CN105600891A - 利用高铁酸盐修复水体的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用高铁酸盐修复水体的系统，属于生态环境修复技术领域。该系统进水单元、存储有高铁酸盐的均质单元、反应单元以及排放单元，所述进水单元、所述均质单元、所述反应单元以及所述排污单元依次连通构成修复通道。所述进水单元包括水泵，所述均质单元包括混合容器，所述反应单元包括有反应罐，所述水泵通过管道与所述均质单元连接，所述水泵将水体输送至所述均质单元内与高铁酸盐均质形成混合液，所述混合液通过管道输送入所述反应罐。该系统其利用高铁酸盐作为修复剂，能够有效地去除水体中氮、磷元素，防止水体出现富营养化，而且，可减少水体中的重金属、有机污染物。

Description

利用高铁酸盐修复水体的系统

技术领域

本发明涉及生态环境修复技术领域，具体而言，涉及一种利用高铁酸盐修复水体的系统。

背景技术

近年来，我国环境问题日益凸显，生态环境遭到污染和破坏。水体中含大量有毒、有害污染物质，由于水体与外界的流动交换少，而导致水体呈现出富营养化、大量污染物质淤积，致使水体生态系统遭到破坏，使得水资源遭到严重污染。这不仅导致了水体的大量污染，而且造成水资源的严重浪费。随着众多河流、湖泊等水体的污染不断加剧，对水体进行净化、修复水体的生态平衡也受到越来越多的关注。其中，水体的富营养化、藻类爆发式生长、重金属含量超标等问题尤为突出。由于水体中含有大量的氮磷物质，藻类生产迅速而且还向水体中排出大量的有毒、有害物质，其自然降解缓慢。此外，重金属物质在水体中富集，随着生物链不断流动，会对人体的安全造成极大的危害。目前，一般采用自然修复、清淤处理、利用植物和微生物生态系统进行修复，但是，水体的修复过程缓慢，而且不能有效地去除水体中的氮、磷物质，水中的重金属难以从水体所在的生态系统中清除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用高铁酸盐修复水体的系统，以实现去除水体中氮磷等物质，净化水体和改善水体的质量。

本发明是这样实现的：

一种利用高铁酸盐修复水体的系统，包括：进水单元、均质单元、反应单元以及排放单元，所述进水单元、所述均质单元、所述反应单元以及所述排污单元依次连通构成修复通道；

所述进水单元包括水泵，所述均质单元包括混合容器，所述反应单元包括有反应罐，所述水泵通过管道与所述均质单元连接，所述水泵将水体输送至所述混合容器内与高铁酸盐均质形成混合液，所述混合液通过管道输送入所述反应罐。

优选地，还包括：漂浮于水体上的浮岛，所述进水单元、所述均质单元、所述反应单元以及所述排污单元均设置于所述浮岛。由于一般的水体修复的地域面积比较大，如大型湖泊、河流等。采用固定式的结构设置水体修复系统，则可能需要在待修复区域进行大面积的系统设置，则使得设备的安装、布设成本大大提高。因此，将修复系统设计为可在水体中运动的结构，使得修复系统可以根据水体的不同区域的污染程度和质量，对不同区域进行有针对性的修复。另一方面，由于将修复系统设置于漂浮于水体的浮岛上，则可以降低由于修改修复系统而导致对水体周围的环境的破坏。

优选地，还包括：用于推动所述浮岛运动的推进器，所述推进器固定于所述浮岛。为了方便浮岛的运动，可以在浮岛上设置推进器，当需要变换修复系统的工作地点时，可以通过推进器来驱动浮岛运动，从而该修复系统运输至指定的地点，再对水体进行修复处理。

优选地，还包括：太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板和蓄电池均设置于所述浮岛，所述太阳能电池板与所述蓄电池的输入端电连接，所述蓄电池的输出端与所述推进器电连接。浮岛通过推进器实现运动，推进器的可采用电力作为动力源，由于浮岛的运动，使得对其进行供电的设备相对较难布设。因此，可以在浮岛上设置供电系统，以便于给推进器供电。太阳能电池板可固定于浮岛，并随浮岛一起运动，其产生的电力通过蓄电池储存。推进器需要使用电力时，则可以使用蓄电池供电。采用太阳能供电可以大大降低对外界的电力的需求，降低能耗和外界供电设备的使用成本。

