專利名稱：微污染開放水體修復(fù)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及一種微污染開放水體修復(fù)方法，還涉及一種微污 染開放水體修復(fù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，由于水環(huán)境受到了不同程度的污染，我國很多湖泊、水庫(包括水源地水庫)正面 臨著嚴(yán)重的富營養(yǎng)化問題，直接威脅到城市供水水質(zhì)安全。富營養(yǎng)化問題的根源在于湖泊、 水庫等水體中，存在氮、磷、有機(jī)物等污染物。近年來，國內(nèi)外加大了對(duì)水體富營養(yǎng)化及水體 修復(fù)技術(shù)的研究，并開發(fā)了多種水體原位修復(fù)載體，但是這些載體因價(jià)格昂貴等原因，在湖 泊、水庫等開放式水體上應(yīng)用較少。常規(guī)的生物接觸氧化水處理技術(shù)，是使用多種水處理填料或?yàn)V料，利用這些填料 或?yàn)V料上生長的生物膜，達(dá)到降解污染物的目的。該類技術(shù)在城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水處理 工程中已經(jīng)獲得了較廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)于污染物濃度較高的城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水的處 理。在給水處理中，生物接觸氧化水處理技術(shù)也在國內(nèi)某些區(qū)域被應(yīng)用于生物預(yù)處理工藝 中。其優(yōu)勢(shì)在于填料或?yàn)V料上所附著生長的生物膜，其微生物種群結(jié)構(gòu)合理、適應(yīng)性強(qiáng)、生 物量較大，因此降解污染物的效率較高。將常規(guī)生物接觸氧化技術(shù)所使用的填料應(yīng)用于湖 泊、水庫等開放水體的原位修復(fù)，則有望以較低的成本實(shí)現(xiàn)這些水體的水質(zhì)修復(fù)和生態(tài)恢
Μ. ο當(dāng)前，常規(guī)生物接觸氧化技術(shù)所使用的填料或?yàn)V料，尚沒有被應(yīng)用于開放水體中， 其原因在于這些填料或?yàn)V料被應(yīng)用于構(gòu)筑物中時(shí)，其固定和掛膜容易控制；而在開放水 體中，業(yè)界技術(shù)人員很難想到如何使用這些常規(guī)的填料或?yàn)V料。此外，目前我國太陽能技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，也有研究者將其轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)力 應(yīng)用于水體循環(huán)及復(fù)氧，并有該類知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品出現(xiàn)，專利號(hào)為20081002^70. 3，專利名 稱為“地表水綜合性水處理設(shè)備”的中國專利申請(qǐng)公開了一種放置于地表水水面對(duì)水體進(jìn) 行循環(huán)并進(jìn)行水的過濾-生化處理的設(shè)備。但是該設(shè)備的水處理能力及效率非常有限，對(duì) 于降解污染物的作用更加有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種采用半固定式的生物接觸氧化模塊與太陽能水 體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行微污染開放水體進(jìn)行修復(fù)的方法。將常規(guī)水處理填料或?yàn)V料應(yīng) 用于湖泊、水庫等開放水體中，并與太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)結(jié)合，利用太陽能水體循環(huán) 及復(fù)氧系統(tǒng)對(duì)水體的循環(huán)、解層及復(fù)氧作用，全面提高生物接觸氧化技術(shù)對(duì)微污染水體的 水質(zhì)修復(fù)作用，從而構(gòu)造一種創(chuàng)新性的微污染水體修復(fù)工藝方法。本發(fā)明還提供了一種上述方法中使用的微污染開放水體修復(fù)裝置。本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的
一種微污染開放水體修復(fù)方法，利用太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)使水運(yùn)動(dòng)經(jīng)過懸浮在 水體中的填料單元，利用填料單元中的填料降解水中的污染物。所述填料單元與沉在水底的配重物連接。
