CN209039279U - 一种有机污染水体异位生态修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有机污染水体异位生态修复系统，包括与自然水体依次相连通的过滤池、降解池、光合反应池及潜流湿地，所述潜流湿地与所述自然水体相连通，所述过滤池包括自上而下依次设置的碎石层与卵石层，所述降解池内等距排列设有降解反应器，所述光合反应池包括与降解池依次连通的反应槽与复氧布水池，所述潜流湿地包括自下而上依次设置的卵石层、碎石层、填料层和植物层。本实用新型具有结构简单、场地要求低、可在自然环境去除难降解有机污染物、能有效降低污染水体对生物和人类健康危害等优点。

Description

一种有机污染水体异位生态修复系统

技术领域

本实用新型涉及生态修复领域，特别是涉及一种有机污染水体异位生态修复系统，尤其适用于含芳香族有机物、有机氯农药及染料等难降解有机污染物的水体异位生态修复系统构建。

背景技术

水体污染指未经处理的工业废水、生活污水、农田排水以及其他有害物质直接或间接进入水体，超过水体的自净能力，引起水质恶化和水体生态系统变化的现象。由于现代工业的发展，尤其是化工工业突发猛进，受工业废水排放、农业化肥及农药的流失、生活污水的污染等，我国水污染程度日益严重，多数水体受到不同程度的污染。而我国水体污染以有机污染为主，尤其是工业废水中含有的大量高浓度、多组分和难降解的有机污染物，严重危害水体生态系统和人类健康。

目前，对难降解有机污染污水的研究多集中在污水处理厂对工业有机废水的去除和消解方面；主要包含物理化学处理技术、高级氧化处理技术、厌氧生化处理技术以及好氧生化处理技术等。上述方法多存在处理成本较高、能耗较高且多数技术无法在自然环境中直接使用等弊端，在水体污染修复中的适用性和效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对自然水体中有机污染物，尤其是难降解有机污染物的净化困难且难以做到简单、高效、经济、无害的去除等问题，提出一种结构简单、污水处理能力强、系统稳定的可在自然环境中处理水体有机污染物的有机污染水体异位生态修复系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种有机污染水体异位生态修复系统，包括与自然水体依次相连通的过滤池、降解池、光合反应池及潜流湿地，所述潜流湿地与所述自然水体相连通，所述过滤池包括自上而下依次设置的碎石层与卵石层，所述过滤池在近自然水体的一侧顶部入水且在对侧底部出水，所述降解池设置在所述过滤池上游方向外侧，所述降解池内等距排列设有降解反应器，所述光合反应池包括与降解池依次连通的反应槽与复氧布水池，所述潜流湿地包括自下而上依次设置的潜流湿地卵石层、潜流湿地碎石层、填料层和植物层，所述潜流湿地的水流方向为自下而上的流向，当异位生态修复系统运行时，首先将污染水体从入水口抽入过滤池中，并在降解池内以 12～18小时为一个处理周期，在处理周期前2/3的过程进行曝气处理，后1/3的过程停止曝气。

优选地，所述碎石层的厚度为30～40cm，粒径为5～10cm；所述卵石层的厚度为40～50cm，粒径为10～15cm。

优选地，所述降解反应器为装有固定化的白腐真菌小球的多孔 PVC材质容器，所述降解反应器底部固定在降解池底。

优选地，所述降解反应器呈圆柱形，直径为10～15cm，高度为 0.8～1m；当需处理水量大或待处理河水DO低时，所述降解池底部设置曝气管。

优选地，所述固定化白腐真菌小球包括由海藻酸酯和琼脂混合物构成的外壳以及聚氨酯海绵为载体的固定化白腐真菌颗粒构成，所述白腐真菌为使用黄孢原毛平革菌进行培养所得。

优选地，所述反应槽为长条形浅水槽，深度为30～40cm；所述反应槽的侧壁及底部用混凝土防渗，顶部覆盖可拆卸透光板密封，并在入水端设有投料口；所述反应槽内部填充粒径为2～3cm的陶粒，并在池中按1:1000体积比投加复合光合细菌菌剂。

优选地，所述复氧布水池为长条形深槽，长度与反应槽相等，深度为潜流湿地深度的二分之一，所述复氧布水池的出水端与潜流湿地的进水端相连。

优选地，所述潜流湿地填料层为活性炭、沸石、河沙或钢渣铺设而成。

优选地，所述潜流湿地植物层为风车草、蝴蝶兰、吊兰、小纸莎、菖蒲或香根草种植而成。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

