CN117164121A - 一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，包括：生态浮岛、设置在生态浮岛外侧的活性炭填料区、设置在活性炭填料区外侧斜下方10‑15厘米的至少三个第一臭氧出口以及设置在生态浮岛下方的第二臭氧出口，所述第一臭氧出口、所述第二臭氧出口分别通过第一管道、第二管道与臭氧发生器连接；其中，所述活性炭填料区设有配重块，以使所述活性炭填料区在完成吸附周期后自动沉入水底；所述臭氧发生器设有传感器，用以在检测到所述活性炭填料区下沉后关闭各个所述第一臭氧出口。通过本申请，可以快速有效的治理浮岛区域的水体黑臭问题，见效快成本低，利于推广。

Description

一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统

技术领域

本申请涉及富养黑臭污水治理技术领域，尤其涉及一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统。

背景技术

当水体中的外源有机物质和某些动植物的腐殖质，如居民生活污水、畜禽粪便、农产品加工污染物等，水体中的溶解氧迅速被消耗。随着溶氧量降低到过低水平，大量的有机物质在厌氧菌的作用下进一步分解，生成硫化氢胺和其它带有难闻气味、挥发性极小分子化合物。与此同时，在厌氧条件下，沉积物中产生的甲烷，氮，硫化氢等难溶性气体，在上升过程中带着污泥进入，使水体变黑，同时水被污染后，污染物一部分逐渐积累起来，通过沉降或微粒的吸附作用进入水体底泥。而造成底泥黑臭的一个重要原因，就是在酸性条件下，污染物和氨氮从底泥中排出，甲烷和氮气引起底泥上升。另外，由于城市河道中含有大量的营养物质，导致海藻在河流中过度繁殖。海藻在生长初期向水体中补充氧气，在死后分解成矿化成耗氧性有机化合物和氨氮，引起季节性水体黑臭现象。

黑臭水体修复治理一直是目前水体治理过程中的重要方向，生态浮岛具有观赏性强、成本低等特点，是近年来治理富养化黑臭水体的重要研究方向。生态浮岛，又称人工浮床、生态浮床等，针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮和磷。它以水生植物为主体，运用无土栽培技术原理，应用物种间共生关系，充分利用水体空间生态位和营养生态位，从而建立高效人工生态系统，用以削减水体中的污染负荷。它能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果。生态浮岛对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，例如总磷、氨氮、有机物等，使得水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。此外，生态浮岛还兼具景观和湿地作用，无需专业的机械设备以及化学药剂的投入，可以大量的节省费用开支，减少动力、能源和日常维修管理费用。但是在实际使用过程中，生态浮岛在植物净化治理过程中完全通过植物自身特性对水域进行净化治理，前期重度污染水体及缺氧水体环境下生长缓慢，在浮岛植物成长到一定规模之前对黑臭水体的味道无法做到快速治理，只有在植物根系具备一定规模并构成生物膜后，才能实现对浮岛区域的水体进行有效治理。CN208471680U公开一种生态浮岛，提出一种采用臭氧技术兼具杀菌和为浮岛根系供氧的技术思路。经测试，该专利技术方案中前期臭氧对水体下部分起到氧化净化作用以提供部分植物根系发育的氧气，但由于其氧化位置过深，水面效果不明显在植物生长初期作用不大，且对水体臭味治理有限；在提高臭氧发生器高度后，臭氧会在植物根系的进一步向下发育延展过程对植物根系造成伤害，影响后期植物净化效率。

发明内容

为了解决上述生态浮岛存在的前期见效慢的问题，本申请实施例提供了一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统。

其技术方案包括：一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，包括：生态浮岛、设置在生态浮岛外侧的活性炭填料区、设置在活性炭填料区外侧斜下方10-15厘米的至少三个第一臭氧出口以及设置在生态浮岛下方的第二臭氧出口，所述第一臭氧出口、所述第二臭氧出口分别通过第一管道、第二管道与臭氧发生器连接；其中，所述活性炭填料区设有配重块，以使所述活性炭填料区在完成吸附周期后自动沉入水底；所述臭氧发生器设有传感器，用以在检测到所述活性炭填料区下沉后关闭各个所述第一臭氧出口。

本申请通过生态浮岛配合活性炭及臭氧综合治理方式，通过活性炭吸附，臭氧氧化治理黑臭见效快时间短，通过生态浮岛植物根系膜治理可以实现根除水体富养污染，避免黑臭水体再现。通过本申请，可以快速有效的治理浮岛区域的水体黑臭问题，见效快成本低，利于推广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1为本申请生态浮岛植物种植前期的一种实施方式的结构示意图；

图2为本申请生态浮岛活性炭填料区脱离后的一种实施方式的结构示意图；

图3为本申请生态浮岛一种实施方式的结构示意图；

图4为本申请匀气板的一种实施方式的结构示意图。

实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其它元件、材料、设备所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，设备描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

