CN114988638A - 一种黑臭水体治理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种黑臭水体治理系统，其包括生态浮床模块、光催化网、微电解模块以及反硝化模块；生态浮床模块包括浮体框架和人工水草填料，浮体框架设有多个用于种植浮床植物的种植槽，人工水草填料位于浮体框架下方，人工水草填料为浮床植物根系菌群生长提供空间；光催化网环绕浮体框架，光催化网用于铺设在水面上，光催化网吸收光能并激发活性自由基；微电解模块设有电解填料，电解填料位于浮体框架下方，电解填料为铁粉和活性炭混合填料；反硝化模块设有反硝化菌剂，反硝化菌剂位于电解填料下方，反硝化菌剂用于除氮。利用光催化高效降解大分子有机污染物，强化浮床植物与生物菌群对黑臭上覆水的脱氮除磷效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种黑臭水体治理系统。
背景技术
水体黑臭不仅导致原有生态环境功能的退化，而且严重影响了周边居民的正常生活。异位修复和原位修复是两种基于不同处理位置和处理方式的黑臭水体处理技术，异位修复是将河道中受到严重污染的沉积物和水体转移到别处再处理的方法。原位修复则是直接在河道上进行水体处理，具有操作简便、经济实惠、效果优异等特点，因此在实际工程中被大量使用。目前，国内外黑臭水体治理中最常用的修复技术主要有物理技术、化学技术以及生物技术。物理技术主要包含截污、底泥疏浚、曝气增氧以及引水冲污等措施。化学技术是将化学药剂加入到受污染的水体或者底泥沉积物当中，通过絮凝沉淀、化学氧化、钝化等物理化学作用，最终将水中污染物去除。生物技术是利用微生物和动植物降解水体中的污染物，使自然水体自净能力得到加强，最终在水体中形成更加完善的水生生态系统，使受污染的水体环境能恢复到污染前状态的方法。
发明专利CN112960870A中，提供了一种沿河道布置的截污及黑臭水体处理系统，其主要技术方案是采用布置于河道内的污水管道系统，污水管道系统连接河道两岸住户的污水排放口，该污水管道系统连接提升泵池，并经提升泵池连接A2OA－MBR生化池，A2OA－MBR生化池的出水口经过滤区连通河道，该A2OA－MBR生化池的污泥排放口连通污泥浓缩池，污泥浓缩池内上部经回流管连通所述提升泵池。该技术方案主要存在的缺点是1.方案中采用河道管网统一收集河岸居民生活废水后进入提升泵池，进而进入A20A－MBR系统处理，污水处理规模加大，集中处理设施占地面积大，不利于城区改造，同时河道管道系统构建亦加大投资建设成本。2.MBR膜系统面临膜污染的问题，对于集中处理生活污水，污染物负荷较高的情况下，膜的使用寿命短，导致运行稳定性受影响，同时更换成本高。3.黑臭水体的成因不单单只由源头污染引起，方案中集中处理了源头端居民生活污水，并为制定黑臭水体内源污染的治理方案，系统化治理的角度来说，应用效果不显著。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有的黑臭水体治理系统处理效果差。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黑臭水体治理系统，其包括生态浮床模块、光催化网、微电解模块以及反硝化模块；所述生态浮床模块包括浮体框架和人工水草填料，所述浮体框架设有多个用于种植浮床植物的种植槽，所述人工水草填料位于所述浮体框架下方，人工水草填料为浮床植物根系菌群生长提供空间；所述光催化网环绕所述浮体框架，所述光催化网用于铺设在水面上，光催化网用于吸收光能并激发活性自由基；微电解模块设有电解填料，电解填料位于所述浮体框架下方，所述电解填料为铁粉和活性炭混合填料；反硝化模块设有反硝化菌剂，所述反硝化菌剂位于所述电解填料下方，所述反硝化菌剂用于除氮。
进一步地，所述生态浮床模块还包括射灯，所述射灯安装在所述种植槽上方，所述射灯照向所述光催化网和所述种植槽。
进一步地，所述生态浮床模块还包括保温装置，所述保温装置位于所述浮体框架下方，所述保温装置用于加热水体。
进一步地，所述生态浮床模块还包括太阳能储能电池，所述太阳能储能电池与所述射灯和所述保温装置电连接。
进一步地，所述反硝化菌剂为反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌中的一种或多种的组合。