一種微污染開放水體修復(fù)裝置，包括固定在開放式水體中的太陽能水體循環(huán)及復(fù) 氧系統(tǒng)，其特征在于在太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)周圍分布著若干個(gè)生物接觸氧化模塊， 所述生物接觸氧化模塊依次由漂浮標(biāo)識(shí)物、至少1個(gè)填料單元和配重物連接而成，所述填 料單元中填料為高分子填料。相鄰生物接觸氧化模塊的配重物之間的距離>細(xì)，相鄰填料單元之間的距離為 40-80cmo生物接觸氧化模塊與太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)之間的距離為40-70m。太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)包括位于水面上的太陽能電池板、位于水面下的螺旋 槳及連接太陽能電池板和螺旋槳的能量傳遞裝置；
螺旋槳下方設(shè)置一內(nèi)徑大于螺旋槳、垂直于水體底面放置的水管。水管距水體底面的距離為0. 5-1. 5m，水管的正下方設(shè)置一擋泥板，擋泥板固定在 水體底面上。水管中部設(shè)置進(jìn)水孔。本發(fā)明的有益效果是
1、將本發(fā)明的裝置放置于湖泊、水庫等開放水體中，從而起到凈化水質(zhì)、修復(fù)水體的作 用，是一種開創(chuàng)性的將常規(guī)生物接觸氧化技術(shù)與太陽能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于微污染水體修復(fù) 的工藝方法；
2、既利用了常規(guī)生物接觸氧化技術(shù)對(duì)污染物較高的降解效率，又使其成本大大低于其 他原位生物載體修復(fù)技術(shù)，而且通過本發(fā)明所述的半固定式模塊解決了在開放水體中使用 常規(guī)水處理填料或?yàn)V料的問題，還結(jié)合了太陽能技術(shù)作為綠色能源提供最佳的水體流動(dòng)性 條件，對(duì)于處于微污染狀況的湖泊、水庫等開放水體的原位修復(fù)，具有顯著的技術(shù)意義和應(yīng) 用價(jià)值。


附圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)，2、填料單元，3、配重物，4、漂浮標(biāo)識(shí)物，5、水 管，6、擋泥板。圖中箭頭表示水流方向。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的方法及裝置進(jìn)行進(jìn)一步說明。1、填料選擇與填料單體的制作
填料單體選擇聚丙烯、聚乙烯等水處理常用高分子填料，其單體加工形狀可以是多葉 片圓球形、空心形、圓柱形、不規(guī)則形等水處理填料常用形狀，其性狀可以是彈性、半彈性、 軟性等水處理填料常用性狀，其個(gè)體結(jié)構(gòu)可以是分散的填料單體或由多個(gè)填料單體組成組 合式填料，其外形尺寸的范圍為0.005nT0.5m。填料真實(shí)密度須小于或等于水的密度(即 (l.Og/cm3)。按一定數(shù)量將上述加工制作的填料單體采用固定系統(tǒng)進(jìn)行單元式預(yù)固定，制 成填料單元(2)。2、生物接觸氧化模塊的制作
將若干個(gè)填料單元(2)使用連接線連接成填料單元組，每個(gè)填料單元組的兩端連接配重物(3)和漂浮標(biāo)識(shí)物(4)，最終形成生物接觸氧化模塊。其中，配重物(3)可以是植草磚、 建筑用磚、石塊、預(yù)制混凝土塊、錨等可以起到底部固定作用的重物，其性狀可以是方形、圓 形和其他不規(guī)則形狀，其密度須大于水的密度(即> l.Og/cm3)，其質(zhì)量根據(jù)具體使用條件 確定，具體質(zhì)量范圍為lkg 100kg。漂浮標(biāo)識(shí)物(4)可以是泡沫球、塑料漁網(wǎng)漂等起到漂 浮和標(biāo)識(shí)作用的物體，其形狀可以是方形、圓形和其他不規(guī)則形狀，其密度須小于水的密度 (即< 1. Og/cm3)，其尺寸根據(jù)具體使用條件確定，具體尺寸范圍為0. 05^1. 0m。3、微污染開放水體修復(fù)裝置的制作安裝
將太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)用錨固定，太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)包括位 于水面上的太陽能電池板、位于水面下的螺旋槳及連接太陽能電池板和螺旋槳的能量傳遞 裝置，能量傳遞裝置將太陽能電池板收集的熱量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，傳遞到螺旋槳，使螺旋槳可以 持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了提高太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)的水流傳質(zhì)效率，在螺旋槳下方設(shè)置一 水管(5)，水管(5)的內(nèi)徑大于螺旋槳的尺寸，水管(5)垂直于水體底面放置，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，在水管(5)內(nèi)形成低壓，由于水管(5)內(nèi)外的壓力差，水被壓進(jìn)水管，從而形成一個(gè)水流 的循環(huán)，起到了水體循環(huán)的目的。