优选地，还包括：用于制备高铁酸盐的制备单元，所述制备单元与所述均质单元连接，由所述制备单元制作的高铁酸盐输入所述均质单元内。用于高铁酸盐在水体中的稳定性会受到多方面因素的影响，而高铁酸盐在水中的分解会使其对水体的处理效果大大降低，不能够达到水体修复的理想效果。因此，使用现场制作的高铁酸盐可以显著降低高铁酸盐的保存、储运的麻烦，使得高铁酸盐能够被充分利用。

优选地，还包括：搅拌器，所述搅拌器设置于所述混合容器内。搅拌器使得污水和高铁酸盐的混合更加充分，高铁酸盐与水体中的各种物质接触更加的充分，从而提高对水体的处理效果。

优选地，还包括：曝气管和压缩机，所述曝气管呈螺旋形绕设于所述反应罐的内，所述曝气管与所述压缩机的空气输出口连接。压缩机通过曝气管向反应罐内输入空气，曝气管内喷出的气体使水体充分地搅拌起来，曝气管形成的气泡具有较大的表面积，有利于传质效果的增加，从而提高高铁酸盐与水体中各种物质之间的接触、反应。

优选地，所述排污单元包括用于固液分离的沉淀池，所述沉淀池设置有排水口和污泥排放口。经过反应罐反应处理后的固液混合物被输入到沉淀池内，固液混合物在沉淀池内自然沉淀，从而实现固相和液相的分离，以便于后续对固相和液相的分别处理。

优选地，还包括：用于对污泥进行脱水的脱水装置，所述脱水装置通过管道与所述污泥排放口连接。进行自然沉淀分离的固相淤泥中还含有大量的水分，其流动性大而且体积也比较大，从而使的其运输和存储均不便。采用脱水装置对淤泥进行脱水，以降低其质量和体积，从而便于处理污泥。

优选地，还包括：所述脱水装置为压滤机。压滤机使用方便，结构简单，而且其脱水效果较佳。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种利用高铁酸盐出修复水体的系统，该系统利用高铁酸盐作为修复剂，对湖泊、河川等地域的污染水体进行修复。该系统修复水体的方式，有别于现有的一些水体修复方式，其采用高铁酸盐直接作用于水体，以实现将水体中的氮、磷物质去除，可以减少氮、磷物质在水体中的循环，防止出现富营养化。此外，高铁酸盐的水解产生的氢氧化铁具有絮凝、沉淀的作用，可将水体中的重金属、各种杂质等沉淀，从而起到净化水体、对水体脱色的作用。对于水中的一些有毒有机物，可以通过高铁酸盐的强氧化性，将其分解为无毒的二氧化碳、水等物质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的利用高铁酸盐修复水体的系统的原理框图；

图2为本发明实施例提供的利用高铁酸盐修复水体的系统的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于我国工业化的不断推进，各种环境问题不断凸显，尤其是，水体污染的情况比较严重。一些流动差、外来水源较少的湖泊、河川水体污染尤为严重。水体出现了重金属含量超标、富营养化非常严重、水体发臭和变色等一系列问题。目前，国内外水体的修复方法一般有生态系统修复、清淤和注水修复。生物法：采用生物体，例如各种植物来吸收各种污染物，但是水体修复时间较长，而且修复速度慢，水体净化效果相对较差。另外，植物还可能影响待修复区域的自然生态系统的稳定性。清淤和注水修复措施则主要采用挖掘水体底部的淤泥、沉积物，对水体进行注水冲稀，或者在铺设防漏层，避免污染水体的渗漏等等。但是，清淤、注水等措施的工程量较大，施工时间长，水体的修复成本高，而且对水体修复治标而不能治本，水体的污染问题任然存在。

