專利名稱：富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化方法及其凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種河流水的處理技木，特別是指一種能有效對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化河流進(jìn)行處理的凈化浄化方法及其裝置，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
河流系統(tǒng)是自然界重要的生態(tài)系統(tǒng) 之一，具有輸水、泄洪、景觀、航運(yùn)和養(yǎng)殖等多種功能。隨著我國(guó)快速的エ業(yè)化、城市化進(jìn)程以及面源污染的加劇，河流污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。由于過(guò)量的耗氧有機(jī)物、氮、磷、有毒物質(zhì)等污染物進(jìn)入河流水體，破壞了河流的功能和水生態(tài)平衡，加劇了水資源的短缺，水域附近的居民身體健康亦受威脅。依據(jù)最近發(fā)布的《2010中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》，我國(guó)地表水污染嚴(yán)重。204條河流409個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷?，I至III類、IV至V類和劣V類水質(zhì)的斷面比例分別為59. 9%,23. 7%和16. 4%。長(zhǎng)江、珠江總體水質(zhì)良好，松花江、淮河為輕度污染，黃河、遼河為中度污染，海河為重度污染。湖泊(水庫(kù))富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題依然突出，在監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的26個(gè)湖泊(水庫(kù))中，富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的占42.3%。水體富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類活動(dòng)的影響下，為生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、水庫(kù)、河流和海灣等緩流水體，引起藻類及其他水生生物迅速繁殖，水體溶解氧下降,水質(zhì)惡臭,魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。近年來(lái)，隨著人類對(duì)環(huán)境資源的開發(fā)利用活動(dòng)日益加劇，特別是人類進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)エ業(yè)化帶來(lái)的“城市化”現(xiàn)象，集中在ー些水源豐富的特定地區(qū)，大量含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的エ業(yè)廢水和生活污水排放到附近的湖泊、河流和水庫(kù)，増加了這些水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量。同吋，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高農(nóng)作物產(chǎn)量的需要，化肥和農(nóng)藥用量的逐年増加，大量未被農(nóng)作物吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過(guò)雨水沖刷和滲透，最終流失而被輸送到水體中。此外，畜牧業(yè)中的牲畜糞便以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中投放的餌料也成為水體接納氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要渠道。所有這些人為因素的影響，使得水體由貧營(yíng)養(yǎng)向富營(yíng)養(yǎng)發(fā)展。在富營(yíng)養(yǎng)化水體中，生長(zhǎng)著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)種的大量藻類。這些水藻在水面上形成一層綠色浮渣，大大降低了河流的透明度，而河流的色度增加水質(zhì)也變得渾濁，從而使河流的感官性下降。同時(shí)，有部分藻類能夠散發(fā)腥味異臭直接影響了人們的日常生活，而且也使水味難聞，降低了水質(zhì)質(zhì)量。某些藻類還能分泌、釋放有毒性的物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入水體后，若被牲畜或者人飲入會(huì)引起消化道炎癥，有害人畜的健康。此外，富營(yíng)養(yǎng)化河流受污染的表現(xiàn)特征為ー黑臭，主要是人為排入的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的，大量的污染物沉積形成淤泥，水體中的污染物消耗了水體的溶解氧，大量好氧生物死亡，厭氧微生物種群則很活躍，最終使富營(yíng)養(yǎng)化河流失去自浄能力。富營(yíng)養(yǎng)化河流的影響因素眾多，治理難度較大，已成為影響生態(tài)環(huán)境的一大難題。目前浄化富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)的方法受到流量、污染物、生物相、基底、環(huán)境條件等多因素的影響制約，且凈化工藝均有一定的適用范圍，因此在實(shí)際的工程中需統(tǒng)籌考慮、合理配置以提高整體的浄化效果，同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)河流的浄化修復(fù)起步較晚，主要側(cè)重于水質(zhì)改善，在此背景下通過(guò)原位生物修復(fù)技術(shù)為主體，結(jié)合曝氣、岸邊帶修復(fù)、生物多祥性回復(fù)等關(guān)聯(lián)技術(shù)，但是上述方法的凈化周期長(zhǎng)且效果欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種工藝成本低、對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、持續(xù)效果好的富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)的凈化方法及其凈化裝置，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的凈化周期長(zhǎng)、效果欠佳的缺陷，使得深度富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)改善、水生態(tài)體系恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化方法，它包括以下步驟
