CN210438492U

CN210438492U - 一种黑臭水体污染修复系统

Info

Publication number: CN210438492U
Application number: CN201921169137.4U
Authority: CN
Inventors: 张清海; 麦建波; 范远红; 张威震; 江栋; 凌启亚
Original assignee: Guangdong Xdy Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Xdy Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2029-07-24

Abstract

本实用新型公开了一种黑臭水体污染修复系统，属于水体治理技术领域。该黑臭水体污染修复系统包括人工浮岛、悬挂填料体和微纳米曝气装置，人工浮岛上设置有种植袋，种植袋内填充有铁碳微电解填料以及种植有水生植物，悬挂填料体包括浮球以及填充在浮球内的铁碳微电解填料，微纳米曝气装置用于向人工浮岛下方的水体内曝气。该修复系统通过利用微纳米曝气装置的曝气、水生植物对水体中有害物质的吸收吸附作用以及铁碳微电解填料的微电解作用，能够高效净化水体，长效降解底泥污染。且同时在种植袋内和浮球内填充铁碳微电解填料能够在不增加人工浮岛体积的前提下增大铁碳微电解填料的用量，有利于提高净化效率。

Description

一种黑臭水体污染修复系统

技术领域

本实用新型涉及水体治理技术领域，尤其涉及一种黑臭水体污染修复系统。

背景技术

随着我国城市化、工业化进程的加快，城镇环境基础设施日渐不足，大量外源污染物进入水体中。同时由于城镇垃圾管理处置不到位造成大量垃圾直接入河，使水体底泥污染更加严重。诸多因素的叠加造成了城镇水体出现季节性或终年性黑臭现象，黑臭水体不仅破坏水生态系统，也严重影响城镇景观，损害城镇人居环境。

目前，黑臭水体的治理方法一般包括物理法、化学法和生物法。其中，物理法一般需要借助大型构筑物或设备，从而造成建设费用较高；化学法尽管效果显著，但会带来二次污染，因此物理法和化学法不能够从根本上解决水体黑臭的问题。而生物法由于具有低成本、高效益、运行维护方便和无二次污染等优点，被广泛应用在黑臭水体整治中。

但是常见用于黑臭水体治理的生物法存在技术手段单一、净化效果有限、处理效率低以及管理养护强度大等问题，如何能够解决该问题是现在利用生物法治理黑臭水亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种黑臭水体污染修复系统，净化效果较好，处理效率高，且管理养护强度较小。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种黑臭水体污染修复系统，包括：

人工浮岛，漂浮在水体上；

种植袋，设置在所述人工浮岛上，所述种植袋的下部位于所述水体中，并设置有第一透水孔；所述种植袋内填充有铁碳微电解填料，并种植有水生植物；

悬挂填料体，设置于所述水体内，并悬挂在所述人工浮岛的下方，所述悬挂填料体包括浮球和填充在所述浮球内的铁碳微电解填料，所述浮球上设置有第二透水孔；

微纳米曝气装置，所述微纳米曝气装置的输出端位于所述人工浮岛的下方，用于向所述水体内曝气。

作为优选，所述微纳米曝气装置包括取水管、微纳米气泡发生器和溶气输送管，所述取水管一端位于所述水体内，另一端与所述微纳米气泡发生器的进水口连通，所述溶气输送管的一端与所述微纳米气泡发生器的出气口连通，另一端位于所述水体内。

