CN114506929B - 一种河道水体污染的治理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及河道水体治理设备技术领域，公开了一种河道水体污染的治理装置，包括上游河道、下游河道和净化池，上游河道与下游河道之间可拆卸连接有挡水板，上游河道通过第一连通管与净化池连通，净化池通过第二连通管与下游河道连通，第一连通管的高度高于第二连通管的高度，净化池上端开口，净化池内设置有微藻，微藻用于净化流入到净化池内的水体，此外，本发明还提供了一种河道水体污染治理方法。本发明利用固定的净化池对水体进行净化，有效降低微生物被冲刷的现象，最大限度利用微生物实现水体污染治理；此外本发明具有能量损耗低的优点，可有效降低河道内水体的氮磷含量。

Description

一种河道水体污染的治理装置及其方法

技术领域

本发明涉及河道水体治理设备技术领域，特别是涉及一种河道水体污染的治理装置及其方法。

背景技术

近年来，随着社会人口数量的不断增长以及城镇工业化进程的不断加快，人类生产和生活污水的排放日益增多，大量的污染物排放到水体环境中，导致河道内水体中氮、磷元素浓度明显升高，造成了严重的水体富营养化问题，水体环境问题日益凸显。

常规的河道生态修复过程常采用动植物、微生物等对河流水体中的污染物进行转移、转化和降解，从而使水体得到净化。目前的生态修复措施主要是往河道中投放有益微生物等手段，例如将微生物固体净化球投放到河道中。微生物固体净化球投放到河道之后，在重力作用下沉入到河道底部，此过程只能对河道底部有限范围内的水体进行净化，并未得到合理、最大化的利用，另一方面，由于微生物固体净化球投放数量有限，当河道流速过大时易被冲刷,无法实现在固定区域进行水体治理的效果。

鉴于此，对于本领域技术人员来说，设计一种能够在固定区域内实现水体净化，避免投放微生物被冲刷，最大限度的利用微生物实现水体污染治理装置和治理方法显得尤为重要。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种河道水体污染的治理装置及治理方法。

为了能够达到上述目的，本发明的技术方案是：本发明一方面提供了一种河道水体污染的治理装置，包括上游河道、下游河道和净化池，所述上游河道与下游河道之间可拆卸连接有挡水板，所述上游河道通过第一连通管与所述净化池连通，所述净化池通过第二连通管与所述下游河道连通，所述第一连通管的高度高于所述第二连通管的高度；

所述净化池上端开口，所述净化池内设置有微藻，所述微藻用于净化流入到所述净化池内的水体。

进一步地，所述净化池内设置有微藻管柱，所述微藻管柱内壁和/或微藻管柱外壁设置有第一碳布，所述第一碳布上接种有所述微藻。

进一步地，还包括硝化膜组和起吊机，所述硝化膜组包括吊盘、吊环和硝化管柱，所述吊盘开设有第二通孔，所述吊盘上表面固定连接有所述吊环，所述吊环与起吊机可拆卸连接，所述吊盘下表面连接有所述硝化管柱，所述硝化管柱的直径与微藻管柱的直径不等，所述硝化管柱内壁和/或硝化管柱外壁设置有第二碳布，所述第二碳布上接种有厌氧氨氧化菌和氨氧化菌，通过起吊机吊装所述吊环使所述硝化管柱有选择地套设到微藻管柱内侧或外侧。

进一步地，所述净化池周侧设置有循环主管，所述循环主管为环形结构，若干个所述循环支管的另一端伸入到所述净化池内侧，所述循环主管内设置有循环泵，所述循环泵设置在两个相邻所述循环支管之间。

进一步地，所述上游河道内设置提升泵，所述提升泵的输入端与所述上游河道连通，所述提升泵输入端的高度低于所述第一连通管输入端的高度，所述提升泵的输出端与所述净化池连通。

进一步地，所述上游河道和/或下游河道底部设置有生态袋，所述生态袋内填充有河道污泥，所述生态袋内播种有沉水植物。

进一步地，所述上游河道和/或下游河道上方设置有光伏板，所述光伏板分别与所述起吊机、提升泵和循环泵电性连接。

本发明与现有技术相比至少具有以下优点：

(1)利用固定的净化池对水体进行净化，微藻对流入到净化池中的水体进行集中净化，水体净化完成后排入到下游河道中，通过设置第一连通管和第二连通管降低水体流动速度，可有效降低微生物被冲刷的现象，最大限度的利用微生物实现水体污染治理；