本实用新型构建了一种可在自然环境中稳定处理含难降解有机污染物的有机污染水体异位生态修复系统及生态修复方法。本实用新型具有结构简单、场地要求低、可在自然环境去除难降解有机污染物、能有效降低污染水体对生物和人类健康危害等优点。

本实用新型通过在降解池中利用白腐真菌对氯代有机物、芳香族和含氮有机物等难降解有机物的催化降解作用，将大分子难降解有机污染物分解为较小分子的有机污染物，能有效降低污染水体对水体生态系统和人类健康的威胁。光合反应池中的光和细菌可进一步利用处理水体中的小分子有机物、氮、磷等进行光合异养或化学异养作用，进一步降低了污染物含量并产生有利于湿地微生物生长繁殖的养分。经过前面步骤处理的河水，其污染物的组成和浓度都有了明显的改变，但仍需要通过人工湿地进一步削减水中的COD和BOD等。在经过潜流湿地后，河水达到排放标准并重新排入河道中，完成河水的异位修复处理。

附图说明

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

图1为异位生态修复系统示意图；

图2为过滤池截面示意图；

图3为降解池俯视示意图；

图4为降解池截面示意图；

图5为潜流湿地截面示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种有机污染水体异位生态修复系统，如图1～图5所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。本实用新型提供一种适用于含芳香族有机物、有机氯农药及染料等难降解有机污染物的水体异位生态修复系统与方法，利用特定微生物降解多组分和难降解的有机污染物，并利用人工湿地系统去除降解后的小分子有机污染物、氨氮和其他污染物，降低水体生化需氧量；从而有效降低有机污染水体中污染物的含量并减少其对水体生态系统和人类健康的威胁。

本实用新型的异位生态修复系统的主体结构由过滤池1、降解池 2、光合反应池3和潜流湿地4四个部分组成。具体地，所述异位生态修复系统包括与自然水体5依次相连通的过滤池1、降解池2、光合反应池3及潜流湿地4，所述潜流湿地4与所述自然水体5相连通，所述过滤池1包括自上而下依次设置的碎石层6与卵石层7，所述过滤池1在近自然水体5的一侧顶部入水且在对侧底部出水，所述降解池 2设置在所述过滤池1上游方向外侧，所述降解池2内等距排列设有降解反应器8，所述光合反应池3包括与降解池2依次连通的反应槽9与复氧布水池10，所述潜流湿地4包括自下而上依次设置的潜流湿地卵石层11、潜流湿地碎石层12、填料层13和植物层14，所述潜流湿地4的水流方向为自上而下的流向。

当异位生态修复系统运行时，首先将污染水体从入水口抽入过滤池(1)中，并在降解池(2)内以12～18小时为一个处理周期，在处理周期前2/3的过程进行曝气处理，后1/3的过程停止曝气。

如图1所示，所述过滤池1位于整个水体生态修复系统的入水口处，为方形结构，靠近自然水体的池顶入水，对侧池底设置出水口，侧壁及底部用混凝土防渗。其深度在0.8～1.0m之间，长度和宽度可根据系统需要处理水量合理设置。

如图2所示，所述过滤池1包括自上而下依次设置的碎石层6与卵石层7。优选地，所述碎石层6的厚度为30～40cm，粒径为5～10cm；所述卵石层7的厚度为40～50cm，粒径为10～15cm。

利用水泵将自然水体5中的水抽入所述过滤池1中，水在由上至下流到出水口的过程中完成初步过滤和吸附，使水中的杂物和SS等含量大大降低，有利于提高后续降解池2中对难降解有机物的分解效率。

所述降解池2在所述过滤池1上游方向外侧构建，为方形结构，入水口位于池底；深度在1.0～1.2m之间，长度和宽度可根据系统需要处理水量合理设置；侧壁及底部用混凝土防渗，内部等距排列降解反应器8。所述降解反应器8为装有固定化的白腐真菌小球的多孔PVC 材质容器，所述降解反应器8底部固定在降解池2底。如图3、图4 所示，所述降解反应器8呈圆柱形，直径为10～15cm，高度为0.8～1m。当需处理水量大或待处理河水DO低时，所述降解池2底部设置曝气管，一方面可为白腐真菌生长提供氧气，另一方面可为水体内部运动提供动力以提高处理效率。

所述固定化白腐真菌小球包括由海藻酸酯和琼脂混合物构成的外壳和以具有抑制杂菌作用的聚氨酯海绵为载体的固定化白腐真菌颗粒。优选地，所述白腐真菌为使用黄孢原毛平革菌进行培养所得。