(1)先將富營(yíng)養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分；
(2)接著將上游部分的水送入電解機(jī)中電解；
(3)將電解后的水排入中游部分并在中游部分進(jìn)行曝氣處理，最后使曝氣處理后的水流入下游部分。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述電解機(jī)為納米催化電解機(jī)，它的陽(yáng)極采用表面覆蓋有晶粒為10-35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽(yáng)極；它的陰極為鈦陰極、鐵陰極、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰極、銅陰極、鎳陰極、鉛陰極或石墨陰極中的一種。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述陽(yáng)極和陰極之間的工作電壓為2 8V，電流密度為 10 320mA/cm2。 富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化裝置，它包括將富營(yíng)養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分的兩個(gè)水壩，它還包括水泵、電解機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和曝氣管，所述水泵的一端連接于上游的水體部分，另一端連接于電解機(jī)，所述電解機(jī)中的水排入兩水壩之間的中游部分，所述鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管連接，曝氣管埋設(shè)于中游部分的水中。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述電解機(jī)為納米催化電解機(jī)，它的陽(yáng)極采用表面覆蓋有晶粒為10-35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽(yáng)極；它的陰極為鈦陰極、鐵陰極、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰極、銅陰極、鎳陰極、鉛陰極或石墨陰極中的一種。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述陽(yáng)極和陰極之間的工作電壓為2 8V，電流密度為 10 320mA/cm2。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述水壩為橡膠壩或混凝土壩。由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、電解產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物質(zhì)(產(chǎn)生的游離基)能使富營(yíng)養(yǎng)化河水中的大環(huán)化合物開環(huán)，長(zhǎng)鏈化合物斷鏈，氧化分解有機(jī)物，快速降低COD ；
2、氧化分解水中的無(wú)機(jī)銨，氨氮的脫除率可達(dá)80 90%，并降低總氮指標(biāo)，同時(shí)消除水中臭味；
3、大幅度降低富營(yíng)養(yǎng)化河水的色度，電解產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)(如氯[Cl]、羥基
和氧[O]等強(qiáng)氧化性自由基)可以氧化分解水中發(fā)色基團(tuán)、助色基團(tuán)，降低色度，達(dá)到脫色的目的；
4、除臭，電解產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)(多種游離基如氯[Cl]、羥基
和氧[O])氧化分解富營(yíng)養(yǎng)化河水中的發(fā)臭基團(tuán)，去除水中的惡臭；
5、除藻，電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)(自由基)，能快速氧化分解藻類細(xì)胞壁，破壞藻類的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，阻斷藻類的DNA復(fù)制，抑制水中藻類生長(zhǎng)；
6、電解后的出水進(jìn)行曝氣處理，可以增加水體中溶解氧量，使好氧微生物通過(guò)自身的新陳代謝把水中的有機(jī)污染物降解成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，降低COD，起到水體自浄的作用，此外還可以加強(qiáng)水體的流動(dòng)性，從而達(dá)到理想的凈化效果；
7、本發(fā)明的浄化裝置能直接安裝于河流中并直接浄化河水，不需要特意將河流引至預(yù)定的構(gòu)筑物中處理，它幾乎沒(méi)有對(duì)環(huán)境進(jìn)行改變，因此其對(duì)自然環(huán)境的影響較??；
8、采用納米催化電解機(jī)具有如下突出效果，通過(guò)覆蓋于陽(yáng)極表層的納米涂層的電催化作用，降低電解的過(guò)電位，從而使水在較低的電壓條件下電解，產(chǎn)生初生態(tài)的氧、羥基、氯和初生態(tài)的氫，有效殺滅水中的細(xì)菌、藻類和浮游生物，快速降低水中的總氮、總磷、COD、色 度、濁度、臭味等污染指數(shù)，凈化水質(zhì)。


圖I為實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例ニ的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例一