(2)净化过程中无需借助其他水体提升装置，仅依靠水体自身重力即可实现；净化池为上端开口的结构，有利于与外界进行气体交换；光热效应为微藻生长提供在光合作用下产生氧气，为生物脱氮工艺提供溶解氧，无需机械曝气过程，降低了水体污染治理过程中的能量损耗；

(3)微藻可对河道内的有机物、磷酸盐等进行吸收，有利于降低河道内水体的氮磷含量。

本阀门另一方面在于提供一种河道水体污染的治理方法，包括：

在上游河道和下游河道之间设置净化池，通过设置第一连通管将所述上游河道和净化池连通，通过设置第二连通管将所述净化池和下游河道连通，保证所述第一连通管的高度高于第二连通管的高度；

净化池种植微藻，所述微藻用于净化流入到所述净化池内的水体。

进一步地，还包括：当所述微藻充分繁殖后，在所述净化池内有选择地投放厌氧氨氧化菌和氨氧化菌。

进一步地，还包括：在生态袋内填充河道污泥，且所述生态袋内播种有沉水植物，并将所述生态袋投放至在所述上游河道和/或下游河道底部。

所述河道水体污染的治理方法和上述的河道水体污染的治理装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明河道水体污染的治理装置结构示意图；

图2为图1另一方向结构示意图；

图3为图1又一方向结构示意图；

附图标记：1、上游河道；2、下游河道；3、净化池；4、挡水板；5、过滤孔；6、第一连通管；7、第一阀门；8、第二连通管；9、第二阀门；10、微藻管柱；11、支撑板；12、第一通孔；13、起吊机；14、吊盘；15、第二通孔；16、吊环；17、硝化管柱；18、循环主管；19、循环支管；20、循环泵；21、提升泵；22、生态袋；23、光伏板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3，本发明一方面提供了一种河道水体污染的治理装置，包括上游河道1、下游河道2和净化池3。上游河道1与下游河道2之间可拆卸连接有挡水板4，上游河道1通过第一连通管6与净化池3连通，净化池3通过第二连通管8与下游河道2连通，第一连通管6的高度高于第二连通管8的高度。设置挡水板4可将水体截留在上游河道1内，上游河道1水体水面高度提升后，水体在自身重力的作用下由上游河道1流入到净化池3中，水体经净化池3净化后通过第二连通管8进入到下游河道2中，完成河道水体净化过程。此净化过程中无需借助其他水体提升装置，仅通过水体自身重力即可实现，降低了水体治理过程中的能量损耗。

净化池3为上端开口的结构，即为露天设置，净化池3可接受不同方向的光照，净化池3内设置有微藻，太阳的光热效应为微藻提供生长温度，有效提高微藻的反应活性；微藻还可在光照条件下产生氧气，能够在生物脱氮工艺中提供溶解氧，又由于净化池3的上端开口设计方式，有利于外界与水体进行气体交换。

河道中的有机物可作为微藻生长的碳源，微藻通过光合作用将河道中的有机物(例如碳氢化合物、淀粉、麦芽糖、烷烃以及其他一些金属有机化合物等生物难降解的有机物)合成新的复杂有机物。另外，微藻可以将水体中有机含氮化合物和无机氮化合物(主要有氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮)通过光合作用进行自养作用合成藻细胞中氨基酸以及蛋白质等物质。此外微藻也可通过光合作用吸收磷酸盐转化成磷脂以及ATP等有机磷化合物。通过以上方式微藻可实现净化池3中水体的净化过程。

水体净化过程中，水体流动过程中会造成部分微藻损失，而微藻具有太阳光能利用效率高、生长繁殖迅速、对环境的适应性强和容易培养等重要特性，因此部分微藻损失并不影响净化池3的净化功能。

应当理解的是，本发明设置有多组净化池3，多组净化池3的输入端分别通过第一连通管6与上游河道1连通，多组净化池3的输出端分别通过第二连通管8与下游河道2连通，进而实现多组净化池3分批净化的效果，进一步提高水体污染治理效率。第一连通管6上设置有第一阀门7，第二连通管8上设置有第二阀门9，不同的温度光照环境下，微藻的净化速率不同，设置第一阀门7和第二阀门9用来控制流入或流出净化池3的水体速度，降低微藻被冲刷的可能性，通过设置第一阀门7和第二阀门9可根据净化池3的实际净化速度完成对水体净化过程。