所述降解池2以12～18小时为一个处理周期，在处理周期前2/3 的过程进行曝气处理，后1/3的过程停止曝气，消耗水中的溶解氧。河水在降解池里停留时，由于白腐真菌分泌的漆酶和过氧化物酶等对氯代有机物、芳香族和含氮有机物等难降解有机物有较好的催化降解作用，因而能将河水中的难降解有机物分解成较易降解的有机污染物，达到消除和降低河水中难降解有机物浓度和毒性的效果。处理周期结束后，河水可由降解池2上端出水口进入其上游的光合反应池3。

所述光合反应池3位于所述降解池2上游、潜流湿地4外侧，包括与降解池2依次连通的反应槽9与复氧布水池10。反应槽9是光合反应池3的主体，为长条形浅水槽，深度为30～40cm。所述反应槽9 的侧壁及底部用混凝土防渗，顶部覆盖可拆卸透光板密封，并在入水端设有投料口。反应槽9末端连接复氧布水池10。所述反应槽9内部填充粒径为2～3cm的陶粒，并在池中按1:1000体积比投洒复合光合细菌菌剂。

优选地，所述复氧布水池10为长条形深槽，长度与反应槽9相等，深度为潜流湿地4深度的二分之一，所述复氧布水池10的出水端与潜流湿地4的进水端相连，起到为潜流湿地进水复氧和均匀布水的作用。

所述光合反应池3中投加的光合细菌在有光照和厌氧的条件下可利用河水中经降解产生的低分子有机物为供氢体进行光合异养作用；同时还可在一定条件下将河水中的磷以多聚磷酸盐的形式储存固定，具有一定的除磷效果。控制水流速度使之能在反应槽9中与光合细菌充分反应，反应时间可根据进水量进行控制，可有效降低水中氮、磷和BOD含量且污泥产生量较小。此外光和细菌进行光合异养的产物又可以为潜流湿地4中的微生物提供碳源。

如图5所示，所述潜流湿地4的规模可根据需处理水量合理设置，所述潜流湿地4包括自下而上依次设置的潜流湿地卵石层11、潜流湿地碎石层12、填料层13和植物层14，所述潜流湿地4的水流方向为自上而下的流向。优选地，所述填料层13为活性炭、沸石、河沙或钢渣铺设而成。优选地，所述植物层14为风车草、蝴蝶兰、吊兰、小纸莎、菖蒲或香根草种植而成。

经过降解池2的河水，其水体中的难降解有机物被分解成小分子可降解有机物后又经过光合反应池3和潜流湿地4，水体中的氮、磷、 BOD和COD等污染物含量大大降低，最终达到排入河道的要求。

本实用新型的技术原理如下：

本实用新型通过在降解池中利用白腐真菌对氯代有机物、芳香族和含氮有机物等难降解有机物的催化降解作用，将大分子难降解有机污染物分解为较小分子的有机污染物，能有效降低污染水体对水体生态系统和人类健康的威胁。光合反应池中的光和细菌可进一步利用处理水体中的小分子有机物、氮、磷等进行光合异养或化学异养作用，进一步降低了污染物含量并产生有利于湿地微生物生长繁殖的养分。经过前面步骤处理的河水，其污染物的组成和浓度都有了明显的改变，但仍需要通过人工湿地进一步削减水中的COD和BOD等。在经过潜流湿地后，河水达到排放标准并重新排入河道中，完成河水的异位修复处理。

进一步，本实用新型的有机污染水体异位生态修复系统的构建方法可参照如下步骤进行实施：

A、根据治理自然水体5特点确定异位生态修复系统规模，确定位置，平整场地，并构建所述异位生态修复系统；

B、当异位生态修复系统运行时，首先将污染水体从入水口抽入过滤池1中，并在降解池2内以12～18小时为一个处理周期，在处理周期前2/3的过程进行曝气处理，后1/3的过程停止曝气；

C、处理周期结束后将水排入光合反应池3，根据进水量控制水流速度，之后水流通过复氧布水池10复氧后流入潜流湿地4中，在经潜流湿地4净化处理后重新排到回到自然水体5中。

