專利名稱:一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架，所述的固定架上固定有浮筒，固定架的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器，固定架通過(guò)連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源，LED光源與設(shè)置在固定架上的蓄電池連接。本實(shí)用新型利用微生物載體和LED光源創(chuàng)造光合微生物適宜的環(huán)境，進(jìn)行光合作用，達(dá)到有效處理水中溶解態(tài)的含氮磷污染物的目的，能耗低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。
【專利說(shuō)明】一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，適用于自然河道水體生態(tài)修復(fù)以及傳統(tǒng)水處理工藝生化段出水深度處理，使水中總氮總磷污染減少并達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)環(huán)境資源開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)日益增加，特別是進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模地迅速發(fā)展，工業(yè)化帶來(lái)了“城市化”現(xiàn)象，使得大量含有氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生活污水排入附近的湖泊、水庫(kù)和河流，增加了這些水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量。為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，施用的化肥和牲畜糞便逐年增加，經(jīng)雨水沖刷和滲透，進(jìn)入水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷增多。以上這些人為因素的影響，極大地減少了水體由貧營(yíng)養(yǎng)向富營(yíng)養(yǎng)過(guò)渡所需要的時(shí)間。國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果表明，在全球范圍內(nèi)30%?40%的湖泊和水庫(kù)遭受不同程度富營(yíng)養(yǎng)化影響，我國(guó)近年來(lái)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化呈發(fā)展趨勢(shì)，從20世紀(jì)80年代后期的41%上升到90年代后期的77%，水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題也較嚴(yán)重，處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水庫(kù)個(gè)數(shù)和庫(kù)容分別占所調(diào)查水庫(kù)的30.8%和11.2%?？傮w而言，水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的程度和范圍呈發(fā)展趨勢(shì)，城市湖泊及鄰近城鎮(zhèn)的水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度較高，湖泊和水庫(kù)等相對(duì)靜止的水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象重于河流，但河流富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題也不容輕視。富營(yíng)養(yǎng)化已成為世界范圍內(nèi)水環(huán)境保護(hù)中的重大環(huán)境問(wèn)題。
[0003]對(duì)于河湖水體富營(yíng)養(yǎng)化治理，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)采用不同的物理、化學(xué)、生物方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)防、控制和修復(fù)，并且取得了一定的成效?，F(xiàn)在主要的物理處理方法有底泥疏浚、引水沖洗、機(jī)械曝氣等，一方面工程量巨大、運(yùn)行成本高，另一方面對(duì)污染嚴(yán)重的河湖進(jìn)行底泥疏浚，易導(dǎo)致底層的沉積物發(fā)生懸浮和擴(kuò)散，促進(jìn)了沉積物中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽及其所吸附的金屬離子的釋放，從而使水體環(huán)境面臨受沉積物中釋放的重金屬離子及氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；化學(xué)方法有投加混凝劑和除藻劑等，雖然能在短期內(nèi)取得一定效果，但也存在著治理不徹底、成本高的問(wèn)題，特別是會(huì)產(chǎn)生二次污染，引發(fā)新的生態(tài)問(wèn)題；現(xiàn)流行的生物和生態(tài)修復(fù)，通過(guò)微生物降解和水生植物的吸收、轉(zhuǎn)移或生態(tài)浮床、濾床的過(guò)濾、吸附等措施來(lái)消減水體中的氨氮。此類方法雖避免了二次污染問(wèn)題，但受自然環(huán)境影響大，要求條件苛刻，同時(shí)相對(duì)于其它處理技術(shù)而言，更有周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢的缺點(diǎn)。
[0004]氨氮的富集是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。因此，采用合適的工藝方法快速消減水體中的氨氮，將這些污染物質(zhì)帶離河湖系統(tǒng)，徹底消除產(chǎn)生河湖富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的根源，使河湖從整體上得到快速凈化，是今后治理河湖富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的重要方向，目前在日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始這方面的應(yīng)用研究。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，能耗低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以用于自然河道水體生態(tài)修復(fù)以及傳統(tǒng)水處理工藝生化段出水深度處理。