挡水板4上方开设有过滤孔5，且挡水板4的最高高度低于上游河道1水坝的高度。使用时，水体在挡水板4的作用下在上游河道1内不断堆积，部分水体通过第一连通管6进入到净化池3中并在净化池3内进行净化，净化完成后的水体通过第二连通管8进入到下游河道2中，此时水体水面的高度低于过滤孔5的高度；当水体堆积较多造成水体水面高度与挡水板4的过滤孔5的高度持平时，此时净化池3的净化能力无法满足当前上游河道1水体总量，除部分水体净化外，其余上游河道1水体经过滤孔5进入到下游河道2中，而水体表面的漂浮物或人为丢弃的塑料瓶和垃圾被过滤孔5分隔到上游河道1中，当过滤孔5附近的水体表面堆积较多的漂浮物时，需及时进行人工清理；当上游河道1的水体高度继续上涨时，上游河道1水体水面的高度高于挡水板4最高点时，部分水体可从挡水板4上方进入下游河道2，此时仍可以保证一部分河道水体被净化池3净化。当上游河道1水面高度接近上游河道1水坝顶部时，此时应当快速拆除上游河道1与下游河道2之间的挡水板4，使得上游河道1的水体快速进入到下游河道2中，避免上游河道1水体堆积严重造成水患现象。

优选地，净化池3内设置有微藻管柱10，微藻管柱10的下端与净化池3池底上表面固定连接，微藻管柱10的高度不高于净化池3的高度，微藻管柱10内壁和/或微藻管柱10外壁设置有第一碳布，第一碳布上接种有微藻，第一碳布能够为微藻繁殖提供附床，水体流动过程中，第一碳布可降低水体的冲击，从而有效降低水体流动过程中微藻的损失。

具体地，为了增强微藻管柱10的稳定性，本发明净化池3内设置有支撑板11，支撑板11设置在净化池3池底上方，支撑板11的侧壁与净化池3的侧壁固定连接，支撑板11上开设有若干个第一通孔12，其中部分第一通孔12内套设有微藻管柱10，微藻管柱10的侧壁与第一通孔12侧壁固定连接，其余部分第一通孔12能够实现水体流动。为了保证支撑板11下方的微藻光合作用，支撑板11应选择透明材质，例如可选用12mm厚的玻璃材质。

优选地，本发明水体污染的治理装置还包括硝化膜组和起吊机13，硝化膜组包括吊盘14、吊环16和硝化管柱17，吊盘14表面开设有第二通孔15，吊盘14上表面设置有吊环16，起吊机13与吊环16可拆卸连接，吊盘14下表面设置有硝化管柱17，硝化管柱17的直径与微藻管柱10的直径不等，硝化管柱17内壁和/或硝化管柱17外壁设置有第二碳布，第二碳布上接种有厌氧氨氧化菌和氨氧化菌(即亚硝化细菌)，通过起吊机13吊装吊环16使硝化管柱17有选择地套设到微藻管柱10内侧或外侧。吊盘14应具有透光性和透气性，吊盘14可采用支架结构，支架结构采用多个支撑杆拼接而成；吊盘14也可采用透明玻璃材质。

此外，起吊机13也可对挡水板4进行起吊作业，实现一机多用。

硝化管柱17的直径与微藻管柱10的直径不等应当理解为，硝化管柱17的直径小于微藻管柱10的直径，硝化管柱17可套设在微藻管柱10内侧；或硝化管柱17的直径大于微藻管柱10的直径，硝化管柱17可套设在微藻管柱10外侧。

厌氧氨氧化菌、氨氧化菌等自养脱氮微生物附着在第二碳布上，当净化池3内的微藻充分繁殖后，使微藻与厌氧氨氧化菌、氨氧化菌充分结合，组成菌藻共生系统。当有光照时，微藻为系统中的氨氧化菌提供氧气，氨氧化菌将水体中的部分氨氮转化为亚硝态氮，厌氧氨氧化菌能够利用剩余部分的氨氮与氨氧化菌产生的亚硝态氮实现脱氮，厌氧氨氧化菌可在缺氧条件下以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，产生氮气。本发明将微藻与自养脱氮微生物耦合，利用微藻在光照条件下产生氧气，为后续的氨氧化菌提供了氧气，不仅减少了曝气能耗和加热能耗，也能够在无外加有机碳源的条件下实现深度脱氮，显著降低了污水脱氮工艺的处理成本。

