CN107365028A - 一种生态水体修复装置及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态水体修复装置，包括壳体、进水泵、出水泵、将壳体分隔成初滤区、次滤区、电絮凝区、生物反应区及出水区的第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板，进水泵与初滤区相连，初滤区上部设有格栅，格栅下方设有水力驱动机构，次滤区通过管路和抽水泵与初滤区底部相连，次滤区设有振动过滤机构，电絮凝区设有正负絮凝电极并与次滤区连通，生物反应区设有帘式生物膜组件并与电絮凝区连通，第四隔板顶部、底部与壳体之间设有上循环通道和下循环通道，出水泵通过出水管与出水区相连。本发明具有原位生态修复、模块化组装、无土建施工、处理效率高等特点。本发明还公开了一种生态水体修复方法，具有工艺步骤简单，运行成本低等优点。

Description

一种生态水体修复装置及修复方法

技术领域

本发明涉及水体处理技术领域，尤其是涉及一种生态水体修复装置及修复方法。

背景技术

现有的河道水处理技术大致可以分为三大类：(1)药剂法，直接向污染河道水体中投加经过培育筛选的一种或多种微生物菌种和投加微生物促生剂。目前对于在污染水体中直接投加微生物菌种的生物修复技术争议较多，焦点集中在使用菌种是否带来环境安全性问题；(2)河道曝气复氧，通过往污染严重的河道水体进行人工充氧，增加河道的自净能力，改善水质，改善和恢复河道的生态环境；(3)人工浮岛技术，即在河道、湖泊的水面上，构建能供动植物和微生物生长、栖息、繁衍的生物生态设施，浮岛上植物的根可吸收水体中的氮磷等营养物质，从而达到净化水质的目的。

目前常见的三大类方法都存在各自的缺点：(1)药剂法常见的问题是对低浓度的有机物不起作用，而且水中的悬浮物一直停留在水中，没有处理，导致悬浮物积累；(2)河道曝气复氧技术主要通过往水中充氧，提高氨化和硝化效果，将有机氨转变为硝态氮，但是总氮依然停留在水中没有去除；另外一个致命的缺点是河道里的水力条件不适合活性污泥生长，有氧气无活性污泥，导致有机物的去除效率低；(3)人工浮岛技术主要依靠水生生物利用降解污泥中的有机营养，但是对流动水体中的有机物和氨氮没有降解能力，因此去除效果差，只能作为其他技术的补充和巩固。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的生态水体修复方法所存在的上述问题，提供了一种结构紧凑，具有原位生态修复、模块化及成品化组装、无土建施工、见效快，处理效率高等特点，悬浮有机物及氮磷元素去除效果好，特别适用于河网地区的河道水体修复的生态水体修复装置。

本发明还公开了一种生态水体修复方法，具有工艺步骤简单，操作灵活，运行成本低等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种生态水体修复装置，包括壳体、进水泵及出水泵，所述壳体内依次设有将壳体内部空间分隔成初滤区、次滤区、电絮凝区、生物反应区及出水区的第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板，所述进水泵通过位于初滤区上部的进水管与初滤区相连，所述初滤区上部设有格栅，所述格栅下方设有水力驱动机构，所述次滤区通过位于顶部的管路和抽水泵与初滤区底部相连，次滤区内设有与水力驱动机构相连的振动过滤机构，所述电絮凝区内设有一组正负絮凝电极，电絮凝区与次滤区通过设于第二隔板下部的连通孔相连，所述生物反应区内设有帘式生物膜组件，生物反应区与电絮凝区通过设于第三隔板上部的溢流孔相连，所述第四隔板顶部、底部与壳体之间设有间隙，分别形成上循环通道和下循环通道，所述出水泵通过出水管与出水区相连。本发明采用一体式结构，结构紧凑，具有原位生态修复、模块化及成品化组装、无土建施工、见效快等特点，其中初滤区通过格栅将水体中颗粒较大的杂质滤除，初滤区中的水力驱动机构能在水流冲刷力的作用下转动，从而带动振动过滤机构发生振动，次滤区通过振动过滤机构将大量悬浮物滤除，振动过滤机构不易堵塞，且水流通过阻力小，经过振动过滤机构的二次过滤可减轻后续电絮凝区的处理压力；电絮凝区中通过外接电源的絮凝电极对污染物(尤其是悬浮物SS)的吸附聚集、压缩絮凝、以及污染物与水的分离沉淀，实现对水体中污染物的净化去除，尤其是能大大强化脱氮除磷的效果；帘式生物膜组件能将水体中的有机物被吸附和氧化分解，从而使水体得到净化；上循环通道和下循环通道有利于生物反应区及出水区进行循环传质，有利于维持帘式生物膜组件上微生物的活性。本发明耦合了固体物质二次过滤、电絮凝强化除磷、生物脱氮脱磷等技术，可实现氮磷元素共同去除，特别是低浓度氮素去除，具有原位生态修复、模块化及成品化组装、无土建施工、见效快等特点，特别适用于河网地区的河道水体修复。