參照?qǐng)D1，富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，包括橡膠壩1、2，一個(gè)納米催化電解機(jī)3，ー個(gè)水泵4以及曝氣裝置5，納米催化電解機(jī)3可放置在岸邊或橡膠壩I上。橡膠壩I和橡膠壩2配合將富營(yíng)養(yǎng)化河流堵截成上游部分6、中游部分7和下游部分8，水泵4通過(guò)管道將納米催化電解機(jī)3和上游部分6串接在一起，納米催化電解機(jī)3電解后的水再流入中游部分7，所述曝氣裝置5的曝氣管51 (通常為布水器)均勻分布于中游部分7內(nèi)，經(jīng)曝氣處理后再將中游部分7中的水排入下游部分8。上述納米催化電解機(jī)3的陽(yáng)極采用表面覆蓋有晶粒為10-35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽(yáng)極；它的陰極為鈦陰極(當(dāng)然，陰極也可由鐵陰極、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰扱、銅陰極、鎳陰扱、鉛陰極或石墨陰極替代)，使用吋，通常需要將陽(yáng)極和陰極之間的工作電壓控制在2 8V之間，電流密度控制在10 320mA/cm2之間。其具體操作過(guò)程如下先用橡膠壩I和橡膠壩2將富營(yíng)養(yǎng)化河流堵截成上、中、下游部分6、7、8，接著通過(guò)水泵4將上游部分6的河水抽入納米催化電解機(jī)3中電解(當(dāng)然，它也可通過(guò)其他工具將上游部分6的河水送入納米催化電解機(jī)3中)，待電解充分后再使浄化后的水流入兩橡膠壩1、2之間的中游部分5，經(jīng)過(guò)曝氣處理后，最終將曝氣后的水排入下游部分8。上、下游部分6、8水質(zhì)情況見(jiàn)表I和表2。表I上游部分的水質(zhì)
序號(hào)I項(xiàng)目I測(cè)定值I序號(hào)I項(xiàng)目I測(cè)定值
1臭和味有異臭異味6 葉綠素a(mg/L)O. 18
2總磷(mg/L)0.47 透明度(m)彡2.5
3總氮(mg/L)10. 68 藻類(個(gè)/L)4. 2 XIO8 :
4渾濁度(NTU)89 細(xì)菌總數(shù)(個(gè)/L)1.9XIO7
5[CODcr (mg/L)]431=10 ]色度(倍)Jl2
表2下游部分的水質(zhì)
雨！· I項(xiàng)目I測(cè)定值 I序號(hào)I項(xiàng)目I測(cè)定值
權(quán)利要求
1.富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化方法，其特征在于，它包括以下步驟 (1)先將富營(yíng)養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分； (2)接著將上游部分的水送入電解機(jī)中電解； (3)將電解后的水排入中游部分并在中游部分進(jìn)行曝氣處理，最后使曝氣處理后的水流入下游部分。
2.如權(quán)利要求I所述的富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化方法，其特征在于所述電解機(jī)為納米催化電解機(jī)，它的陽(yáng)極采用表面覆蓋有晶粒為10_35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽(yáng)極；它的陰極為鈦陰極、鐵陰扱、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰扱、銅陰極、鎳陰扱、鉛陰極或石墨陰極中的ー種。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化方法，其特征在于所述陽(yáng)極和陰極之間的工作電壓為2 8V,電流密度為10 320mA/cm2。
4.富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于它包括將富營(yíng)養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分的兩個(gè)水壩，它還包括水泵、電解機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和曝氣管，所述水泵的一端連接于上游的水體部分，另一端連接于電解機(jī)，所述電解機(jī)中的水排入兩水壩之間的中游部分，所述鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管連接，曝氣管埋設(shè)于中游部分的水中。
5.如權(quán)利要求4所述的富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于所述電解機(jī)為納米催化電解機(jī)，它的陽(yáng)極采用表面覆蓋有晶粒為10_35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽(yáng)極；它的陰極為鈦陰極、鐵陰扱、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰扱、銅陰極、鎳陰扱、鉛陰極或石墨陰極中的ー種。
6.如權(quán)利要求5所述的富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于所述陽(yáng)極和陰極之間的工作電壓為2 8V,電流密度為10 320mA/cm2。
7.如權(quán)利要求4所述的富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于所述水壩為橡膠壩或混凝土壩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富營(yíng)養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化方法，它包括以下步驟先將富營(yíng)養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分，接著將上游部分的水送入電解機(jī)中電解，然后再將電解后的水排入中游部分并在中游部分進(jìn)行曝氣處理，最后曝氣處理后的水流入下游部分。本發(fā)明采用先電解后曝氣處理的方法，可有效抑制水中藻類的生長(zhǎng)和水體的厭氧反應(yīng)，分解有機(jī)物，降低了水中的總氮、總磷和色度，除去了臭味，在較短的時(shí)間內(nèi)改善河流水質(zhì)、恢復(fù)水生態(tài)體系。本發(fā)明還公開了河水質(zhì)凈化裝置，它包括橡膠壩、水泵、電解機(jī)以及曝氣裝置，本發(fā)明能直接安裝于河流中并直接凈化河水，不需要特意將河流引至預(yù)定的構(gòu)筑物中處理，它幾乎沒(méi)有對(duì)環(huán)境進(jìn)行改變，因此其對(duì)自然環(huán)境的影響較小。
文檔編號(hào)C02F9/08GK102633395SQ20121011382
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者張世文, 江中央, 趙玉琴 申請(qǐng)人:波鷹(廈門)科技有限公司