[0006]一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架，所述的固定架上固定有浮筒，固定架的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器，固定架通過(guò)連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源，LED光源與設(shè)置在固定架上的蓄電池連接。
[0007]如上所述的轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器外壁設(shè)置有轉(zhuǎn)籠外葉片。
[0008]如上所述的微生物載體包括基體和設(shè)置在基體兩面的聚乙烯纖維。
[0009]如上所述的固定架上還設(shè)置有太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板與蓄電池連接。
[0010]一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，還包括與固定架連接的固定錨。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]I)轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器中微生物載體為藻類和光合細(xì)菌提供生長(zhǎng)空間，。
[0013]2)微生物載體為雙面多孔狀纖維材質(zhì)，在運(yùn)行過(guò)程中由于有LED光源以及陽(yáng)光的照射，保證載體上生長(zhǎng)的藻類和光合細(xì)菌可以利用水體中多余的氮磷物質(zhì)進(jìn)行光合作用。
[0014]3)轉(zhuǎn)籠外表面設(shè)有轉(zhuǎn)籠外葉片，由于水力推動(dòng)作用可使得轉(zhuǎn)籠在水流中做相對(duì)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)在進(jìn)行充分水力交換同時(shí)，有利于微生物載體上的藻類和光合細(xì)菌經(jīng)行氮磷等可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的捕捉。
[0015]4)在轉(zhuǎn)籠不斷轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中大量的藻類微生物利用光合作用消耗水中的二氧化碳產(chǎn)生氧氣，提高水體中溶解氧的含量，改善水體水質(zhì)。
[0016]5)生物物載體大量聚集光合微生物生長(zhǎng)其上，使水中游離的光合微生物減少，改善水體的澄清度。
[0017]6)本反應(yīng)器操作簡(jiǎn)單，維修方便，無(wú)需專人進(jìn)行維護(hù)。
[0018]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)在生物轉(zhuǎn)籠裝置中，利用微生物載體和光源創(chuàng)造光合微生物適宜的環(huán)境，進(jìn)行光合作用，達(dá)到有效處理水中氮磷污染物的目的。

【附圖說(shuō)明】

[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，1-轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器；2_微生物載體；3_轉(zhuǎn)籠外葉片；4_LED光源；5_太陽(yáng)能電池板；6-浮筒；7-固定架；8-固定錨；9-蓄電池。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架7，所述的固定架7上固定有浮筒6，固定架7的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器1，固定架7通過(guò)連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體2，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源4，LED光源4與設(shè)置在固定架7上的蓄電池9連接。轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I外壁設(shè)置有轉(zhuǎn)籠外葉片3。微生物載體2包括基體和設(shè)置在基體兩面的聚乙烯纖維。固定架7上還設(shè)置有太陽(yáng)能電池板5，太陽(yáng)能電池板5與蓄電池9連接。一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，還包括與固定架7連接的固定錨8。
[0024]實(shí)施例2
[0025]本實(shí)施例主要用于自然河道水體生態(tài)修復(fù)以及傳統(tǒng)水處理工藝生化段出水深度處理，參見(jiàn)圖1，包括轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I，所述轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I采用圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒兩端封閉，筒體材質(zhì)為鋼網(wǎng)。緊貼于轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體2，微生物載體2選用雙面聚乙烯纖維材質(zhì)，包括聚乙烯材質(zhì)基體，兩面均為聚乙烯纖維。在轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I軸心處設(shè)置有LED光源4，LED光源4為條狀LED燈管貼附在轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上；轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的外表面設(shè)有轉(zhuǎn)籠外葉片3，一個(gè)轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器上設(shè)有共6個(gè)外葉片，轉(zhuǎn)籠外葉片3為PVC材質(zhì)與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I粘合在一起；轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I由固定架7固定并浸沒(méi)于水中。LED光源4的波長(zhǎng)為 390 — 41Onm 或者 600 — 700nm。