作为优选，所述水力驱动机构包括叶轮及分别固定于壳体及第一隔板上的一组轴承座，所述轴承座内设有轴承，所述叶轮通过两侧的转轴与轴承转动连接。水流冲击叶轮上的叶片带动叶轮转动。

作为优选，所述振动过滤机构包括振动筛、相对设置于第一隔板及第二隔板上的固定座、凸轮及连接轴，所述固定座上设有导向孔，所述导向孔内设有推杆，所述推杆位于固定座上方的部分套有弹簧，推杆的顶端与振动筛固定，推杆的底端固定有推板，所述凸轮位于推杆下方并固定于连接轴上，所述连接轴一端穿过第一隔板与转轴固定连接。振动筛上会堆积过滤物，造成筛孔的堵塞导致水流不易通过，同时水流易在张力的作用下在筛孔表面形成液膜增大阻力，不利于过滤，降低过滤效率，为解决上述技术问题，本发明通过固定座、凸轮、弹簧及连接轴的配合使得振动筛能上下振动，从而有利于水体通过振动筛，提高过滤效率，连接轴带动凸轮转动，凸轮在转动过程中通过与推板的间隔接触使得振动筛不断被顶起与复位而产生上下振动，使得过滤物与振动筛之间产生间隙及破坏液膜，便于水体通过提高过滤效率。

作为优选，所述振动筛包括框架及固定于框架内的筛网，所述推杆的顶端与框架底面固定连接。

作为优选，所述电絮凝区内设有呈圆台形的导流筒，所述导流筒顶部通过管路与溢流孔的进口相连。导流筒使出电絮凝区的水向上溢出出时与电絮凝区中的沉淀物沉降方向相反，通过逆向分离以减少沉淀物的带入量，有效避免大量沉淀物进入生物反应区内堵塞帘式生物膜组件上的微孔。

作为优选，所述电絮凝区底部通过管路连接有污泥粉碎泵。

作为优选，所述帘式生物膜组件包括中空纤维帘式生物膜、上集气管及下集气管，所述中空纤维帘式生物膜由若干附着有不同微生物的中空纤维排列而成，所述中空纤维的上下两端分别密封固定于上集气管、下集气管上并与其连通，所述上集气管、下集气管两端密闭，所述下集气管连接有曝气管，所述上集气管一端连接有排气管。附着于中空纤维表面的生物膜从底层到表面有垂直的分层，从内到外依次为硝化层、好氧层、反硝化层、厌氧层，纯氧或空气通过中空纤维中的微孔为生物膜进行无泡曝气，在中空纤维膜的外侧形成的生物膜与水体充分接触，水体中所含的有机物被生物膜吸附和氧化分解，曝气管路将空气或纯氧经下集气管送中空纤维中通过中空纤维的微孔为生物膜进行无泡曝气，氧气传质效率高，多余气体经上集气管汇合后经排气管排出。

