气器设置在所述的微生物载体下部；所述的风机和所述的微孔曝气器通过管道连接。

本发明是有机结合了潜水式高效微孔曝气充氧技术和固定微生物床净化技术，并进行了一体化浮船式设计，与现有技术和设备相比，它有以下有益效果：1、水体复氧和水质净化效果更好。这是基于：一是采用了潜水式微孔曝气技术，曝气器深入水体底部，并且微孔曝气气泡更细小，氧利用率高；二是采用了具有巨大表面积的微生物载体，可附着大量微生物膜，提高了单位面积内的微生物数量和种类，可有效去除水体中的有机物，并具有脱氮除磷功能；2、布置灵活，可移动。3、占地面积小。该装置采用一体化浮船式设计，结构紧凑，无需新建土建构筑物。4、节能降耗。由于采用了鼓风机曝气，较常规表面机械曝气装置效率高，节能效果明显。5、建设工期短。

附图说明：图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：下面结合附图的具体实施例对本发明作进一步说明，图1所示结构为本发明其中的一个优选结构，它是一种一体化浮动式水体净化装置，主要包括浮体1、风机2、微生物载体3、微孔曝气器4以及连接风机2和微孔曝气器3的管道5。浮体1为中空塑料浮筒平台，风机2为旋涡风机，设置在浮体1上部，微生物载体3为高分子材料编织的带状生态基产品，设置在浮体1下部，微孔曝气器4为管式微孔曝气器，设置在微生物载体3下部，风机2和微孔曝气器3通过管道5连接。

Claims (6)

1.一体化浮动式水体净化装置，其特征在于包括浮体、风机、微生物载体、微孔曝气器以及连接风机和微孔曝气器的管道。

2.根据权利要求1所述的一体化浮动式水体净化装置，其特征在于所述的浮体为中空的钢制或塑料浮筒平台。

3.根据权利要求1所述的一体化浮动式水体净化装置，其特征在于所述的风机是罗茨鼓风机或空气压缩机或旋涡风机，所述的风机设置在所述的浮体上部。

4.根据权利要求1所述的一体化浮动式水体净化装置，其特征在于所述的微生物载体是具有较大比表面积的高分子材料制品的统称，形状为片状或带状或球型或毛刷状，为常规市售产品，包括生态基、组合填料、浮球填料等，所述的微生物载体设置在所述的浮体下部。

5.根据权利要求1所述的一体化浮动式水体净化装置，其特征在于所述的微孔曝气器是管式微孔曝气器或盘式微孔曝气器，所述的微孔曝气器设置在所述的微生物载体下部。

6.根据权利要求1所述的一体化浮动式水体净化装置，其特征在于所述的风机和所述的微孔曝气器通过管道连接。