作为优选，所述微纳米曝气装置还包括：

布气管，位于所述人工浮岛的下方，所述布气管与所述溶气输送管连通，所述布气管上设置有多个布气孔。

作为优选，多个所述布气孔的排气方向不同。

作为优选，所述微纳米曝气装置还包括：

悬吊机构，所述悬吊机构的一端与所述人工浮岛连接，另一端位于所述水体内，所述布气管挂设在所述悬吊机构上。

作为优选，所述溶气输送管为压力管，所述溶气输送管的出水端设置有溶气释放器。

作为优选，所述铁碳微电解填料的直径为0.3cm-1.5cm；

所述铁碳微电解填料的堆积密度为1000kg/m³-2000kg/m³；

所述铁碳微电解填料的比表面积为3.0×10⁴m²/kg-5.0×10⁴m²/kg；

所述铁碳微电解填料的孔隙率为43％-51％。

作为优选，所述种植袋内还填充有陶粒；和/或

所述浮球内还填充有陶粒。

作为优选，所述陶粒的粒径3mm-5mm；

所述陶粒的孔隙率≥40％；

所述陶粒的堆积密度为800kg/m³-900kg/m³。

作为优选，所述种植袋内还填充有至少一种用于处理黑臭水的微生物；和/或

所述浮球内还填充有至少一种用于处理黑臭水的微生物。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种黑臭水体污染修复系统，该修复系统通过利用微纳米曝气装置向水体内曝气、水生植物对水体中有害物质的吸收、吸附作用以及利用铁碳微电解填料的微电解作用，能够高效净化水体，长效降解底泥污染。且同时在种植袋内和浮球内均填充铁碳微电解填料能够在不增加人工浮岛体积的前提下增大铁碳微电解填料的用量，有利于提高净化效率。此外，人工浮岛不仅能够作为水生植物和悬挂填料体的安装基础，还有利于提升水体景观。

附图说明

图1是本实用新型所提供的黑臭水体污染修复系统的俯视图；

图2是本实用新型所提供的黑臭水体污染修复系统的侧视图；

图3是本实用新型所提供的悬挂填料体的剖视图；

图4是本实用新型所提供的种植袋的剖视图。

图中：

1、微纳米曝气装置；11、取水管；12、微纳米气泡发生器；13、溶气输送管；14、布气管；15、悬吊机构；

2、人工浮岛；21、浮岛单体；22、水生植物；23、浮岛固定机构；

3、铁碳微电解填料；4、水体驳岸；5、浮球；6、种植袋；7、水体基底；8、陶粒。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种黑臭水体污染修复系统，该黑臭水体污染修复系统能够对被污染的黑臭水体进行修复，以消除黑臭水体中污染物，提高水质。如图1和图2所示，该黑臭水体污染修复系统包括微纳米曝气装置1、人工浮岛2和悬挂填料体。

人工浮岛2是整个修复系统的安装基础，其能够漂浮在水体上，为种植水生植物22以及安装悬挂填料体提供空间。具体地，如图1和图2所示，人工浮岛2包括采用浮岛模块方式安装的多个浮岛单体21，多个浮岛单体21呈行列排列，且相邻的浮岛单体21连接在一起。浮岛单体21的形状为矩形，浮岛单体21的尺寸为2m*3m。当然在其他实施例中，浮岛单体21的形状还可以为三角形、五边形等便于拼接的规则形状或者不规则形状，尺寸也可以根据水体的面积决定。浮岛单体21的边框利用DN40的PVC管固定，浮岛单体21的底部用不锈钢螺纹钢固定，多个浮岛单体21采用尼龙捆扎带绑扎连接。

人工浮岛2还包括种植袋6、水生植物22和浮岛固定机构23。种植袋6固定在浮岛单体21上，且种植袋6的下部浸润在水体中，种植袋6的下部设置有第一透水孔，以便使水体中的水能够进入种植袋6，第一透水孔可以设置在种植袋6的底面上或者侧面下部。如图4所示，种植袋6内填充有铁碳微电解填料3，铁碳微电解填料3不仅能够固定水生植物22，且能够利用金属腐蚀原理形成原电池，从而实现对黑臭水体的修复。铁碳微电解填料3具有使用范围广、工艺简单等优点。且相较于其他治理黑臭水体的生物法，由于铁碳微电解填料3具有络合作用、混凝作用、氧化作用以及还原作用，因此对高盐度、高COD以及色度较高的水体处理的处理效果更好。

优选地，在本实施例中，铁碳微电解填料3的直径为0.3cm-1.5cm，例如可以为0.3cm、0.6cm、0.8cm、1.0cm、1.3cm或者1.5cm。铁碳微电解填料3的堆积密度为1000kg/m³-2000kg/m³，例如可以为1000kg/m³、1200kg/m³、1500kg/m³、1700kg/m³或者1000kg/m³。铁碳微电解填料3的比表面积为3.0×10⁴m²/kg-5.0×10⁴m²/kg，例如可以为3.0×10⁴m²/kg、3.4×10⁴m²/kg、4.0×10⁴m²/kg、4.5×10⁴m²/kg或者5×10⁴m²/kg。铁碳微电解填料3的孔隙率为43％-51％，例如可以为43％、45％、47％、48％、50％或者51％。