一种生态水体修复方法，具体步骤为：将水体通过进水泵泵入初滤区，经格栅初步过滤后的水体落至初滤区底部并通过抽水泵抽至次滤区，接着经振动过滤机构过滤后通过连通孔进入电絮凝区，在电絮凝区经过正负絮凝电极压缩絮凝后，经溢流孔进入生物反应区，经帘式生物膜组件吸附和氧化分解后，最后进入出水区并由出水泵抽出。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的生态水体修复装置结构紧凑，耦合了固体物质二次过滤、电絮凝强化除磷、生物脱氮脱磷等技术，可实现氮磷元素共同去除，特别是低浓度氮素去除，具有原位生态修复、模块化及成品化组装、无土建施工、见效快等特点，特别适用于河网地区的河道水体修复；

(2)本发明的生态水体修复方法，具有工艺步骤简单，操作灵活，运行成本低等优点。

附图说明

图1是本发明的一种内部结构剖视图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是图2中沿B-B方向的一种剖视图。

图4是本发明中固定座的一种俯视图。

图中：壳体1，第一隔板2，第二隔板3，第三隔板4，第四隔板5，初滤区6，次滤区7，电絮凝区8，生物反应区9，出水区10，进水泵11，进水管12，格栅13，抽水泵14，正负絮凝电极15，连通孔16，溢流孔17，上循环通道18，下循环通道19，出水泵20，出水管21，叶轮22，轴承座23，转轴24，固定座25，凸轮26，连接轴27，导向孔28，推杆29，弹簧30，推板31，框架32，筛网33，导流筒34，污泥粉碎泵35，中空纤维帘式生物膜36，上集气管37，下集气管38，曝气管39，排气管40。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的一种生态水体修复装置，包括壳体1、进水泵11及出水泵20，壳体内依次设有将壳体内部空间分隔成初滤区6、次滤区7、电絮凝区8、生物反应区9及出水区10的第一隔板2、第二隔板3、第三隔板4及第四隔板5，进水泵通过位于初滤区上部的进水管12与初滤区相连，初滤区上部固定有格栅13，格栅下方设有水力驱动机构，水力驱动机构包括叶轮22及分别固定于壳体及第一隔板上的一组轴承座23，轴承座内设有轴承，叶轮通过两侧的转轴24与轴承转动连接，次滤区通过位于顶部的管路和抽水泵14与初滤区底部相连，次滤区内设有与水力驱动机构相连的振动过滤机构，振动过滤机构包括振动筛、相对设置于第一隔板及第二隔板上的固定座25(见图2)、凸轮26及连接轴27，振动筛包括框架32及固定于框架内的筛网33，固定座上设有导向孔28(见图4)，导向孔内设有推杆29，推杆位于固定座上方的部分套有弹簧30(见图3)，推杆的顶端与框架底面固定连接，推杆的底端固定有推板31，凸轮位于推杆下方并固定于连接轴上，连接轴一端穿过第一隔板与转轴固定连接，电絮凝区内设有一组连接有外部电源(图中未表示)正负絮凝电极15，电絮凝区与次滤区通过设于第二隔板下部的连通孔16相连，电絮凝区底部通过管路连接有污泥粉碎泵35，生物反应区与电絮凝区通过设于第三隔板上部的溢流孔17相连，电絮凝区内设有呈圆台形的导流筒34，导流筒顶部通过管路与溢流孔的进口相连，生物反应区内设有帘式生物膜组件，帘式生物膜组件包括中空纤维帘式生物膜36、上集气管37及下集气管38，中空纤维帘式生物膜由若干附着有不同微生物的中空纤维排列而成，中空纤维的上下两端分别密封固定于上集气管、下集气管上并与其连通，上集气管、下集气管两端密闭，下集气管连接有曝气管39，上集气管一端连接有排气管40，第四隔板顶部、底部与壳体之间设有间隙，分别形成上循环通道18和下循环通道19，出水泵通过出水管21与出水区相连。