由于本方案中的净化池3为多组，通过起吊机13吊装吊环16使硝化管柱17套设在不同净化池3中的微藻管柱10内进行脱氮，从而实现硝化管柱17的高效利用。

优选地，为了便于将净化池3内的水体污染进行充分治理，净化池3设置有搅拌机构。具体为：净化池3周侧设置有循环主管18，循环主管18为环形管状结构，循环主管18内壁连通有若干个循环支管19的一端，若干循环支管19的另一端与净化池3连通，若干个循环支管19的另一端伸入到净化池3内侧，循环主管18内设置有循环泵20，循环泵20优选为污泥泵，循环泵20设置在两个相邻循环支管19之间。传统搅拌工具常采用电机带动搅拌桨叶的方式进行搅拌，由于电机转速较快，此种搅拌方式容易造成靠近搅拌桨叶的第一碳布和第二碳布较大冲击，进而造成微藻、厌氧氨氧化菌和氨氧化菌大量进入到流动的水体中，造成菌藻共生系统损失；又由于微藻管柱10的阻挡，造成远离搅拌桨叶处的水体搅拌不够彻底，进而造成水体净化不彻底。本发明中靠近循环泵20输入端的循环支管19流入水体，靠近循环泵20输出端的循环支管19流出水体，通过控制循环泵20功率，使得水体缓慢流动，能够有效减缓水流第一碳布和第二碳布的冲击，实现水体的循环净化。

具体地，循环支管19沿净化池3的中心等角度分布，循环泵20与两个相邻循环支管19的一端间距相等，循环支管19的另一端伸入到净化池3内侧，循环支管19的另一端与净化池3之间设置有夹角，夹角为锐角，循环支管19的另一端伸入到净化池3内的长度沿远离循环泵20的方向逐渐减小。使得循环支管19的另一端进水端的进水速度相等，循环支管19的另一端出水端的出水速度也相等，这样的设计可以避免靠近循环泵20处的水体流动过快，降低靠近循环泵20处第一碳布和第二碳布的冲击，另一方面由于循环支管19的另一端伸入到净化池3内的长度不一，使得净化池3内不同半径的水体实现环流，使得水体循环净化更加彻底。

可选地，本方案中净化池3为圆形，有利于水体环流过程。

为了保证上游河道1低水位时实现水体治理过程，并避免净化池内水体较少造成微藻死亡的现象，上游河道1内设置提升泵21，提升泵21的输入端与上游河道1连通，提升泵21的输入端所述第一连通管6的高度，提升泵21的输出端与净化池3连通。优选地，提升泵21的输入端至上游河道1底部的距离为0.5m-1m。

上游河道1和/或下游河道2上方设置有光伏板23，光伏板23与所述起吊机13、提升泵21和循环泵20电性连接，实现空间的合理利用，降低能源消耗。

具体参照图3，上游河道1和/或下游河道2底部设置有生态袋22，生态袋22的材质可选用无纺布，生态袋22内填充有河道污泥，保证生态袋22在自身重力的作用下沉降到河道底部，且可保证生态袋22不被河水冲击并长期处于相对稳定状态。生态袋22内装有沉水植物(图中未示出)，生态带表面开设若干个第三通孔(图中未示出)，有利于沉水植物通过第三通孔向外延伸生长，沉水植物在生长过程中会吸收水体中的营养物质，包括氮、磷等。针对富营养化的河道，可采用每年有计划地收割沉水植物的方式转移水体中过量的营养物质，对缓解水体富营养化起到积极作用。

需要说明的是，沉水植物在弱光条件下也能正常生长发育，因此设置光伏板23虽然会阻碍部分光照射入到河道水体内，但不会因此限制沉水植物的正常生长。

本发明另一方面提供了一种河道水体污染的治理方法，包括：

在上游河道1和下游河道2之间设置净化池3，通过设置第一连通管6将上游河道1和净化池3连通，通过设置第二连通管8将净化池3和下游河道2连通，保证第一连通管6的高度高于第二连通管8的高度；

