CN107487849A - 一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，包括太阳能光伏模块、浮体、主体框架，所述主体框架内部沿水流方向设有由不锈钢板和不锈钢网隔断而成的好氧区、兼氧区和厌氧区，所述好氧区内设有微曝气柱承托盘，微曝气柱承托盘上设有若干个微曝气柱；本发明根据好氧微生物和厌氧微生物的不同特点选择不同的填料形式，好氧区填装有立体弹性填料，提高了好氧微生物与氧气的接触面积，为好氧微生物生长提供了条件；兼氧区采用多孔悬浮球加聚氨酯的组合填料，增加了厌氧微生物的挂膜面积，提高了生物量，强化了厌氧环境，通过微孔曝气提高曝气效率，强化好氧硝化作用，避免过量曝气，为厌氧反硝化和反硝化除磷提供条件。

Description

一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置

技术领域

本发明涉及河湖水库水质净化技术领域，具体是一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置。

背景技术

随着人类社会活动的不断发展，人类对水体的污染越来越大，不仅使众多的大江大河受到了污染，也使湖泊和水库的富营养化程度急剧上升。近30年来，富营养化已成为世界范围内湖泊和水库面临的主要问题之一。中国江河湖库水体富营养化发展速度加快，全国富营养状态湖泊（水库）比例达到53.8％。富营养化水体中氮、磷等浓度上升，导致水体理化性质发生改变，生态系统平衡遭到破坏，有害藻类大量繁殖，发生水华，最终给人类生产和生活带来巨大影响，甚至会威胁到人体健康。

最近几年来，由于水体富营养化问题的日益严峻，使得国内对氮、磷的危害性认识日渐深入。目前，我国水库、湖泊的富营养化控制仍处于发展阶段，尚没有成熟可靠的技术能够解决开放性水体原位脱除氮磷的难题。人工浮岛、生物滤墙和曝气增氧技术是目前工程上运用较多的原位修复技术。人工浮岛技术通过原位构建水生植物体系，利用植物根系的吸附、吸收作用，削减水中的氮、磷等营养元素，从而实现水质净化。然而人工浮岛主要利用植物根系，覆盖范围受到限制，并且植物受到季节性影响，处理效果不稳定。

现有的曝气盘往往设置于装置底部，气泡行程长，能耗高，较大的剪切力不利于微生物挂膜，且容易造成过量曝气，导致后续反硝化效果不明显，影响了总氮、总磷的去除效果。人工曝气可以使水体在短时间内复氧，但是对于氮、磷等营养元素的去除效果有限，而且可能对沉积物产生扰动，造成有机物的再释放。而且现有曝气技术采用空气曝气，氧含量低，气泡大，传质速率低，能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，包括太阳能光伏模块、浮体、主体框架，所述太阳能光伏模块固定安装在浮体上部，主体框架固定安装在浮体下部，所述主体框架内部沿水流方向设有由不锈钢板和不锈钢网隔断而成的好氧区、兼氧区和厌氧区，所述好氧区内设有微曝气柱承托盘，微曝气柱承托盘上设有若干个微曝气柱。

作为本发明的一种改进方案：所述主体框架为网笼状结构，主体框架采用不锈钢材质制作而成；所述主体框架顶部焊接固定安装有工作平台，工作平台上设有曝气设备、太阳能电池板、蓄电池和远程控制模块。

作为本发明的一种改进方案：所述太阳能电池板、蓄电池均和太阳能光伏模块电性连接，曝气设备、远程控制模块均和太阳能电池板、蓄电池电性连接。

作为本发明的一种改进方案：所述浮体内部为中空结构，浮体采用塑料材质制作而成。

作为本发明的一种改进方案：所述微曝气柱包括不锈钢底座、通气软管和曝气膜片，曝气膜片的气孔密度大于68000个/米。

作为本发明的一种改进方案：所述好氧区内填装有立体弹性填料，兼氧区内填装有多孔空心球组合填料，所述多孔空心球组合填料包括多孔悬浮球和聚氨酯组合填料。

作为本发明的一种改进方案：所述主体框架下侧部设有推流装置，推流装置与太阳能光伏模块电性连接。

作为本发明的一种改进方案：所述远程控制模块包括GPRS通信模块、曝气强度控制模块和推流装置控制模块，推流装置控制模块与推流装置电性连接，曝气强度控制模块与微曝气柱电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的微曝气生物净化装置结合了微孔曝气技术、好氧硝化、厌氧反硝化和反硝化除磷技术，水质净化效果显著。

本发明采用太阳能提供动力，清洁环保，不受供电限制，可广泛应用于城市河道或湖泊、水库等开阔水域。

本发明采用远程控制系统实现数据的远程采集、运行状态获取，还可以通过远程控制设备运行，提高设备的运行效率，简化管理流程。

本发明根据好氧微生物和厌氧微生物的不同特点选择不同的填料形式，好氧区采用立体弹性填料，提高了好氧微生物与氧气的接触面积，为好氧微生物生长提供了条件；兼氧区采用多孔悬浮球加聚氨酯的组合填料，增加了厌氧微生物的挂膜面积，提高了生物量，强化了厌氧环境。

