CN105036336A - 一种气耘机动型污染水体治理与修复系统及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气耘机动型污染水体治理与修复系统，可以实施对污染水体沉积污染物的复氧氧化分解、搅动、冲洗，为水体中的微生物、水生动物等充分降解有机物创造条件。本发明包括有载体、机动操控单元、气耘装置单元和生物菌膜滤装置，其所述的载体是用钢材或玻璃钢材料制成的可飘浮水上的船型载体，载体分为船头和船身两个功能区，两个功能区由牵引柱连接，船头功能区设置机动操控单元，船身功能区设置气耘装置单元；所述的气耘装置单元包括有动力装置、空气压缩风机、空气螺旋推流器、空气输送管道和摇控自行升降式空气推流调节框架，其中空气压缩风机出风管道固定在摇控自行升降式空气推流调节框架上与空气螺旋推流器连接。

Description

一种气耘机动型污染水体治理与修复系统及构建方法

技术领域

本发明涉及一种污染水体治理与修复系统及构建方法，更具体地说涉及一种气耘机动型污染水体治理与修复系统及构建方法，属于环境保护领域中的污水处理治理与修复领域。

背景技术

水体污染可分为外源和内源污染，外源污染主要包括点源污染和面源污染，如工业生产排出的污水、城镇生活污水，农业生产农药、化肥经雨水冲入水体等。当外源污染被有效的控制后，沉积在水体底部的污染物仍然在逐步释放而导致水体污染持续、水质恶化。然而目前国内外环保领域对水体沉积污染物处理的方法就是把水抽干、人工清除淤泥，专业术语称其为“清淤疏浚法”，这一方法不仅费用高、费时费力，而且极易造成二次污染。这一方法对大流域水体如湖泊、水库的沉积污染物根本无法实施。

水体内源沉积污染如果得不到有效处理与控制，任其发展下去，其必将会波及威胁到城镇自来水厂水源地水质的安全，其后果将不堪设想。因此，亟需研发出适应于水体内源沉积污染治理，并且成本低、效率高的气耘机动型污染水体沉积污染治理与修复系统及其构建方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题与不足，提供一种气耘机动型污染水体治理与修复系统，本发明以空气压缩风机产生的压力空气为动力，通过输送管道将高压风经空气螺旋推流器对水底沉积物质进行空气耕耘，以实施对污染水体沉积污染物的复氧氧化分解、搅动、冲洗，为水体中的微生物、水生动物、底栖动物、充分降解、消耗有机物、营养盐创造条件，同时高压风对水底冲击的反作用力使气耘装置向前行进。

本发明还提供该系统的构建方法。气耘机动型沉积污染治理装置是一项节能环保型且对污染水体沉积污染治理范围广、水体垂直立面接触更全面、不留死角更彻底的创新技术，运行成本低、效果好、实用性强。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，包括有载体、机动操控单元、气耘装置单元和生物菌膜滤装置，其所述的载体是用钢材或玻璃钢材料制成的可飘浮水上的船型载体，载体分为船头和船身两个功能区，两个功能区由牵引柱连接，船头功能区设置机动操控单元，船身功能区设置气耘装置单元，所述的机动操控单元包括有操控驾驶仓、控制装置及水下探测装置，控制装置安装在操控驾驶仓內，水下探测装置通过数据线与安装在操控台上的监控视频和操控装置连接；所述的气耘装置单元包括有动力装置、空气压缩风机、空气螺旋推流器、空气输送管道和摇控自行升降式空气推流调节框架，其中空气压缩风机出风管道固定在摇控自行升降式空气推流调节框架上与空气螺旋推流器连接；所述的生物菌膜滤装置是在气耘装置单元载体下面的紧固件上固定生物填料支架，填料支架上悬挂生物填料，构成生物菌膜滤网体。

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其进一步的技术方案是所述的动力装置为自发电动力及传动装置；包括：柴油机发电，太阳光伏发电，蓄电瓶等以及汽、柴油机传动装置等

