CN109574204A - 一种黑臭水体处理装置以及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种黑臭水体处理装置以及处理方法，该黑臭水体处理装置，包括：主架体、浮体、太阳能供电系统、曝气系统以及反应系统；浮体以及太阳能供电系统均连接在主架体上；曝气系统与太阳能供电系统电气连接；曝气系统包含上端连接于主架体且下端伸入水下的曝气管道；反应系统包含设置在曝气管道的上端口的至少一个反应腔体，反应腔体的内部空间分隔为填充有微生物菌剂填料的菌剂填料区以及填充有可降解碳源填料的碳源填料区，反应腔体的内部空间与外部水体相连通。本发明的黑臭水体处理装置以及处理方法，有效调节水体碳氮比，去除水体总氮中的氨氮以及其余氮，实现良好的水体治理及修复效果。

Description

一种黑臭水体处理装置以及处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种针对高氮低碳的黑臭水体的处理装置以及处理方法。

背景技术

随着社会经济的发展，城市水体的污染问题日益严重，黑臭水体的治理任务变得更加严峻。黑臭水质多体现为总氮较高、氨氮高，COD有机物指标较低。

目前，黑臭河道修复主要为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，其中生物修复技术是通过特定的生物，吸收、转化、清除或降解河道中的污染物，来改善使受污染水体，使其能够部分或完全地恢复到原初状态，生物修复技术因其环境友好、生态节能的优点，成为最具发展前景的水体修复技术。

现有的生物修复技术对黑臭河道修复一般是将大量菌剂投撒到黑臭水体中，靠菌剂的自驯化和自修复能力来使水体恢复，或者同时通过人为加大水体曝气、增加水体溶解氧量来改善水质条件。但是，这些措施都只能对总氮中的氨氮有很好的去除效果，但是对总氮中其它氮去除效果不明显。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种黑臭水体处理装置以及处理方法。

本发明提供的黑臭水体处理装置，具有这样的特征，包括：主架体、浮体、太阳能供电系统、曝气系统以及反应系统；浮体以及太阳能供电系统均连接在主架体上；曝气系统与太阳能供电系统电气连接；曝气系统包含上端连接于主架体且下端伸入水下的曝气管道；反应系统包含设置在曝气管道的上端口的至少一个反应腔体，反应腔体的内部空间分隔为填充有微生物菌剂填料的菌剂填料区以及填充有可降解碳源填料的碳源填料区，反应腔体的内部空间与外部水体相连通。

在本发明提供的黑臭水体处理装置中，还可以具有这样的特征：其中，活水系统，活水系统与太阳能供电系统电气连接；活水系统包含设置在主架体上的电机、由电机驱动的叶轮以及与叶轮相配合的分水盘。

在本发明提供的黑臭水体处理装置中，还可以具有这样的特征：其中，反应腔体呈环状，与曝气管道的上端口相适配，反应腔体的内部空间通过多孔隔板分隔出菌剂填料区以及碳源填料区。

在本发明提供的黑臭水体处理装置中，还可以具有这样的特征：其中，反应腔体的内部空间分隔为相间设置的多个菌剂填料区以及多个碳源填料区。

在本发明提供的黑臭水体处理装置中，还可以具有这样的特征：其中，反应腔体为多个，多个反应腔体沿曝气管道的上端口呈圆周均布设置。

在本发明提供的黑臭水体处理装置中，还可以具有这样的特征：其中，相邻两个反应腔体的内部空间分别作为菌剂填料区以及碳源填料区。

本发明还提供一种黑臭水体处理方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，对黑臭水体取样，测量总氮含量、氨氮含量以及碳氮比；步骤二，根据总氮含量以及氨氮含量，配置相应量的微生物菌剂填料；步骤三，根据碳氮比，配置相应量的可降解碳源填料，使得黑臭水体的碳氮比15～30:1；步骤四，将配置的微生物菌剂填料以及可降解碳源填料填充在黑臭水体处理装置投放到黑臭水体中。

在本发明提供的黑臭水体处理方法中，还可以具有这样的特征：其中，可降解碳源填料优选自利用生物发酵获得的聚羟基丁酸酯、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯中的任意一种或几种的混合物。

在本发明提供的黑臭水体处理方法中，还可以具有这样的特征：其中，在投放微生物菌剂填料以及可降解碳源填料的同时，还进行水体曝气操作以及水体溶氧操作。

本发明的作用与效果：

本发明黑臭水体处理装置中，反应腔体的内部空间分隔为填充有微生物菌剂填料的菌剂填料区以及填充有可降解碳源填料的碳源填料区，可降解碳源与微生物菌剂协同作用，有效去除水体总氮中的氨氮以及其余氮，不会给水体带来新的污染。反应腔体设置于曝气管道的上端口处，起到剪切水流气泡的作用，使得溶氧更充分，增加富氧效率，曝气系统高效曝气，使得水体有充足的溶解氧，活水系统使得将富氧水体向周围扩散，改善水体水动力调节，使得水体溶解氧含量明显提高并逐渐均化，实现全天候对水体进行治理和修复，并且曝气增氧为微生物提供生存环境，使其达到自我繁殖与治理的效果，提高水体自净能力，从根本上杜绝了水体因缺氧而导致的发臭。