进一步地，如图4所示，种植袋6内还填充有填充体，填充体能够使黑臭水体中的微生物进行负载和挂膜处理。可选地，填充体为陶粒8，陶粒8的吸水性好，微生物负载和挂膜处理的效果较好。具体地，在本实施例中，陶粒8的粒径3mm-5mm，例如可以为3mm、4mm或者5mm。陶粒8的孔隙率≥40％，例如可以为40％、50％或者60％。陶粒8的堆积密度为800kg/m³-900kg/m³，例如可以为800kg/m³、850kg/m³或者900kg/m³。优选地，在填充体中，铁碳微电解填料3占铁碳微电解填料3和陶粒8混合物质量的60％-80％。

进一步地，种植袋6内还可以填充有能够对黑臭水体进行净化和修复的微生物，微生物的种类数不做限制，可以为一种，也可以为多种微生物的混合。可选地，微生物为反硝化菌，反硝化菌不仅可以还原黑臭水体中的亚硝酸盐，使亚硝酸盐生成无害的氮气，从而解除亚硝酸盐的危害，还能够消耗氮素营养，抑制藻类过度繁殖，抑制致病菌，从而净化水体，改良水底基质。除了反硝化菌外，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、植物乳杆菌等微生物也可以填充至种植袋6中。

如图2所示，种植袋6内还种植有水生植物22，水生植物22的根系能够吸附、吸收水体中的有机物以及氮磷，从而改善水体的质量。在本实施例中，水生植物22的具体种类可以为空心菜、美人蕉、再力花等，只要能够对修复水体有利即可。可选地，在本实施例中，人工浮岛2的每个浮岛单体21上均设置有至少一个种植袋6，不同浮岛单体21中种植袋6内的水生植物22的种类可以不同。

浮岛固定机构23用于实现人工浮岛2的固定，避免人工浮岛2被风吹走或者在水流的作用下飘走。具体地，如图2所示，浮岛固定机构23包括多根不锈钢管和牵引绳，多根不锈钢管连接形成固定架，固定架的底部夯入水体基质中，固定架的顶部与人工浮岛2采用牵引绳固定连接，从而实现人工浮岛2与水体基质的相对位置保持固定。

悬挂填料体用以提高对黑臭水体的修复速率和修复效果。如图2所示，悬挂填料体位于水体内，并悬挂在人工浮岛2的下方。具体地，如图3所示，悬挂填料体包括浮球5和填充在浮球5内的铁碳微电解填料3。浮球5为内部中空的结构，浮球5上设置有第二透水孔，水体中的水通过第二透水孔能够与位于浮球5内的铁碳微电解填料3接触。通过在人工浮岛2的下方设置悬挂填料体，能够合理利用人工浮岛2下方的空间，提高水体单位体积内铁碳微电解填料3的含量，从而有利于提高对黑臭水体处理效果和处理效率。

可选地，悬挂填料体的数量为多个，多个悬挂填料体通过尼龙绳或者其他不易腐蚀的绳体串联成多串悬挂填料体，多串悬挂填料体的一端均悬挂在人工浮岛2的下方，每串悬挂填料体中悬挂填料体的数量不做限制，可以根据需求自由设定。

进一步地，悬挂填料体的浮球5内也可以填充陶粒8和微生物，浮球5内陶粒8的相关参数可与种植袋6中陶粒8的相关参数一致，浮球5内微生物的种类也可与种植袋6中微生物的种类相同，故在此不再赘述。

微纳米曝气装置1用于向黑臭水体内曝气，从而向黑臭水体中充入直径在10微米到数百纳米之间的气泡，以提高水体中的含氧量，使黑臭水体中好氧的微生物快速繁殖。在配置微纳米曝气装置1时，每300-500平米的人工浮岛2配备1台1.1kW微纳米曝气装置1即可满足使用需求。可选地，微纳米曝气装置1的曝气方式为间歇式曝气，曝气时间为5-9h/d。

具体地，如图1所示，该微纳米曝气装置1包括取水管11、微纳米气泡发生器12和溶气输送管13。其中，取水管11的一端位于黑臭水体内，另一端与微纳米气泡发生器12的进水口连通。微纳米气泡发生器12设置在水体驳岸4远离黑臭水体一侧的陆地上，利用吸收的水和空气产生微纳米级别的气泡。溶气输送管13一端与微纳米气泡发生器12的出气口连通，另一端位于黑臭水体内，用于将微纳米气泡发生器12产生的气泡充入黑臭水体中。可选的，溶气输送管13为压力管，以提高气泡的流速，溶气输送管13的出水端设置有溶气释放器。进一步可选地，取水管11的取水口处还设置有过滤装置，过滤装置的过滤网的孔径为0.2mm。