为进一步说明本实用新型的生态修复方法，下面以治理某河流工程为例进行说明：

现场准备。根据治理河段河滩特点确定异位生态修复系统规模，选择河流左岸设置修复系统，平整场地并确定系统各组成结构位置。

构建异位生态修复系统。按设计要求构建过滤池1、降解池2、光合反应池3和潜流湿地4。其中，过滤池1的规格为长×宽×深为 2.0×1.0×0.8m；碎石层6的厚度为30cm，砾石粒径为5～10cm；卵石层7的厚度为40cm，粒径为10～15cm。所述过滤池1左侧设置降解池2，降解池2规格为长×宽×深为2.0×1.5×1.0m，内部每隔10cm 设置一个降解反应器8，降解反应器8直径为0.1m、高度为0.8m，内部填充固定化白腐真菌小球。所述光合反应池3设置在降解池2上游，其中反应槽9的规格为长×宽×深为5.0×0.5×0.4m，内部填充粒径为2cm的沸石，并按体积比1:1000投放复合光和细菌菌剂液体。复氧布水池10设置在潜流湿地4与反应槽9之间，长×宽×深为5.0× 0.25×0.6m。所述潜流湿地4设置在光合反应池3与河流河道之间，长×宽×深的规格为5.0×4.0×1.2m。由下到上布设潜流湿地卵石层 11、潜流湿地碎石层12、填料层13和植物层14。其中潜流湿地卵石层11的厚度为30cm，粒径为10～15cm；潜流湿地碎石层12的厚度为 10cm，粒径3～5cm；填料层13的厚度为60cm，粒径为2～3cm。填料层13由活性炭、沸石、钢渣混合铺设而成；植物层14厚度为20cm，由沸石、河沙构成，种植菖蒲、香根草。

系统运行方式。当异位生态修复系统运行时，首先将污染河水从河流下游的入水口抽入过滤池1中，经过滤池1的过滤和吸附作用去除河水中的杂质和SS。此后，河水进入降解池2中并将其充满，开始历时12小时的处理周期。在前8小时间隔15分钟进行30分钟的曝气，并在最后4小时停止曝气。处理周期结束后将水排入光合反应池3，根据进水量控制水流速度，使之能在反应槽9中与光合细菌充分反应；此后，水流通过复氧布水池10复氧后最终流入潜流湿地4。河水在经潜流湿地4净化处理后由上游排水口重新回到河道中。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种有机污染水体异位生态修复系统，其特征在于：包括与自然水体(5)依次相连通的过滤池(1)、降解池(2)、光合反应池(3)及潜流湿地(4)，所述潜流湿地(4)与所述自然水体(5)相连通，所述过滤池(1)包括自上而下依次设置的碎石层(6)与卵石层(7)，所述过滤池(1)在近自然水体(5)的一侧顶部入水且在对侧底部出水，所述降解池(2)设置在所述过滤池(1)上游方向外侧，所述降解池(2)内等距排列设有降解反应器(8)，所述光合反应池(3)包括与降解池(2)依次连通的反应槽(9)与复氧布水池(10)，所述潜流湿地(4)包括自下而上依次设置的潜流湿地卵石层(11)、潜流湿地碎石层(12)、填料层(13)和植物层(14)，所述潜流湿地(4)的水流方向为自上而下的流向；

当异位生态修复系统运行时，首先将污染水体从入水口抽入过滤池(1)中，并在降解池(2)内以12～18小时为一个处理周期，在处理周期前2/3的过程进行曝气处理，后1/3的过程停止曝气。

2.根据权利要求1所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述碎石层(6)的厚度为30～40cm，粒径为5～10cm；所述卵石层(7)的厚度为40～50cm，粒径为10～15cm。

3.根据权利要求1所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述降解反应器(8)为装有固定化的白腐真菌小球的多孔PVC材质容器，所述降解反应器(8)底部固定在降解池(2)底。

4.根据权利要求3所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述降解反应器(8)呈圆柱形，直径为10～15cm，高度为0.8～1m；当需处理水量大或待处理河水DO低时，所述降解池(2)底部设置曝气管。

5.根据权利要求3所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述固定化白腐真菌小球包括由海藻酸酯和琼脂混合物构成的外壳以及聚氨酯海绵为载体的固定化白腐真菌颗粒，所述白腐真菌为使用黄孢原毛平革菌进行培养所得。

6.根据权利要求1所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述反应槽(9)为长条形浅水槽，深度为30～40cm；所述反应槽(9)的侧壁及底部用混凝土防渗，顶部覆盖可拆卸透光板密封，并在入水端设有投料口；所述反应槽(9)内部填充粒径为2～3cm的陶粒，并在池中按1:1000体积比投加有复合光合细菌菌剂。

7.根据权利要求6所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述复氧布水池(10)为长条形深槽，长度与反应槽(9)相等，深度为潜流湿地(4)深度的二分之一，所述复氧布水池(10)的出水端与潜流湿地(4)的进水端相连。

8.根据权利要求1所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述填料层(13)为活性炭、沸石、河沙或钢渣铺设而成。

9.根据权利要求1所述的异位生态修复系统，其特征在于：所述植物层(14)为风车草、蝴蝶兰、吊兰、小纸莎、菖蒲或香根草种植而成。