结合图1，一种黑臭水体生态浮岛修复系统，包括：生态浮岛1、设置在生态浮岛外侧的活性炭填料区2、设置在活性炭填料区外侧斜下方10-15厘米的至少三个第一臭氧出口31以及设置在生态浮岛下方的第二臭氧出口32，所述第一臭氧出口、所述第二臭氧出口分别通过第一管道、第二管道与臭氧发生器33连接；其中，所述活性炭填料区设有配重块21，以使所述活性炭填料区在完成吸附周期后自动沉入水底；所述臭氧发生器设有传感器，用以在检测到所述活性炭填料区下沉后关闭各个所述第一臭氧出口。

在本实施例中，所述至少三个第一臭氧出口在生态浮岛外侧相互等距排列，本申请通过臭氧可以迅速在前期氧化分解掉表层水体的恶臭来源并对水体的大分子进行分解，降低废水中大分子有机物的比例。同时采用活性炭对表层水体的污染进行吸附，有效提高黑臭水体前期的治理成效。另外臭氧与活性炭距离在10-15厘米，通过臭氧分子增加活性炭的吸附效能，同时臭氧也可以在活性炭表面和内部强化其氧化性，分解吸附在活性炭上的有机物，提高臭氧的氧化效能，并加快活性炭的吸附再生更新速度，降低活性炭所承担的吸附负荷，增加活性炭单次使用时长，以保证其在浮岛植物的生长周期内的吸附时间。本申请中，活性炭填料区设置在浮岛外围，还作为第一臭氧出口发出的臭氧与浮岛植物之间的隔离带。活性炭填料区外侧与臭氧相互作用提高前期净水效率，内测吸附掉部分污染物为浮岛植物生长清空部分污染，提高植物生长速度。在浮岛植物根系生长到一定规模，如10厘米以上时（一般浮岛植物2-3天发芽，7-8天左右根系达到10厘米），活性炭填料区也达到预设的吸附周期（与臭氧配合并在配重作用下，根据是否降雨下沉周期在5-10天，总体可以满足绿植前期生长和黑臭水体表面治理需要），在充分吸附污染及水分后比重增加，并在配重作用下下沉到水底，为植物对外生长留出空间。活性炭填料区为了节省成本可以重复使用，如将其通过系绳与生态浮岛连接，沉底后的活性炭填料区作为锚点增加生态浮岛的稳定性，同时可以通过系绳回收活性炭进行冲洗晒干后二次使用。在活性炭填料区下沉后，浮岛植物与第一臭氧出口的臭氧之间失去隔离，此时第一臭氧出口已经将附近水体氧化净化，完成净化作用后为避免臭氧损伤根系，臭氧发生器关闭第一臭氧出口，以保障植物生长。本申请生态浮岛经济型好，其他成本如臭氧发生器可以长期使用，消耗品活性炭购买价格便宜，总体成本低，便于推广。本申请的活性炭填料区在其完成吸附且不再有臭氧介入后，其吸附的各种污染物和有机质，如长期在水面暴晒的话极易成为二次恶臭来源，因此本申请中为了避免活性炭填料区造成二次恶臭采用将其沉入水底的方式避免其污染物在太阳暴晒下分解挥发。

在上述实施例基础上，所述第一臭氧出口、第二臭氧出口均设有纳米气泡发生器。本实施例中，进一步将臭氧气泡粉碎，提高其与水体接触表面积，提高治理效率。

在上述一个或多个实施例的基础上，所述生态浮岛包括表层种植区11、设置在表层种植区下的综合填料区12，所述第二管道穿过所述表层种植区、所述综合填料区与设置在所述综合填料区下的第二臭氧出口连通。本实施例中，为了实现对浮岛区域的污水综合及快速治理，通过第一臭氧出口对表层水体进行处理，通过第二臭氧出口对深层水体进行治理，保障表层水体在去除臭味后不会因为深层水体翻涌而导致返臭的现象。

结合图1-3，在上述一个或多个实施例的基础上，在所述综合填料区与所述第二臭氧出口之间还设有匀气板5，所述匀气板上开有出气组件。在本实施例中，进一步的如图4，匀气板5中央开设有供管道穿设的圆孔，在圆孔外围的出气组件包括内侧区域的出气孔51和外围区域的出气网板52。本实施例中，结合本项目人员对第二臭氧出口及纳米气泡发生器的测试，由于臭氧气泡在从出口散逸后，大部分臭氧气泡会向上散逸，由于底层污水的粘度较高，气泡表面张力和散逸方向相同的情况下相当部分气泡会重新聚合到一起，致使部分气泡越聚越大，最终臭氧气泡没有发挥作用而是以臭氧形式散逸到浮岛下方烧坏植物根系。为此，本实施例采用匀气板的方式，匀气板截面呈倒锥形，让纳米气泡在表面张力作用下沿匀气板的下板壁向外侧散逸，大部分气泡在出气网板位置散逸扩散开，避免聚集成大气泡。同时开设在内侧区域的出气孔也为少量气泡提供散逸通道，保证匀气板上方污水也得到治理。本实施例的出气孔直径较小，散逸气泡总量有限，使其不能汇聚成足以影响上方植物根系的大气泡；出气网板在匀气板外侧将臭氧气泡充分扩散后分散散逸，进一步避免大气泡的产生。