附图说明

图1是本发明的实施例中黑臭水体处理装置的侧视的结构示意图；

图2是本发明的实施例中黑臭水体处理装置的俯视的结构示意图；

图3是本发明的实施例中黑臭水体处理装置的工作状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明黑臭水体处理装置以及处理方法作具体阐述。

如图1～2所示，本实施例中的黑臭水体处理装置100包括：主架体11、浮体12、太阳能供电系统、电控系统、曝气系统、活水系统以及反应系统。

在本实施例中浮体12的数量为多个，连接在主架体11上。太阳能供电系统由多块光伏板13、太阳能充放电控制器(图中未示)、蓄电池组(图中未示)组成，多块光伏板13连接在主架体11上。在本实施例中，浮体12与光伏板13呈环形阵列相间设置。曝气系统、活水系统、电控系统与太阳能供电系统电气连接，通过太阳能充放电控制器给曝气系统以及活水系统进行供电，同时也给蓄电池组充电，在无光照时，由蓄电池组对曝气系统以及活水系统进行供电。电控系统(图中未示意)为控制面板或电控器。

曝气系统由曝气头14、曝气管道15、空气压缩机(图中未示)组成。曝气管道15的上端连接于主架体11且下端伸入水下。

反应系统包含设置在曝气管道15的上端口的至少一个反应腔体，反应腔体的内部空间分隔为用于填充微生物菌剂填料的菌剂填料区以及用于填充可降解碳源填料的碳源填料区，反应腔体的内部空间与外部水体相连通。在本实施例中，如图2所示，设置有多个反应腔体16，多个反应腔体16沿曝气管道15的上端口呈圆周均布设置。优选地，相邻两个反应腔体16的内部空间分别作为菌剂填料区以及碳源填料区，这样间隔设置，使得曝气管道15的上端口的圆周范围内微生物菌剂填料和可降解碳源填料均匀分布，与水体充分接触。反应腔体16由孔板或网格板制成。在其他实施例中，反应腔体也可以设置为一个，形状呈与曝气管道15的上端口相适配环状，反应腔体的内部空间通过多孔隔板分隔出菌剂填料区以及碳源填料区。优选地，反应腔体的内部空间分隔为多个菌剂填料区以及多个碳源填料区，菌剂填料区与碳源填料区相间设置。

活水系统由电机18、叶轮19、分水盘20组成。电机18固定在主架体11上，叶轮19与曝气管道15的上端口相对应设置，分水盘17设置曝气管道15的上方，与叶轮19相配合。

本实施例中黑臭水体处理方法，采用黑臭水体处理装置100进行，该黑臭水体处理方法具体如下：

步骤一，对黑臭水体取样，测量总氮含量、氨氮含量以及碳氮比；

步骤二，根据总氮含量以及氨氮含量，配置相应量的微生物菌剂填料，该微生物菌剂填料为固化的好氧菌颗粒。

步骤三，根据碳氮比，配置相应量的可降解碳源填料，使得黑臭水体的碳氮比15～30:1，该可降解碳源填料优选自利用生物发酵获得的聚羟基丁酸酯、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯中的任意一种或几种的混合物。在本实施例中，可降解碳源填料采用羟基丁酸戊酸共聚酯颗粒。

步骤四，将配置的好氧菌颗粒以及羟基丁酸戊酸共聚酯颗粒分别填充至黑臭水体处理装置100的反应腔体的菌剂填料区以及碳源填料区，如图1所示再将黑臭水体处理装置100投放到待治理的黑臭水体中，同时，开启曝气系统和活水系统以增加水体曝气、增加水体溶解氧。

本实施例中的黑臭水体处理装置以及处理方法的工作原理如下：

图3是本发明的实施例中黑臭水体处理装置的工作状态示意图，图中箭头表示水体流动方向。活水系统中的电机驱动叶轮将水体底部缺氧的水带到水体表层，在分水盘的作用下，提升到水面的低溶解氧水以平流状缓慢流出而形成表面流，在水体自重作用下，被抽走的底层水由邻近的富氧上层水体替代，实现了上下层水体的交换，提高水体的循环，并且该表面流充分与从反应腔体内的好氧菌颗粒以及羟基丁酸戊酸共聚酯颗粒充分结合，把富含好氧菌颗粒以及羟基丁酸戊酸共聚酯颗粒的水体扩散出去。同时，曝气系统工作增加水体的溶解氧，反应腔体设置在曝气管道的上方，起到剪切水流气泡的作用，使得溶氧更充分，增加富氧效率。