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其进一步的技术方案还可以是所述的气耘装置单元载体两边外侧每隔两米处安装一个摇控自行电动升降固定器，该固定器工作指令由水下探头成像数据与升降框架和水底之间距离的传感器调控。

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其进一步的技术方案还可以是所述的摇控自行升降式空气推流调节框架采用槽钢和角钢制作成一个水平框架，框架周边每隔两米处固定一根升降导杆与载体上的电动升降固定器连接，在框架上安装距离调控传感器。

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其进一步的技术方案还可以是所述的空气螺旋推流器是由进气腔体、螺旋导流槽、微孔喷嘴、推流器螺纹固定柱组成，空气螺旋推流器安装在空气输送管道侧下方与底面构成向下35度夹角。

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其进一步的技术方案还可以是所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统除了采用自行机动航行外，还可以采用拖船牵引的方式进行处理。

本发明上述的气耘机动型污染水体治理与修复系统的构建方法，其包括以下步骤：

第一步、按照污染水体体量的大小、水深等水文地质条件，计算出采用处理装置的总重量及机动载体需要承载的浮力，设计船型载体的几何尺寸方案图；

第二步、构建机动操控单元、气耘装置单元载体功能区：依照船型载体设计图纸，采用钢材或玻璃钢材料制作出船型的两个功能区载体；

第三步、构建处理系统动力装置：按照处理系统设计要求，选择适当风压、风量的空气压缩风机安装固定在载体仓内，风机出风口用法兰与输送管道连接；根据该风机的功率以及载体上所有配置设备总功率选择满足上述功率的自发电设备或者充电蓄电池以及汽、柴油机传动装置安装在仓内；

第四步、构建处理系统升降装置：在气耘装置载体两边外侧每隔两米处安装一个摇控自行电动升降固定器，该装置数据线连接在操作控制装置内，工作原理是由水下探测成像数据和升降框架底面与水底之间距离的传感器调控；按照处理系统设计要求，用槽钢和角钢构件制作一个水平框架，在框架周边每隔两米处固定一个升降导杆，在框架上安装距离调控传感器。组装时将升降框架上的导杆与载体上的升降器定位连接；

第五步、构建水下探测装置：在载体连接的升降支架上安装水下成像探头，数据线与安装在操控台上的监控视频和操控装置连接；

第六步、构建气耘空气推流装置：空气压缩风机的出风口用法兰与输送管道连接，管道横向每隔1米均匀排列固定在升降框架上，在每根管道的侧下面安装一组螺旋式空气推流器，推流器表面与水底面保持35度夹角；

第七步、构建生物菌膜滤装置：在气耘装置载体下面的紧固件上固定生物填料支架，在支架上悬挂生物填料，构建成生物菌膜滤网体。

本发明的系统在使用时，气耘装置载体漂浮于水面，升降框架及上面安装的高压输送管道，空气螺旋推流器，水下探头、传感器，生物菌膜滤网体均位于水体内。安装时要根据水体深度调节固定升降导杆。整个构筑装置安装调试完毕后，先起动自发电开关、后起动空气压缩风机，高压风通过管道到空气螺旋推流器腔体经喷嘴向水体底部的沉积物喷射。由于空气推流器的平面与水底面形成35度夹角，高压风通过空气螺旋推流器对水底实施气耘产生三大作用：一是气耘增加水体的溶解氧，改变水底常期处于厌氧和静止沉积的状态，通过气耘使水底产生水流运动并且形成水底有氧与缺氧环境的相互转换，气耘使水底沉积污染物产生氧化分解为生物菌充分降解有机物、营养盐创造条件；二是气耘使水底沉积污染物产生冲击、搅动，沉积污染物随着气流散开的同时产生上浮和下降运动，为底栖动物、水生动物捕食藻细胞，原、后生动物等创造条件；三是气耘高压风在冲击水底时产生的反作用力使载体向前行进，载体下面的生物菌膜滤网体对浮起来的有机物、营养盐进行氧化降解。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