净化池3种植微藻，微藻用于消耗流入到净化池3内水体的有机污染物。

同理，第一连通管6上设置有第一阀门7，第二连通管8上设置有第二阀门9，使用方式同本发明水体污染的治理装置，此处不再赘述。

优选的，当微藻充分繁殖后，在净化池3内有选择地投放厌氧氨氧化菌和氨氧化菌。

优选的，在生态袋22内填充河道污泥，且生态袋22内播种有沉水植物，并将生态袋22投放至在上游河道1和/或下游河道2底部。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种河道水体污染的治理装置，其特征在于，包括上游河道（1）、下游河道（2）、净化池（3）、硝化膜组和起吊机（13），所述上游河道（1）与下游河道（2）之间可拆卸连接有挡水板（4），所述上游河道（1）通过第一连通管（6）与所述净化池（3）连通，所述净化池（3）通过第二连通管（8）与所述下游河道（2）连通，所述第一连通管（6）的高度高于所述第二连通管（8）的高度；

所述净化池（3）上端开口，所述净化池（3）内设置有微藻，所述净化池（3）内设置有微藻管柱（10），所述微藻管柱（10）内壁和/或微藻管柱（10）外壁设置有第一碳布，所述第一碳布上接种有所述微藻，所述微藻用于净化流入到所述净化池（3）内的水体；

所述硝化膜组包括吊盘（14）、吊环（16）和硝化管柱（17），所述吊盘（14）开设有第二通孔（15），所述吊盘（14）上表面固定连接有所述吊环（16），所述吊环（16）与起吊机（13）可拆卸连接，所述吊盘（14）下表面连接有所述硝化管柱（17），所述硝化管柱（17）的直径与微藻管柱（10）的直径不等，所述硝化管柱（17）内壁和/或硝化管柱（17）外壁设置有第二碳布，所述第二碳布上接种有厌氧氨氧化菌和氨氧化菌，通过起吊机（13）吊装所述吊环（16）使所述硝化管柱（17）套设到微藻管柱（10）内侧或外侧。

2.根据权利要求1所述的河道水体污染的治理装置，其特征在于，所述净化池（3）周侧设置有循环主管（18），所述循环主管（18）为环形结构，所述循环主管（18）内壁连通有若干个循环支管（19）的一端，若干个所述循环支管（19）的另一端伸入到所述净化池（3）内侧，所述循环主管（18）内设置有循环泵（20），所述循环泵（20）设置在两个相邻所述循环支管（19）之间。

3.根据权利要求2所述的河道水体污染的治理装置，其特征在于，所述上游河道（1）内设置提升泵（21），所述提升泵（21）的输入端与所述上游河道（1）连通，所述提升泵（21）输入端的高度低于所述第一连通管（6）输入端的高度，所述提升泵（21）的输出端与所述净化池（3）连通。

4.根据权利要求2所述的河道水体污染的治理装置，其特征在于，所述上游河道（1）和/或下游河道（2）底部设置有生态袋（22），所述生态袋（22）内填充有河道污泥，所述生态袋（22）内播种有沉水植物。

5.根据权利要求3所述的河道水体污染的治理装置，其特征在于，所述上游河道（1）和/或下游河道（2）上方设置有光伏板（23），所述光伏板（23）分别与所述起吊机（13）、提升泵（21）和循环泵（20）电性连接。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的河道水体污染的治理装置的治理方法，其特征在于，包括：

在上游河道（1）和下游河道（2）之间设置净化池（3），通过设置第一连通管（6）将所述上游河道（1）和净化池（3）连通，通过设置第二连通管（8）将所述净化池（3）和下游河道（2）连通，保证所述第一连通管（6）的高度高于第二连通管（8）的高度；

净化池（3）种植微藻，所述微藻用于净化流入到所述净化池（3）内的水体；

当所述微藻充分繁殖后，在所述净化池（3）内投放厌氧氨氧化菌和氨氧化菌。

7.根据权利要求6所述的治理方法，其特征在于，还包括：在生态袋（22）内填充河道污泥，且所述生态袋（22）内播种有沉水植物，并将所述生态袋（22）投放至在所述上游河道（1）和/或下游河道（2）底部。

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