本发明通过微孔曝气提高曝气效率，强化好氧硝化作用，同时避免过量曝气，为厌氧反硝化和反硝化除磷提供条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的的俯视示意图。

图中：1-太阳能光伏模块、2-浮体、3-主体框架、4-微曝气柱、5-立体弹性填料、6-推流装置、7-多孔空心球组合填料、8-远程控制模块、9-微曝气柱承托盘。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明：

请参阅图1-2，一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，包括太阳能光伏模块1、浮体2、主体框架3，所述太阳能光伏模块1固定安装在浮体2上部，主体框架3固定安装在浮体2下部，所述主体框架3内部沿水流方向设有由不锈钢板和不锈钢网隔断而成的好氧区、兼氧区和厌氧区，为好氧硝化、反硝化除磷和厌氧反硝化提供条件；所述好氧区内设有微曝气柱承托盘9，微曝气柱承托盘9上设有若干个微曝气柱4。

进一步地，太阳能电池板、蓄电池均和太阳能光伏模块1电性连接，曝气设备、远程控制模块8均和太阳能电池板、蓄电池电性连接，太阳能光伏模块1为整套系统提供电能，太阳能光伏模块1为远程控制系统8和推流装置6供电，多余电能储存于蓄电池中。

进一步地，浮体2内部为中空结构，产生的浮力更大，浮体2采用塑料材质制作而成，重量更轻，可通过铰链将多个浮体2组成阵列以满足不同的需要。

进一步地，微曝气柱4包括不锈钢底座、通气软管和曝气膜片，曝气膜片的气孔密度大于68000个/米，好氧区内填装有立体弹性填料5，兼氧区内填装有多孔空心球组合填料7，所述多孔空心球组合填料7包括多孔悬浮球和聚氨酯组合填料，立体弹性填料5由聚烯烃类或聚酰胺材质的丝条附着在高强度的中心绳上，使丝条呈立体均匀排列辐射状态。立体弹性填料5分布在微曝气柱4周围以更好地接触氧气，提高曝气效率。多孔空心球组合填料7由多孔空心球内置丝带、聚氨酯等微生物附着材料组合而成，直径可根据需要选择，多孔空心球组合填料7堆填密度在兼氧区应适当增大，以更多地消耗溶解氧，创造更好的厌氧环境。推流装置6布置在水流方向前端的中下部，以促进静水水体中各功能区的水循环，将组装好的微电解生物强化装置应用于富营养化缓流水体。

本发明的工作原理和使用方法是：

使用本发明时，水流经过该生物强化装置，依次经过好氧区、兼氧区，氨氮在好氧区被微生物吸附、硝化，硝氮、亚硝氮和磷素在缺氧区被微生物吸附降解，最后有效降低水体中的氨氮、总氮和总磷，使富营养化水体得到持续不断的净化。本发明根据好氧微生物和厌氧微生物的不同特点选择不同的填料形式，好氧区内填装有立体弹性填料5，提高了好氧微生物与氧气的接触面积，为好氧微生物生长提供了条件。兼氧区采用多孔空心球组合填料7，增加了厌氧微生物的挂膜面积，提高了生物量，强化了厌氧环境。通过微曝气柱4提高曝气效率，强化好氧硝化作用，同时避免过量曝气，为厌氧反硝化和反硝化除磷提供条件。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，包括太阳能光伏模块（1）、浮体（2）和主体框架（3），其特征在于，所述太阳能光伏模块（1）固定安装在浮体（2）上部，主体框架（3）固定安装在浮体（2）下部，所述主体框架（3）内部沿水流方向设有由不锈钢板和不锈钢网隔断而成的好氧区、兼氧区和厌氧区，所述好氧区内设有微曝气柱承托盘（9），微曝气柱承托盘（9）上设有若干个微曝气柱（4）。

2.根据权利要求1所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述主体框架（3）为网笼状结构，主体框架（3）采用不锈钢材质制作而成；所述主体框架（3）顶部焊接固定安装有工作平台，工作平台上设有曝气设备、太阳能电池板、蓄电池和远程控制模块（8）。

3.根据权利要求2所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述太阳能电池板、蓄电池均和太阳能光伏模块（1）电性连接，曝气设备、远程控制模块（8）均和太阳能电池板、蓄电池电性连接。

4.根据权利要求1所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述浮体（2）内部为中空结构，浮体（2）采用塑料材质制作而成。

5.根据权利要求1所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述微曝气柱（4）包括不锈钢底座、通气软管和曝气膜片，曝气膜片的气孔密度大于68000个/米。

6.根据权利要求1所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述好氧区内填装有立体弹性填料（5），兼氧区内填装有多孔空心球组合填料（7），所述多孔空心球组合填料（7）包括多孔悬浮球和聚氨酯组合填料。

7.根据权利要求1所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述主体框架（3）下侧部设有推流装置（6），推流装置（6）与太阳能光伏模块（1）电性连接。

8.根据权利要求1或7所述的用于开放水体原位脱除氮磷的微曝气生物净化装置，其特征在于，所述远程控制模块（8）包括GPRS通信模块、曝气强度控制模块和推流装置控制模块，推流装置控制模块与推流装置（6）电性连接，曝气强度控制模块与微曝气柱（4）电性连接。