参阅图1、图2，本实施例提供了一种利用高铁酸盐修复水体的系统，包括：进水单元、均质单元、反应单元以及排放单元，进水单元、均质单元、反应单元以及排污单元依次连通构成修复通道。进水单元包括水泵，均质单元包括混合容器，反应单元包括有反应罐，水泵通过管道与均质单元连接，水泵将水体输送至混合容器内与高铁酸盐均质形成混合液，混合液通过管道输送入反应罐。

由于高铁酸盐具有强氧化性，其对金属材质具有钝化作用，可以避免腐蚀，因此，由于使用高铁酸盐作为修复剂，修复系统中反应罐、混合容器以及各输送管道可以使用金属材质制作而成，提高其强度，钝化作用还提高了其使用寿命。另外，高铁酸盐溶液具有一定的粘稠性，因此，修复系统的各种泵体、输运动力装置，需要具有较强的抗堵塞能力和较好的输运动力，例如，使用单螺杆泵。此外，高铁酸盐的起效浓度低，有别于现有的一些用于净化水中污染物的化学试剂，因此，可以降低试剂的使用量，水体中高铁酸根的投放量优选为每升水中含有0.1～300mg高铁酸盐。

本发明提供的水体修复系统采用化学方法对水体进行处理，其具有修复时间相对更短、修复效果更佳的特点。高铁酸盐是一种相对廉价的化学试剂，其制作和使用相对方便，工程量相对较小，便于修复系统的设计和施工。高铁酸盐可采用高铁酸盐钠和高铁酸钾等等。高铁酸盐具有的强氧化性可以杀死水体中的各种有害细菌，起到消毒、杀菌的作用。高铁酸盐的水解产物能起到吸附、絮凝、沉淀的功能，从而可以将水体中的杂质与水分离，起到净化的作用。高铁酸盐的还原产物为无毒、无害，不会产生二次污染的问题。高铁酸盐的使用范围广，水体的酸、碱度不会降低其效果，从而可以避免对水体的pH值的控制，不需要对水中的pH进行控制和调节，从而可简化系统结构，降低了其使用难度。

本修复系统的工作原理如下：通过进水单元将水体中的水抽出；然后将水输送到均质单元，均值单元内水和高铁酸盐混合，使水中的各种物质与高铁酸根充分接触；水与高铁酸盐混合后通入反应罐，使水中的各种污染物与高铁酸盐进行反应，以将污染物去除；最后，将水和污泥通入排污单元，进行处理后再进行排放。

修复系统可以陆基设置，沿水域的周边陆地间隔设置多个，以便对大型水域进行修复，提高修复速度。此外，也可以设置于水域中，例如，利用大型船舶作为系统的基地，将各种设备安装于船舶上。本实施例中，利用高铁酸盐修复水体的系统还包括：漂浮于水体上的浮岛。进水单元、均质单元、反应单元以及排污单元均设置于浮岛。浮岛漂浮于水面，修复系统设置于浮岛。直接将修复系统设置于浮岛，从而可以避免将系统设置于水域周边陆基对环境的影响，而且可以减少土地占用。进一步地，系统还包括：用于推动浮岛运动的推进器，推进器固定于浮岛。通过推进器推动浮岛运动，以便对不同区域的水体进行修复，提高系统工作的便利性和灵活性。推进器可以采用螺旋桨推进器、喷水推进器等。优选地，推进器为电力推进器，因此，利用高铁酸盐修复水体的系统还设置有太阳能电池板和蓄电池。太阳能电池板和蓄电池均设置于浮岛，太阳能电池板与蓄电池的输入端电连接，蓄电池的输出端与推进器电连接。利用太阳能可以实现降低修复系统对外界电源的依赖，实现电源的自己自足。此外，各设备也可以采用化石燃料作为动力源，以弥补太阳能电池板发电不足的问题。