采用上述生态水体修复装置修复生态水体的具体步骤为：将水体通过进水泵泵入初滤区，经格栅初步过滤后的水体落至初滤区底部并通过抽水泵抽至次滤区，接着经振动过滤机构过滤后通过连通孔进入电絮凝区，在电絮凝区经过正负絮凝电极压缩絮凝后，经溢流孔进入生物反应区，经帘式生物膜组件吸附和氧化分解后，最后进入出水区并由出水泵抽出。

本发明的生态水体修复装置可实现1000～2000t/d的处理效率，特别适用于高COD及BOD₅、高氨氮、高硝态氮、含磷的水体河道修复，能使水质达到IV类水体标准。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种生态水体修复装置，其特征在于，包括壳体(1)、进水泵(11)及出水泵(20)，所述壳体内依次设有将壳体内部空间分隔成初滤区(6)、次滤区(7)、电絮凝区(8)、生物反应区(9)及出水区(10)的第一隔板(2)、第二隔板(3)、第三隔板(4)及第四隔板(5)，所述进水泵通过位于初滤区上部的进水管(12)与初滤区相连，所述初滤区上部设有格栅(13)，所述格栅下方设有水力驱动机构，所述次滤区通过位于顶部的管路和抽水泵(14)与初滤区底部相连，次滤区内设有与水力驱动机构相连的振动过滤机构，所述电絮凝区内设有一组正负絮凝电极(15)，电絮凝区与次滤区通过设于第二隔板下部的连通孔(16)相连，所述生物反应区内设有帘式生物膜组件，生物反应区与电絮凝区通过设于第三隔板上部的溢流孔(17)相连，所述第四隔板顶部、底部与壳体之间设有间隙，分别形成上循环通道(18)和下循环通道(19)，所述出水泵通过出水管(21)与出水区相连。

2.根据权利要求1所述的一种生态水体修复装置，其特征在于，所述水力驱动机构包括叶轮(22)及分别固定于壳体及第一隔板上的一组轴承座(23)，所述轴承座内设有轴承，所述叶轮通过两侧的转轴(24)与轴承转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种生态水体修复装置，其特征在于，所述振动过滤机构包括振动筛、相对设置于第一隔板及第二隔板上的固定座(25)、凸轮(26)及连接轴(27)，所述固定座上设有导向孔(28)，所述导向孔内设有推杆(29)，所述推杆位于固定座上方的部分套有弹簧(30)，推杆的顶端与振动筛固定，推杆的底端固定有推板(31)，所述凸轮位于推杆下方并固定于连接轴上，所述连接轴一端穿过第一隔板与转轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种生态水体修复装置，其特征在于，所述振动筛包括框架(32)及固定于框架内的筛网(33)，所述推杆的顶端与框架底面固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种生态水体修复装置，其特征在于，所述电絮凝区内设有呈圆台形的导流筒(34)，所述导流筒顶部通过管路与溢流孔的进口相连。

6.根据权利要求1所述的一种生态水体修复装置，其特征在于，所述电絮凝区底部通过管路连接有污泥粉碎泵(35)。

7.根据权利要求1所述的一种生态水体修复装置，其特征在于，所述帘式生物膜组件包括中空纤维帘式生物膜(36)、上集气管(37)及下集气管(38)，所述中空纤维帘式生物膜由若干附着有不同微生物的中空纤维排列而成，所述中空纤维的上下两端分别密封固定于上集气管、下集气管上并与其连通，所述上集气管、下集气管两端密闭，所述下集气管连接有曝气管(39)，所述上集气管一端连接有排气管(40)。

8.一种使用如权利要求1所述的生态水体修复装置的生态水体修复方法，其特征在于，具体步骤为：将水体通过进水泵泵入初滤区，经格栅初步过滤后的水体落至初滤区底部并通过抽水泵抽至次滤区，接着经振动过滤机构过滤后通过连通孔进入电絮凝区，在电絮凝区经过正负絮凝电极压缩絮凝后，经溢流孔进入生物反应区，经帘式生物膜组件吸附和氧化分解后，最后进入出水区并由出水泵抽出。