水管(5)的長度根據(jù)水體的深度來定，一般末端在距離水 體底面0. 5-1. 5m處。為了防止水體流動(dòng)時(shí)將底部的泥沙帶起，在水管(5)的正下方設(shè)置一 擋泥板(6)，擋泥板(6)固定在水體底面上，尺寸大于水管(5)外徑。進(jìn)一步的為了提高水流傳質(zhì)效率，在水管(5)中部設(shè)置進(jìn)水孔。將步驟2制作的生物接觸氧化模塊投入水體中，分布在太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系 統(tǒng)(1)周圍。配重物(3 )沉入水底，填料單元(2 )懸浮在水體中，漂浮標(biāo)識(shí)物(4 )漂浮在水 面上。為了防止生物接觸氧化模塊之間發(fā)生纏繞，所以放入水中時(shí)，控制配重物(3)之間的 距離彡細(xì)。生物接觸氧化模塊與太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)之間的距離為40-70m。生 物接觸氧化模塊的具體布置形式可以是圓形、長方形、正方形、扇形、弧線形或其他不規(guī)則 形狀，以水體原位修復(fù)生物接觸氧化模塊獲得最佳的污染物和氧等的傳質(zhì)條件為原則。生物接觸氧化模塊和太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)的安裝在應(yīng)用于湖泊、水庫等 開放式水體時(shí)，填料單元(2)可以根據(jù)不同水深懸浮于水體中。本發(fā)明是將其與太陽能水體 循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)結(jié)合使用。太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)規(guī)格和型號(hào)的選用根據(jù)具體使 用條件確定，使用原則為使上述的生物接觸氧化模塊獲得最佳的污染物和氧等的傳質(zhì)條 件。在目標(biāo)水體中，生物接觸氧化模塊和太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)的使用數(shù)量，結(jié)合水體 污染狀況及治理目標(biāo)，以理論計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)；生物接觸氧化模塊的布置點(diǎn)陣形式， 以理論計(jì)算、水體流動(dòng)特性和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，具體布置點(diǎn)陣形式可以是長方形、正方形、 扇形、弧線形和其他不規(guī)則形狀。太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)布置形式，以生物接觸 氧化模塊獲得最佳的污染物和氧等的傳質(zhì)條件為原則。下面以實(shí)例介紹其應(yīng)用效果。應(yīng)用例1
1、應(yīng)用水域在濟(jì)南市某飲用水水源地水庫驗(yàn)證使用，水庫整體庫容約為4000萬立 方，平均水深約為6米
2、裝置的制作與安裝
在水深為6m的水域中安裝一套太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)，水管長度選擇細(xì)，距離水 底lm。
選擇堆積體積約為7. 5m3 (7500個(gè))的生物接觸氧化聚乙烯彈性填料，此彈性填料 外形為中心有孔的多面球形。將其平均分成75份，用細(xì)繩將每十個(gè)填料穿成一串，每十串 捆扎為一個(gè)填料單元(2)，即每個(gè)填料單元(2)中有球形彈性填料100個(gè)，此填料單元(2) 為不規(guī)則柱形，每個(gè)填料單元(2)長約lm。再將每3個(gè)填料單元(2)通過細(xì)繩連接為一個(gè) 填料單元組，每個(gè)填料單元(2)之間間隔lm，兩端分別連接配重物(3)和漂浮標(biāo)識(shí)物(4)，制 成25個(gè)生物接觸氧化模塊。配重物(3)由4塊普通植草磚通過細(xì)繩捆扎組成，每塊磚約重 3kg。漂浮標(biāo)識(shí)物(4)選用紅黃相間色塑料漁網(wǎng)漂，漁網(wǎng)漂的直徑為20cm。以太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)為中心，生物接觸氧化模塊與太陽能水體循環(huán) 及復(fù)氧系統(tǒng)(1)之間距離為20m，圍成一個(gè)圓，相鄰生物接觸氧化模塊的配重物(3)之間的 圓周距離約為5m。