为了提高曝气面积，该微纳米曝气装置1还包括布气管14，布气管14与溶气输送管13的排水口连接，连接位置可以在布气管14的中部或者端部。布气管14上设置有多个布气孔，通过不同的布气孔向黑臭水体中的不同位置曝气。优选地，多个布气孔设置在布气管14两侧，并分别向斜下方45°排气。进一步可选地，多个布气孔的排气方向不同，以进一步提高曝气面积。布气孔的孔径可以为5mm，相邻布气孔之间的孔距可以为600mm。当然布气孔的孔径和孔距可以根据需求灵活调整。

为了提高布气管14的稳定性，在本实施例中，布气管14通过悬吊机构15悬挂至人工浮岛2的下方，利用悬吊机构15能够将布气管14悬挂至距离水体基底7至少60-80cm处。如图2所示，悬吊机构15为V型结构，悬吊机构15的顶部固定连接在人工浮岛2的下方，布气管14挂设在V型结构的两个侧臂之间。当然在其他实施例中，悬吊机构15还可以为其他形状，例如U型结构、W型结构等。

实施例二

在实施例一基础上，本实施例提供了一种利用实施例一中提供的黑臭水体污染修复系统进行黑臭水处理的试验，该试验的一些具体的参数如下。

在该试验中，浮岛单体21的尺寸33cm×33cm，并置于2m×2m×1.5m充满黑臭河水的试验水箱中。浮岛单体21上栽植的水生植物22为空心菜。空心菜来自广州市某菜市场的土培苗，经去土洗净后，在黑臭水体驯化培养两周，选取25-30cm苗高长势相同的健壮空心菜进行实验。

悬挂填料体为悬挂在人工浮岛2下方的直径为Φ150的塑料环保浮球5，塑料环保浮球5用于装填铁碳微电解填料3和陶粒8。铁碳微电解填料3含铁量大于75％，直径为0.3cm-1.5cm，堆积密度为1000kg/m³-2000kg/m³，比表面积为3.0×10⁴m²/kg-5.0×10⁴m²/kg，孔隙率为43％-51％。陶粒8为市售轻质球形陶粒8，陶粒8的粒径3mm-5mm，孔隙率≥40％，堆积密度为800kg/m³-900kg/m³。铁碳微电解填料3和陶粒8在置于浮球5之前，还需浸入复合微生物菌液中进行接种。

微纳米曝气装置1的布气管14在人工浮岛2下60cm处进行曝气，溶解氧浓度大于3mg/L。曝气密度为每500m²设置一套功率为1.1kW的微纳米曝气装置1，且微纳米曝气装置1采用间歇式曝气，曝气时长为9h/d。

整个试验在温室中进行，室温13-25.3℃，白天用植物全光谱补光灯补充光照，照度4000lx，色温5000K。运行周期为22天。采用控制变量法开展单因素模拟试验，探究水生植物22植株密度、铁碳微电解填料3用量和陶粒8用量对黑臭水净化效果的影响规律。

结果表明，水生植物22植株密度80-144株/m²、铁碳微电解填料3用量9-36g/L、陶粒8用量13-52g/L为宜。在植株密度80株/m²、铁碳微电解填料3用量为18g/L和陶粒8的用量为52g/L的最佳组合下，运行22d，黑臭水中COD、TP、TN和NH4+-N去除率分别为77.6％、97.9％、74.12％和99.5％，含量分别稳定在26.72±2.61mg/L、0.12±0.004mg/L、13.65±1.24mg/L和0.21±0.04mg/L。COD降解、TN去除符合表观二级动力学，TP去除符合表观一级动力学。水体微生物丰度和多样性有了显著提高，主要优势菌门是Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes，主要优势菌属为Pseudomonas、Escherichia-Shigella和Diaphorobacter，微生物群落演化更适宜降解有机物、脱氮除磷。

实施例三

在实施例一基础上，本实施例提供了一种利用实施例一中提供的黑臭水体污染修复系统进行黑臭水处理的试验，该试验模拟向河道中投加铁碳微电解填料3和反硝化菌复合包的修复方式，该试验的一些具体的参数如下。