进一步地，还包括防护网，所述防护网环绕在所述光催化网、微电解模块以及反硝化模块外。
进一步地，所述反硝化菌剂通过包埋法制成球体，且所述反硝化菌剂相互堆叠。
进一步地，所述反硝化模块与所述微电解模块可拆卸地连接。
本发明实施例一种黑臭水体治理系统与现有技术相比，其有益效果在于：其通过生态浮床模块与光催化网相配合，利用光催化高效降解大分子有机污染物，提升黑臭水体可水生化性，强化浮床植物与生物菌群对黑臭上覆水的脱氮除磷效果，通过在浮体框架下方设置微电解模块以及反硝化模块，可同步实现对黑臭水体底泥的氮磷的去除，削减河床产生的内源污染。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是本发明一种实施例的俯视图。
图中，1、光催化网；2、浮体框架；3、浮床植物；4、太阳能储能电池；5、射灯；6、保温装置；7、人工水草填料；8、电解填料；9、反硝化菌剂；10、防护网。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”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。
如图1－2所示，本发明实施例优选实施例的一种黑臭水体治理系统，其包括生态浮床模块、光催化网1、微电解模块以及反硝化模块。生态浮床模块提供浮床植物3生长的场所,所述浮床植物3、光催化网1、微电解模块以及反硝化模块相配合，将黑臭水体处理至达到可安全排放的标准。
如图1所示，所述生态浮床模块包括浮体框架2和人工水草填料7，所述浮体框架2设有多个种植槽，种植槽可用于种植浮床植物3，种植槽为可通水的结构，浮床植物3可以接触到待治理的水体。所述人工水草填料7位于所述浮体框架2下方，所述人工水草填料7的顶端与种植槽的底端相连，人工水草填料7可以为浮床植物3根系菌群生长提供空间，也可以吸收水体中的营养物质。
如图1－2所示，所述光催化网1环绕所述浮体框架2，所述光催化网1由石墨烯负载半导体纳米纤维材料制成，在使用时，所述光催化网1铺设在水面上，光催化网1吸收光能并激发大量活性自由基，其中活性自由基为羟基自由基和过氧自由基等，进而非选择性氧化黑臭水体中多种污染物，使大分子有机污染物转化成小分子有机污染物并降解有机氮、磷，方便浮床植物3吸收。
如图1－2所示，所述微电解模块设有电解填料8，电解填料8位于所述浮体框架2下方，所述电解填料8为铁粉和活性炭混合填料，当铁屑和活性炭在黑臭水体中时，构成了无数个腐蚀微电池，在微电池中，铁为阳极，碳为阴极，电极反应如下：
阳极：Fe-2e→Fe2+；Fe2+-e→Fe3+，
阴极：2H++2e→2[H]→H2，
其中在酸性有氧条件为：O2+4H++4e→2H2O；O2+2H++2e→H2O2，在中性、弱碱性充氧条件：O2+2H2O+4e→4OH-。
阳极反应产生的Fe2+具有很强的反应活性，能够氧化还原降解污染物。由于酸性条件下，电极反应产生的新生态[H]、·OH和H2O2能与废水中的有机污染物发生氧化还原反应，使大分子有机物断链分解为小分子物质，且反应过程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3具强絮凝作用，能絮凝分离某些大分子有机物。同时，微电解产物Fe3+与水中PO4 3－反应生成稳定的磷酸铁沉淀，能有效去除水中的TP，将其固定在底泥相中，提高底泥磷组分的稳定性，避免二次释放。此外，活性炭的多孔结构还能吸附黑臭水体中多种污染物并有益于微生物挂膜及生长。
如图1所示，反硝化模块设有反硝化菌剂9，所述反硝化菌剂9 位于所述电解填料8下方，所述反硝化菌剂9为反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌中的一种或多种的组合，通过包埋法将所述反硝化菌剂9固定在球形载体制作而成，再将大量球形载体堆叠在一起。所述反硝化菌剂9通过利用微电解模块的氧化还原反应提高水体底泥难降解有机物的可生化性，异氧反硝化脱氮可获得充足碳源，实现高效反硝化脱氮。
如图1－2所示，所述生态浮床模块还包括射灯5，所述射灯5安装在所述种植槽上方，所述射灯5照向所述光催化网1和所述种植槽，当在夜晚或者阴天环境时，射灯5可以为所述光催化网1、浮床植物3、人工水草填料7补充光源并提供照明，维持生态浮床模块运行稳定。