[0026]本實(shí)用新型反應(yīng)器由固定架7與浮筒6相連，使整個(gè)反應(yīng)裝置漂浮于水面之上；在固定架7之上鋪設(shè)有太陽(yáng)能電板5和蓄電池9 ;固定錨8 一端與水面固定架7相連，另一端與錨體相連，錨體沉于水底起固定裝置作用。
[0027]太陽(yáng)能電板5給蓄電池9充電，蓄電池9給LED光源4供電，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I通過(guò)流動(dòng)水流帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]本實(shí)用新型反應(yīng)器由自然水體水流推動(dòng)轉(zhuǎn)籠外葉片3提供動(dòng)力使轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在反應(yīng)過(guò)程中需要提供光合作用光源，所以在夜晚或陰天等沒(méi)有太陽(yáng)光照射的情況下由LED光源4提供光合作用所需光能，LED光源4由蓄電池9供給電源，電能由太陽(yáng)能電板5在有陽(yáng)光照射時(shí)對(duì)蓄電池9進(jìn)行充電。本實(shí)用新型反應(yīng)器是利用光合作用對(duì)水體中溶解的氮磷污染物進(jìn)行吸收，從而使得水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象得以減輕。水體中光合作用的反應(yīng)主體為水中的光合微生物。
[0029]光合微生物法吸收水中的氮磷污染物質(zhì)是一個(gè)生物化學(xué)過(guò)程，反應(yīng)原理如下:
[0030]光合作用(Photosynthesis),即光能合成作用，是指綠色植物和某些細(xì)菌,在可見(jiàn)光的照射下，經(jīng)過(guò)光反應(yīng)和碳反應(yīng)(舊稱暗反應(yīng))，利用光合色素，將二氧化碳(或硫化氫)和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過(guò)程。同時(shí)也有將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。光合作用是一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和，是生物界賴以生存的基礎(chǔ)，也是地球碳-氧循環(huán)的重要媒介。
[0031]光合作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能的過(guò)程。
[0032]化學(xué)方程式
[0033]C02+H20 — (CH2O) +O2 (反應(yīng)條件:光能和葉綠體)
[0034]12H20 + 6C02+ 陽(yáng)光一C6H12O6 (葡萄糖)+ 602+6H20
[0035](與葉綠素產(chǎn)生化學(xué)作用)
[0036](化學(xué)反應(yīng)式12H20 + 6C02— C6H12O6 (葡萄糖)+ 602+ 6H20
[0037]標(biāo)條件是酶和光照，下面是葉綠體)
[0038]H2O — 2H+ 2e- + 1/202 (水的光解)
[0039]NADP+ + 2e- + H+ — NADPH (遞氫)
[0040]ADP+Pi+能量一ATP (遞能)
[0041]C02+C5化合物一2C 3化合物(二氧化碳的固定)
[0042]2C3化合物+4NADPH — C 3糖(有機(jī)物的生成或稱為C 3的還原)
[0043]C3 (一部分)一C5化合物(C 3再生C 5)
[0044]C3 (一部分)一儲(chǔ)能物質(zhì)(如葡萄糖、蔗糖、淀粉，有的還生成脂肪)
[0045]ATP — ADP+Pi+ 能量(耗能)
[0046]C3:某些3碳化合物
[0047]C5:某些5碳化合物
[0048]能量轉(zhuǎn)化過(guò)程:光能一電能一ATP中活躍的化學(xué)能一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能—ATP中活躍的化學(xué)能，因?yàn)榉磻?yīng)中心吸收了特定波長(zhǎng)的光(其中波長(zhǎng)390 — 410nm紫光可活躍葉綠體運(yùn)動(dòng)；波長(zhǎng)600 - 700nm紅光，可增強(qiáng)葉綠體的光合作用)后，葉綠素a激發(fā)出了一個(gè)電子，而旁邊的酵素使水裂解成氫離子和氧原子，多余的電子去補(bǔ)葉綠素a分子上缺的。產(chǎn)生ATP與NADPH分子,這個(gè)過(guò)程稱為電子傳遞鏈(Electron Transport Chain)電子傳遞鏈分為循環(huán)和非循環(huán)。非循環(huán)電子傳遞鏈從植物體光轉(zhuǎn)化系統(tǒng)出發(fā)，會(huì)裂解水，釋放出氧氣，生產(chǎn)ATP與NADPH。循環(huán)電子傳遞鏈不會(huì)產(chǎn)生氧氣，因?yàn)殡娮觼?lái)源并非裂解水。最后會(huì)生成ATP。
[0049]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架(7)，其特征在于，所述的固定架(7)上固定有浮筒(6)，固定架(7)的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(1)，固定架(7)通過(guò)連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體(2 )，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源(4)，LED光源(4)與設(shè)置在固定架(7)上的蓄電池(9)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)外壁設(shè)置有轉(zhuǎn)籠外葉片(3 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，所述的微生物載體(2)包括基體和設(shè)置在基體兩面的聚乙烯纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，所述的固定架(7)上還設(shè)置有太陽(yáng)能電池板(5)，太陽(yáng)能電池板(5)與蓄電池(9)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，還包括與固定架(7)連接的固定錨(8)。
【文檔編號(hào)】C02F3-34GK204281403SQ201420702659
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