高铁酸盐可以直接采用市售的试剂，然后将其溶解于水中，在使用时将其溶液加入均质单元内。高铁酸盐作为修复剂，其稳定性对水体的修复效果起到影响。因此，优选为，采用现场制备的高铁酸盐，一方面，可减少高铁酸盐的运输和储存麻烦，另一方面，采用即制即用的方式，可以提高高铁酸盐的水处理效果。修复系统还包括用于制备高铁酸盐的制备单元，制备单元与均质单元连接，由制备单元制作的高铁酸盐输入均质单元内。高铁酸盐可以采用现有的电解法制备、次氯酸钠法制备。

为了使水和高铁酸盐在均质单元内充分混合，可在混合容器内设置搅拌器，搅拌器对溶液产生巨大的扰动，使水和高铁酸盐充分接触，从而实现较佳的混合效果。进一步地，反应罐内呈螺旋形绕设有曝气管，曝气管与压缩机的空气输出口连接。通过压缩机向反应罐内的水中输入空气，气泡具有较大的表面积，有利于高铁酸盐物的传质，使高铁酸盐与污染物充分接触，提高其净化、灭菌等效果。

从待修复的水体中抽出的受污染的水经过本系统处理后，其会产生部分的淤泥，因此，需要对淤泥进行处理。为此，该利用高铁酸盐修复水体的系统中的排污单元包括用于固液分离的沉淀池，沉淀池设置有排水口和污泥排放口。沉淀池可以对淤泥和水进行自然沉淀，使淤泥与水分开，以便进行后续的处理。优选地，对经过沉淀池分离出的水利用离心机进行离心处理，以便使其中的杂质能被更加彻底地去除，水体可以更安全地排放。

分离出的淤泥含水量大，其质量和体积也比较大，从而会增加其运输和储存的难度，不便于后续的处理。因此，本实施例中，利用高铁酸盐修复水体的系统还包括：用于对污泥进行脱水的脱水装置，脱水装置通过管道与污泥排放口连接。通过脱水，淤泥的质量和体积大大降低，方便对其进行燃烧、填埋、生物分解处理。脱水装置可以采用离心脱水、压滤等等，设备可以采用离心污泥脱水机、板框式污泥脱水机等等，本实施例中采用压滤机，其采用将淤泥通过挤压，将水分脱出，水分再通过滤布、滤网等过滤和排出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，包括：进水单元、均质单元、反应单元以及排放单元，所述进水单元、所述均质单元、所述反应单元以及所述排污单元依次连通构成修复通道；

所述进水单元包括水泵，所述均质单元包括混合容器，所述反应单元包括有反应罐，所述水泵通过管道与所述均质单元连接，所述水泵将水体输送至所述混合容器内与高铁酸盐均质形成混合液，所述混合液通过管道输送入所述反应罐。

2.根据权利要求1所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：漂浮于水体上的浮岛，所述进水单元、所述均质单元、所述反应单元以及所述排污单元均设置于所述浮岛。

3.根据权利要求2所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：用于推动所述浮岛运动的推进器，所述推进器固定于所述浮岛。

4.根据权利要求3所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板和蓄电池均设置于所述浮岛，所述太阳能电池板与所述蓄电池的输入端电连接，所述蓄电池的输出端与所述推进器电连接。

5.根据权利要求1至4之一所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：用于制备高铁酸盐的制备单元，所述制备单元与所述均质单元连接，由所述制备单元制作的高铁酸盐输入所述均质单元内。

6.根据权利要求1所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：搅拌器，所述搅拌器设置于所述混合容器内。

7.根据权利要求1或6所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：曝气管和压缩机，所述曝气管呈螺旋形绕设于所述反应罐的内，所述曝气管与所述压缩机的空气输出口连接。

8.根据权利要求1所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，所述排污单元包括用于固液分离的沉淀池，所述沉淀池设置有排水口和污泥排放口。

9.根据权利要求8所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：用于对污泥进行脱水的脱水装置，所述脱水装置通过管道与所述污泥排放口连接。

10.根据权利要求9所述的利用高铁酸盐修复水体的系统，其特征在于，还包括：所述脱水装置为压滤机。