在好氧菌颗粒的作用下，水体中的氨氮大大去除，羟基丁酸戊酸共聚酯颗粒为水体补充了碳源，增加了水体中碳元素的含量，改变了水体的碳氮比，使黑臭水体的碳氮比处于15～30:1，在此条件下，利于好氧菌的细胞生长和外源蛋白表达及积累，避免碳氮比过高或过低导致菌体提早自溶，同时，水体的碳氮比调节到适宜范围内，不仅能对总氮中氨氮有较好的去除作用，对总氮中的其余氮的去除效果也很明显。并且，由于加入的羟基丁酸戊酸共聚酯碳源为生物发酵获得的可降解碳源，能被微生物有效地降解，不会给水体带来新的污染物，避免了因碳源增加不能降解而加剧水体污染状况，并且羟基丁酸戊酸共聚酯这类碳源不会迅速溶于水中，因此，避免了碳源在在水体中快速自溶，导致碳氮比急剧增加，导致微生物不能把水体中溶解析出的碳快速降解掉，未降解的碳源也会增加水体的污染负荷。

因此，本实施例的黑臭水体处理装置以及处理方法采用不自溶可降解的聚羟基丁酸酯、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯这类碳源与微生物菌剂相结合，可有效增加黑臭河水中的碳氮比，在实现有效的去除总氮中氨氮及其余氮的同时，还不会给河水引入新的污染物。并且，活水系统和曝气系统改变了水体的局部水动力条件，给水体富氧，打破水温分层，破坏蓝藻的生存环境和竞争优势，提高水体自净能力，随着循环水流将富氧水体带到各个角落，使得整个水体都成为好氧环境，从根本上杜绝了水体因缺氧而导致的发臭，而且黑臭水体处理装置中的太阳能供电系统中设置有蓄电池组，可以实现白天和晚上全天候对水体进行治理和修复。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种黑臭水体处理装置，其特征在于，包括：

主架体、浮体、太阳能供电系统、曝气系统以及反应系统；

所述浮体以及所述太阳能供电系统均连接在所述主架体上；

所述曝气系统与所述太阳能供电系统电气连接；

所述曝气系统包含上端连接于所述主架体且下端伸入水下的曝气管道；

所述反应系统包含设置在所述曝气管道的上端口的至少一个反应腔体，所述反应腔体的内部空间分隔为填充有微生物菌剂填料的菌剂填料区以及填充有可降解碳源填料的碳源填料区，所述反应腔体的内部空间与外部水体相连通。

2.如权利要求1所述的黑臭水体处理装置，其特征在于，还包括：

活水系统，所述活水系统与所述所述太阳能供电系统电气连接；

所述活水系统包含设置在所述主架体上的电机、由所述电机驱动的叶轮以及与所述叶轮相配合的分水盘。

3.如权利要求1所述的黑臭水体处理装置，其特征在于：

其中，所述反应腔体呈环状，与所述曝气管道的上端口相适配，

所述反应腔体的内部空间通过多孔隔板分隔出所述菌剂填料区以及所述碳源填料区。

4.如权利要求3所述的黑臭水体处理装置，其特征在于：

其中，所述反应腔体的内部空间分隔为相间设置的多个所述菌剂填料区以及多个所述碳源填料区。

5.如权利要求1所述的黑臭水体处理装置，其特征在于：

其中，所述反应腔体为多个，多个所述反应腔体沿所述曝气管道的上端口呈圆周均布设置。

6.如权利要求5所述的黑臭水体处理装置，其特征在于：

其中，相邻两个所述反应腔体的内部空间分别作为所述菌剂填料区以及所述碳源填料区。

7.一种黑臭水体处理方法，应用如权利要求1～6中任一项所述的黑臭水体处理装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对黑臭水体取样，测量总氮含量、氨氮含量以及碳氮比；

步骤二，根据所述总氮含量以及所述氨氮含量，配置相应量的微生物菌剂填料；

步骤三，根据所述碳氮比，配置相应量的可降解碳源填料，使得所述黑臭水体的碳氮比为15～30:1；

步骤四，将配置的所述微生物菌剂填料以及所述可降解碳源填料填充在所述黑臭水体处理装置投放到黑臭水体中。

8.如权利要求7述的黑臭水体处理方法，其特征在于：

其中，所述可降解碳源填料优选自利用生物发酵获得的聚羟基丁酸酯、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯中的任意一种或几种的混合物。

9.如权利要求7所述的黑臭水体处理方法，其特征在于：

其中，所述微生物菌剂填料为固化的好氧菌颗粒。

10.如权利要求7所述的黑臭水体处理方法，其特征在于：

其中，在投放所述微生物菌剂填料以及所述可降解碳源填料的同时，还进行水体曝气操作以及水体溶氧操作。