1.气耘增加水体底部环境的溶解氧，有机污染物被氧化分解，硫化物被氧化成硫酸根，同时，改变水底常期处于厌氧和静止沉积的状态，通过气耘使水底产生水流运动并且形成水底有氧与缺氧环境的相互转换，为生物菌充分降解有机物、营养盐创造条件；

2.气耘使水底沉积污染物产生冲击、搅动，沉积污染物随着气流散开的同时产生上浮和下降运动，为底栖动物、水生动物捕食藻细胞，原、后生动物等创造条件；

3.节能环保，不占用土地资源，可节省大量的建筑材料和能源消耗。

4.气耘装置具有因势利导、因地制宜、不受污染水体水文地质条件、雨季、旱季水位变化等因素的限制，机动、灵活、快捷、方便，实用性强。

5.气耘装置具有大型污染水体污染点与面、表与本兼治的功能；且具有投资少，施工周期短，工厂集中生产、治理现场组装，运行成本、能耗低，效率高，见效快的特点。

附图说明

图1为本发明实施例气耘机动型污染水体治理与修复系统俯视图

图2为本发明实施例气耘机动型污染水体治理与修复系统的结构示意图

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步的详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例1气耘机动型污染水体治理与修复系统及其构建方法

本发明的气耘机动型污染水体治理与修复系统，包括有载体、机动操控单元、气耘装置单元和生物菌膜滤装置，其所述的载体是用钢材或玻璃钢材料制成的可飘浮水上的船型载体，载体分为船头和船身两个功能区，两个功能区由牵引柱连接，船头功能区设置机动操控单元，船身功能区设置气耘装置单元，所述的机动操控单元包括有操控驾驶仓、控制装置及水下探测装置，控制装置安装在操控驾驶仓內，水下探测装置通过数据线与安装在操控台上的监控视频和操控装置连接；所述的气耘装置单元包括有动力装置、空气压缩风机、空气螺旋推流器、空气输送管道和摇控自行升降式空气推流调节框架，其中空气压缩风机出风管道固定在摇控自行升降式空气推流调节框架上与空气螺旋推流器连接；所述的生物菌膜滤装置是在气耘装置单元载体下面的紧固件上固定生物填料支架，填料支架上悬挂生物填料，构成生物菌膜滤网体；所述的气耘装置单元载体两边外侧每隔两米处安装一个摇控自行电动升降固定器，该固定器工作指令由水下探头成像数据与升降框架和水底之间距离的传感器调控；所述的摇控自行升降式空气推流调节框架采用槽钢和角钢制作成一个水平框架，框架周边每隔两米处固定一根升降导杆与载体上的电动升降固定器连接，在框架上安装距离调控传感器；所述的空气螺旋推流器是由进气腔体、螺旋导流槽、微孔喷嘴、推流器螺纹固定柱组成，空气螺旋推流器安装在空气输送管道侧下方与底面构成向下35度夹角。

具体叙述如下：实施例1的气耘机动型污染水体治理与修复系统，包括机动操控载体1；气耘装置及载体2；机动航行水下探头7、传感器21装置；摇控自行电动升降式空气推流调节框架9；空气螺旋推流12装置；生物菌膜滤13装置；自发电动力及传动装置3。本发明以空气压缩风机4产生的压力空气为动力，通过输送管道11将高压风经空气螺旋推流器12对水底沉积物质进行空气耕耘，以实施对污染水体沉积污染物的复氧氧化分解、搅动、冲洗，为水体中的微生物、水生动物、底栖动物充分降解、消耗有机物、营养盐创造条件，同时高压风对水底冲击的反作用力使气耘装置向前行进。

本构筑装置在使用时，气耘装置载体2漂浮于水面，升降框架9及上面安装的高压输送管道11，空气螺旋推流器12，水下探头7、传感器21，生物菌膜滤网体15均位于水体内。安装时要根据水体深度调节固定升降导杆16。整个构筑装置安装调试完毕后，先起动自发电设备3开关、后起动空气压缩风机4，高压风通过管道到空气螺旋推流器腔体经喷嘴向水体底部的沉积物喷射。