如图1所示，所述生态浮床模块还包括保温装置6，所述保温装置 6位于所述浮体框架2下方且位于水体中，所述保温装置6用于加热水体，将水体的温度控制在20－25℃，从而维持生态浮床模块水温稳定，保证浮床植物3生长，及生化处理体系净化水体效果的稳定。
如图1－2所示，所述生态浮床模块还包括太阳能储能电池4，所述太阳能储能电池4位于所述浮体框架2中央，所述太阳能储能电池4 外接太阳能发电板，所述太阳能储能电池4与所述射灯5和所述保温装置6电连接并为其供电。所述黑臭水体治理系统还包括防护网10，所述防护网10环绕在所述光催化网1、微电解模块以及反硝化模块外，防护网10可隔绝水体中大件垃圾以及水中鱼类等进入生态浮床模块，避免破坏人工水草填料7及固定化菌剂等，提升生态浮床模块运行的稳定性。
在实际使用中，为了方便对维护和更换，所述反硝化模块与所述微电解模块可拆卸地连接，所述反硝化模块可以设置一个透水的框体或网体收纳反硝化菌剂9，所述微电解模块可以设置一个透水的框体或网体收纳电解填料8，框体与框体之间通过螺栓固定，在需要更换反硝化模块或所述微电解模块时，再将其拆卸并更换新的模块即可。
综上，本发明实施例提供一种黑臭水体治理系统，其通过生态浮床模块与光催化网1相配合，利用光催化高效降解大分子有机污染物，提升黑臭水体可水生化性，强化浮床植物3与生物菌群对黑臭上覆水的脱氮除磷效果，通过在浮体框架2下方设置微电解模块以及反硝化模块，可同步实现对黑臭水体底泥的氮磷的去除，削减河床产生的内源污染。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种黑臭水体治理系统，其特征在于，包括：
生态浮床模块，所述生态浮床模块包括浮体框架和人工水草填料，所述浮体框架设有多个用于种植浮床植物的种植槽，所述人工水草填料位于所述浮体框架下方，所述人工水草填料为浮床植物根系菌群生长提供空间；
光催化网，所述光催化网环绕所述浮体框架，所述光催化网用于铺设在水面上，光催化网用于吸收光能并激发活性自由基；
微电解模块，微电解模块设有电解填料，电解填料位于所述浮体框架下方，所述电解填料为铁粉和活性炭混合填料；以及
反硝化模块，反硝化模块设有反硝化菌剂，所述反硝化菌剂位于所述电解填料下方，所述反硝化菌剂用于除氮。
2.根据权利要求1所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：所述生态浮床模块还包括射灯，所述射灯安装在所述种植槽上方，所述射灯照向所述光催化网和所述种植槽。
3.根据权利要求2所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：所述生态浮床模块还包括保温装置，所述保温装置位于所述浮体框架下方，所述保温装置用于加热水体。
4.根据权利要求3所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：所述生态浮床模块还包括太阳能储能电池，所述太阳能储能电池与所述射灯和所述保温装置电连接。
5.根据权利要求1所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：所述反硝化菌剂为反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：还包括防护网，所述防护网环绕在所述光催化网、微电解模块以及反硝化模块外。
7.根据权利要求1所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：所述反硝化菌剂通过包埋法制成球体，且所述反硝化菌剂相互堆叠。
8.根据权利要求1所述的黑臭水体治理系统，其特征在于：所述反硝化模块与所述微电解模块可拆卸地连接。
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- 2022-05-30 CN CN202210604698.2A patent/CN114988638A/zh active Pending
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