结合图2，在上述一个或多个实施例的基础上，所述臭氧发生器还被设置为根据所述生态浮岛种植植物的第一生长期关闭第一臭氧出口。在本实施例中，为了避免活性炭填料区在植物根系成长后未能即使下沉切断第一臭氧出口，本实施例还将为臭氧发生器设置定时，根据时间切断第一臭氧出口，以避免其对浮岛植物根系造成损伤。本实施例中，定时时间根据浮岛植物种类确定，如香蒲、千屈菜、芦苇、美人蕉、水芹菜、荷花、黑麦草、灯心草、水竹草、空心菜、旱伞草、水龙、菖蒲、海芋、凤眼莲、茭白等各自根系生长时间不已，在本申请中设置为浮岛植物根系生长到5厘米的理论时间再加1-2天，根据浮岛系统所在地的季节及温度确定。

参照图3，在上述一个或多个实施例的基础上，所述臭氧发生器还被设置为根据所述生态浮岛种植植物的第二生长期关闭第二臭氧出口。如上述关闭第一臭氧出口实施例所述，本实施例中，对于部分根系较长的植物，如芦苇（根系2.5米以上）、美人蕉（根系3米以上）等植物，在生长后期其根系可以深入到第二臭氧出口区域，在该阶段下层水域已臭氧处理多日，后续臭氧处理效果不如根系膜系统进行生态治理，且此时第二臭氧出口散发的臭氧与根系之间较难协调，控制臭氧挥发难度高，因此本实施例在植物的第二生长期关闭第二臭氧出口，以使根系较长植物可以顺利将根系延展到下部水域实现生态治理。

在上述一个或多个实施例的基础上，所述生态浮岛上还设有太阳能电池6作为电能来源。

在上述一个或多个实施例的基础上，所述综合填料区包括好氧填料和厌氧填料。本实施例中，在生态浮岛及臭氧对水体进行治理过程中，水体含氧量一直在变化，如治理前富养缺氧；随着臭氧的介入，上部水体与下部水体开始有溶氧，中部缺氧；随着生态浮岛根系的生长，中部开始在根系膜系统下有溶氧，但第二臭氧出口关闭后下部溶氧会减少。实时根据水溶氧量调整填料在实际施工及维护中不现实，因此本申请的综合填料区在初始安置时兼顾好氧和厌氧两种填料，在污水治理过程中随着溶氧环境的变化始终能发挥治理作用。此外，如图3，随着浮岛植物根系生长，下部综合填料的各种微生物也可以在根系膜的带动下相互交流，进一步提高综合填料区厌氧与好氧的适应度。

本领域内的技术人员应明白，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，包括：生态浮岛、设置在生态浮岛外侧的活性炭填料区、设置在活性炭填料区外侧斜下方10-15厘米的至少三个第一臭氧出口以及设置在生态浮岛下方的第二臭氧出口，所述第一臭氧出口、所述第二臭氧出口分别通过第一管道、第二管道与臭氧发生器连接；

其中，所述活性炭填料区设有配重块，以使所述活性炭填料区在完成吸附周期后自动沉入水底；所述臭氧发生器设有传感器，用以在检测到所述活性炭填料区下沉后关闭各个所述第一臭氧出口。

2.根据权利要求1所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，所述第一臭氧出口、第二臭氧出口均设有纳米气泡发生器。

3.根据权利要求1所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，所述生态浮岛包括表层种植区、设置在表层种植区下的综合填料区，所述第二管道穿过所述表层种植区、所述综合填料区与设置在所述综合填料区下的第二臭氧出口连通。

4.根据权利要求3所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，在所述综合填料区与所述第二臭氧出口之间还设有匀气板，所述匀气板上开有出气组件。

5.根据权利要求3所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，所述臭氧发生器还被设置为根据所述生态浮岛种植植物的第一生长期关闭第一臭氧出口。

6.根据权利要求3所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，所述臭氧发生器还被设置为根据所述生态浮岛种植植物的第二生长期关闭第二臭氧出口。

7.根据权利要求1所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，所述生态浮岛上还设有太阳能电池作为电能来源。

8.根据权利要求3所述的富养化黑臭水体生态浮岛修复系统，其特征在于，所述综合填料区包括好氧填料和厌氧填料。