上述气耘机动型污染水体治理与修复系统的构建方法，包括：

第一步、按照污染水体体量的大小、水深等水文地质条件，计算出采用处理装置的总重量及机动载体需要承载的浮力，设计载体的几何尺寸方案图。

第二步、构建机动、气耘装置载体：依照载体设计图纸，采用钢材或玻璃钢材料制作成船型的两个功能区载体1、2。

第三步、构建处理系统动力装置：按照处理系统设计要求，选择一定风压、风量的空气压缩机安装固定在载体仓18内，风机出风口用法兰10与输送管道11连接。根据该风机的功率以及载体上所有配置设备总功率选择满足上述功率的自发电设备3、光伏发电装置19或者充电蓄电瓶22安装在气耘装置载体仓18内。

第四步、构建处理系统升降装置：在气耘装置载体两边外侧每隔两米处安装一个摇控自行电动升降固定器8，该装置数据线连接在操作控制装置内，工作原理是由水下探测成像数据和升降框架底面与水底之间距离的传感器21调控；按照处理系统设计要求，用槽钢和角钢构件制作一个水平框架9，在框架周边每隔两米处固定一个升降导杆16，在框架上安装距离调控传感器21。组装时将升降框架上的导杆与载体上的升降器定位连接。

第五步、构建水下探测装置：在载体连接的升降支架上安装水下成像探头7，数据线与安装在操控台上的监控视频6和操控装置5连接。

第六步、构建气耘空气推流装置：空气压缩风机的出风口用法兰与输送管道连接，管道横向每隔1米均匀排列固定在升降框架上，在每根管道的侧下面安装一组螺旋式空气推流器12，推流器表面与水底面保持35度夹角。

第七步、构建生物菌膜滤装置：在气耘装置载体下面的紧固件上固定生物填料支架13，在填料支架上悬挂生物填料14，构建成生物菌膜滤网体15。

其中自发电为柴油机发电，太阳光伏发电。

上述系统对黑臭河污染水体治理中的试验应用

某小城镇景观河位于街道商贸中心，河道全长550余米、宽12米、深2.8米、平均水深1.6米；河道为硬质坡岸，上接地埋暗管与地表雨水收集沟、渠连通，下与跃进河相连、通长江。

由于河道两侧住宅小区未建雨污分流系统，沿河店铺、住宅小区、农贸市场的生活污水以及河道西侧垃圾中转站的冲洗渗滤液未经处理直接从河道内8个管口排入河道，日排放生活污水250吨、农贸市场污水85吨、垃圾渗滤液0.8吨，致使河水遭到严重污染，水体常年呈现黑、绿色，特别是春、夏季蓝藻丛生，并伴有恶臭，景观河变成了挠民的黑臭河，严重影响了周边居民的日常生活。

经环境监测站对处理前的河水取样化验分析的数据为：溶解氧在2.6--5.3mg/L之间，化学需氧量在25--70mg/L之间，高锰酸盐指数在7.01--9.72mg/L之间，氨氮在14.7--17.2mg/L之间，总磷在1.40--1.69mg/L之间，总氮在18.4--21.0mg/L之间。

采用实施例1构建方法构筑气耘机动型污染水体治理系统，对河道进行治理。在污染源无法截断，不采用河道底泥清淤疏浚等目前国内、外通用的污染水体治理方法情况下，实施例1处理系统运行一个月后，经环境监测中心站对治理后的河水取样化验分析数据为：溶解氧在6.7--8.01mg/L之间，化学需氧量在13--18mg/L之间，高锰酸盐指数在3.5--4.6mg/L之间，氨氮在6.5--10.6mg/L之间，总磷在0.59--0.98之间，总氮在9.78--12.0mg/L之间。处理前后的两次监测数据对比表明，各项指标数据都有明显改变。河水臭味完全消失，河水变的清澈、水质得到明显改善。