浮岛单体21尺寸33×33cm，置于2×2×1.5m充满黑臭河水的试验水箱中，底泥厚度30cm。悬挂填料体为悬挂在人工浮岛2下方的直径为Φ150塑料环保浮球5，塑料环保浮球5用于装填铁碳微电解填料3和反硝化菌。铁碳微电解填料3含铁量大于75％，铁碳微电解填料3粒径为0.3-1.5cm，堆积密度为1000-2000kg/m³，比表面积为3.0×10⁴-5.0×10⁴m²/kg，孔隙率为43％-51％。

微纳米曝气装置1的布气管14在人工浮岛2下60cm进行曝气，溶解氧浓度大于3mg/L。曝气密度为每500m²设置一套功率为1.1kW的微纳米曝气装置1，微纳米曝气装置1采用间歇式曝气，曝气时长为9h/d，运行周期为28天。

模拟试验结果表明，在铁碳微电解填料3投加30g/kg底泥、反硝化菌接种量15mg/kg底泥、曝气量为60ml/min和曝气时间为9h/d的最佳组合下运行28d后，上覆水COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达85.7％、98.6％、65.7％和96.4％，稳定达到地表水Ⅳ类水标准。底泥TOC去除率达48.8％。底泥中BD-P和NaOH-P组分显著增加。底泥可转化态N含量显著减少，表层5-10cm底泥由深黑色变为浅褐色。故试验证明在铁碳微电解、反硝化菌和微纳米曝气三者协同作用下，能快速削减河道黑臭底泥及改善水质。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种黑臭水体污染修复系统，其特征在于，包括：

人工浮岛(2)，漂浮在水体上；

种植袋(6)，设置在所述人工浮岛(2)上，所述种植袋(6)的下部位于所述水体中，并设置有第一透水孔；所述种植袋(6)内填充有铁碳微电解填料(3)，并种植有水生植物(22)；

悬挂填料体，设置于所述水体内，并悬挂在所述人工浮岛(2)的下方，所述悬挂填料体包括浮球(5)和填充在所述浮球(5)内的铁碳微电解填料(3)，所述浮球(5)上设置有第二透水孔；

微纳米曝气装置(1)，所述微纳米曝气装置(1)的输出端位于所述人工浮岛(2)的下方，用于向所述水体内曝气。

2.根据权利要求1所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

所述微纳米曝气装置(1)包括取水管(11)、微纳米气泡发生器(12)和溶气输送管(13)，所述取水管(11)一端位于所述水体内，另一端与所述微纳米气泡发生器(12)的进水口连通，所述溶气输送管(13)的一端与所述微纳米气泡发生器(12)的出气口连通，另一端位于所述水体内。

3.根据权利要求2所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，所述微纳米曝气装置(1)还包括：

布气管(14)，位于所述人工浮岛(2)的下方，所述布气管(14)与所述溶气输送管(13)连通，所述布气管(14)上设置有多个布气孔。

4.根据权利要求3所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

多个所述布气孔的排气方向不同。

5.根据权利要求3所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，所述微纳米曝气装置(1)还包括：

悬吊机构(15)，所述悬吊机构(15)的一端与所述人工浮岛(2)连接，另一端位于所述水体内，所述布气管(14)挂设在所述悬吊机构(15)上。

6.根据权利要求2所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

所述溶气输送管(13)为压力管，所述溶气输送管(13)的出水端设置有溶气释放器。

7.根据权利要求1所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

所述铁碳微电解填料(3)的直径为0.3cm-1.5cm；

所述铁碳微电解填料(3)的堆积密度为1000kg/m³-2000kg/m³；

所述铁碳微电解填料(3)的比表面积为3.0×10⁴m²/kg-5.0×10⁴m²/kg；

所述铁碳微电解填料(3)的孔隙率为43％-51％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

所述种植袋(6)内还填充有陶粒(8)；和/或

所述浮球(5)内还填充有陶粒(8)。

9.根据权利要求8所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

所述陶粒(8)的粒径3mm-5mm；

所述陶粒(8)的孔隙率≥40％；

所述陶粒(8)的堆积密度为800kg/m³-900kg/m³。

10.根据权利要求1-7任一项所述的黑臭水体污染修复系统，其特征在于，

所述种植袋(6)内还填充有至少一种用于处理黑臭水的微生物；和/或

所述浮球(5)内还填充有至少一种用于处理黑臭水的微生物。