利用太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)的動(dòng)力促進(jìn)周圍水體水、污染物和 溶解氧的傳質(zhì)，利用填料單元(2 )進(jìn)行水體的原位凈化。3、效果驗(yàn)證太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)安裝完畢后運(yùn)行穩(wěn)定，生物接觸氧化模 塊投放至水中兩周后填料表面掛膜良好，于區(qū)域中心及四周取水做水質(zhì)檢測(cè)取平均值。另 在一相似水質(zhì)狀況的的水庫中只投入相同數(shù)量的聚乙烯彈性填料進(jìn)行凈化，凈化前后的水 質(zhì)情況見下表1 :
表1兩種凈化方式凈化前后水質(zhì)分析數(shù)據(jù)對(duì)比表
權(quán)利要求
1.一種微污染開放水體修復(fù)方法，其特征是利用太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)使水運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過懸浮在水體中的填料單元，利用填料單元中的填料降解水中的污染物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述填料單元與沉在水底的配重物連接。
3.—種權(quán)利要求1中所使用的微污染開放水體修復(fù)裝置，包括固定在開放式水體中的 太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)，其特征在于在太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)周圍分布 著若干個(gè)生物接觸氧化模塊，所述生物接觸氧化模塊依次由漂浮標(biāo)識(shí)物(4)、至少1個(gè)填料 單元(2 )和配重物(3 )連接而成，所述填料單元(2 )中填料為高分子填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于相鄰生物接觸氧化模塊的配重物(3)之間 的距離彡細(xì)，相鄰填料單元(2)之間的距離為40-80cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于生物接觸氧化模塊與太陽能水體循環(huán) 及復(fù)氧系統(tǒng)(1)之間的距離為40-70m。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)(1)包括 位于水面上的太陽能電池板、位于水面下的螺旋槳及連接太陽能電池板和螺旋槳的能量傳 遞裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于螺旋槳正下方設(shè)置垂直于水體底面放置的 水管(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于水管(5)距水體底面的距離為0.5-1. 5m, 水管(5)的正下方設(shè)置一擋泥板(6)，擋泥板(6)固定在水體底面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于水管(5)中部設(shè)置進(jìn)水孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及水體修復(fù)領(lǐng)域一種微污染開放水體修復(fù)方法及裝置。利用太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)使水運(yùn)動(dòng)經(jīng)過懸浮在水體中的填料單元，利用填料單元中的填料降解水中的污染物。在太陽能水體循環(huán)及復(fù)氧系統(tǒng)周圍分布著生物接觸氧化模塊，生物接觸氧化模塊由漂浮標(biāo)識(shí)物、至少1個(gè)填料單元和配重物連接而成。將本發(fā)明的裝置放置于湖泊、水庫等開放水體中，從而起到凈化水質(zhì)、修復(fù)水體的作用；既利用了常規(guī)生物接觸氧化技術(shù)對(duì)污染物較高的降解效率，又使其成本大大低于其他原位生物載體修復(fù)技術(shù)，結(jié)合了太陽能技術(shù)作為綠色能源提供最佳的水體流動(dòng)性條件，對(duì)于處于微污染狀況的湖泊、水庫等開放水體的原位修復(fù)，具有顯著的技術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102126783SQ20101061811
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者周永田, 周維芳, 孫韶華, 賈瑞寶 申請(qǐng)人:濟(jì)南市供排水監(jiān)測(cè)中心