Claims (7)

1.一种气耘机动型污染水体治理与修复系统，包括有载体、机动操控单元、气耘装置单元和生物菌膜滤装置，其特征在于所述的载体是用钢材或玻璃钢材料制成的可飘浮水上的船型载体，载体分为船头和船身两个功能区，两个功能区由牵引柱连接，船头功能区设置机动操控单元，船身功能区设置气耘装置单元，所述的机动操控单元包括有操控驾驶仓、控制装置及水下探测装置，控制装置安装在操控驾驶仓內，水下探测装置通过数据线与安装在操控台上的监控视频和操控装置连接；所述的气耘装置单元包括有动力装置、空气压缩风机、空气螺旋推流器、空气输送管道和摇控自行升降式空气推流调节框架，其中空气压缩风机出风管道固定在摇控自行升降式空气推流调节框架上与空气螺旋推流器连接；所述的生物菌膜滤装置是在气耘装置单元载体下面的紧固件上固定生物填料支架，填料支架上悬挂生物填料，构成生物菌膜滤网体。

2.根据权利要求1所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其特征在于所述的动力装置为自发电动力及传动装置。

3.根据权利要求1所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其特征在于所述的气耘装置单元载体两边外侧每隔两米处安装一个摇控自行电动升降固定器，该固定器工作指令由水下探头成像数据与升降框架和水底之间距离的传感器调控。

4.根据权利要求1所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其特征在于所述的摇控自行升降式空气推流调节框架采用槽钢和角钢制作成一个水平框架，框架周边每隔两米处固定一根升降导杆与载体上的电动升降固定器连接，在框架上安装距离调控传感器。

5.根据权利要求1所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其特征在于所述的空气螺旋推流器是由进气腔体、螺旋导流槽、微孔喷嘴、推流器螺纹固定柱组成，空气螺旋推流器安装在空气输送管道侧下方与底面构成向下35度夹角。

6.根据权利要求1所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统，其特征在于所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统除了采用自行机动航行外，还可以采用拖船牵引的方式进行处理。

7.一种如权利要求1-6任一所述的气耘机动型污染水体治理与修复系统的构建方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、按照污染水体体量的大小、水深等水文地质条件，计算出采用处理装置的总重量及机动载体需要承载的浮力，设计船型载体的几何尺寸方案图；

第二步、构建机动操控单元、气耘装置单元载体功能区：依照船型载体设计图纸，采用钢材或玻璃钢材料制作出船型的两个功能区载体；

第三步、构建处理系统动力装置：按照处理系统设计要求，选择适当风压、风量的空气压缩风机安装固定在载体仓内，风机出风口用法兰与输送管道连接；根据该风机的功率以及载体上所有配置设备总功率选择满足上述功率的自发电设备或者充电蓄电池以及汽、柴油机传动装置安装在仓内；

第四步、构建处理系统升降装置：在气耘装置载体两边外侧每隔两米处安装一个摇控自行电动升降固定器，该装置数据线连接在操作控制装置内，工作原理是由水下探测成像数据和升降框架底面与水底之间距离的传感器调控；按照处理系统设计要求，用槽钢和角钢构件制作一个水平框架，在框架周边每隔两米处固定一个升降导杆，在框架上安装距离调控传感器。组装时将升降框架上的导杆与载体上的升降器定位连接；

第五步、构建水下探测装置：在载体连接的升降支架上安装水下成像探头，数据线与安装在操控台上的监控视频和操控装置连接；

第六步、构建气耘空气推流装置：空气压缩风机的出风口用法兰与输送管道连接，管道横向每隔1米均匀排列固定在升降框架上，在每根管道的侧下面安装一组螺旋式空气推流器，推流器表面与水底面保持35度夹角；

第七步、构建生物菌膜滤装置：在气耘装置载体下面的紧固件上固定生物填料支架，在填料支架上悬挂生物填料，构建成生物菌膜滤网体。