本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)，特別涉及一種黑臭水體修復系統(tǒng)及其修復方法。

背景技術(shù)：

目前我國大部分城市河道已演變?yōu)楹诔艉拥?。在我國許多城市，河道有機污染普遍存在且日益突出，城市污水直排河道，流經(jīng)城鎮(zhèn)河段污染嚴重，水體出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭，均成為我國目前城市河道污染問題中亟待解決的水環(huán)境問題。國務(wù)院2015年4月16日正式頒發(fā)《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)，明確提出整治城市水體，要求到2020年，我國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10％以內(nèi)；到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。

黑臭水體的治理方法主要有截流、疏浚、活水循環(huán)(即引水增流)、人工增氧曝氣、混凝、生態(tài)治理等。目前，尚沒有一種能持續(xù)有效而又簡便的治理黑臭水體的方法。黑臭水體治理的困難在于：(1)單一過濾、截污等技術(shù)方法很難實現(xiàn)水質(zhì)含氧量的大幅提升；(2)使用單一的電能，不僅需電能消耗大，且選址受到限制，處理范圍只能以岸邊處理站為圓心一定半徑的范圍內(nèi)，超過這個范圍需設(shè)立新站，投資成本增加；特別是不能到岸邊距離的湖泊或河流中心地帶去進行污水處理；(3)固定設(shè)施在其周邊水質(zhì)好轉(zhuǎn)后產(chǎn)生閑置，造成資源浪費；(4)處理后產(chǎn)生的廢水廢渣不能形成固體狀，不便于運輸和處置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種節(jié)能型可移動式黑臭水體修復系統(tǒng)及其修復方法，本系統(tǒng)及其方法以無污染的綠色可再生能源(太陽能、風能)作為廢水處理裝置的供電來源，處理后的水通過水泵噴出水流的反作用力推動船舶前進，將黑臭水體處理的主要步驟集中到一起，對大氣、海洋等周邊環(huán)境污染少、處理效率高、經(jīng)營成本低，可解決現(xiàn)有黑臭水體工藝技術(shù)處理的不足。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種黑臭水體修復系統(tǒng)，包括設(shè)置在可移動體上的黑臭水體治理系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)、刮渣熟化/消化系統(tǒng)和在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)，所述能源供應(yīng)系統(tǒng)分別與所述黑臭水治理系統(tǒng)、刮渣熟化/消化系統(tǒng)和在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)相連接并為其供電；所述黑臭水體治理系統(tǒng)由氣浮池和曝氣生物濾池組成，所述氣浮池的出水口通過管線連接至所述曝氣生物濾池的進水口；所述氣浮池的原水入口管線和所述曝氣生物濾池的出水口管線均連接至所述在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)；所述氣浮池頂部的渣體分離系統(tǒng)的出渣口通過管線連接至所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)的進渣口。

所述曝氣生物濾池的出水口管線還連接至設(shè)置在可移動體尾部的水泵機組作為可移動體的推進動力。

所述氣浮池的加藥器，和所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)的排泥管上均設(shè)置有電磁閥。

本發(fā)明黑臭水體修復系統(tǒng)還包括自動控制機柜，所述氣浮池的加藥器，所述加藥器的電磁閥，所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)的排泥管，和所述排泥管的電磁閥均連接至所述自動控制柜。

所述能源供應(yīng)系統(tǒng)包括設(shè)置在可移動體上層建筑屋頂?shù)奶柲馨搴惋L力發(fā)電裝置，所述太陽能板和風力發(fā)電裝置均連接至設(shè)置在可移動體內(nèi)的儲能裝置，所述儲能裝置通過導線連接至所述黑臭水體治理系統(tǒng)、刮渣熟化/消化系統(tǒng)和在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)中的用電設(shè)備，所述用電設(shè)備和所述儲能裝置之間設(shè)置有逆變器。

所述氣浮池采用橫流式氣浮池，包括渣體分離系統(tǒng)、氣浮反應(yīng)區(qū)和加壓溶氣發(fā)生系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供一種基于上述黑臭水體修復系統(tǒng)的修復方法，包括以下步驟：

(1)通過取水泵抽取黑臭水體的污水，污水經(jīng)過加壓溶氣后引入氣浮池池體中，通過氣浮過程，一方面去除浮渣，另一方面使得水中溶解氧濃度增大至飽和或過飽和狀態(tài)，為后續(xù)曝氣生物濾池提供適宜的進水；

(2)步驟(1)中的浮渣進入刮渣熟化/消化系統(tǒng)，進行酸化處理，然后進入?yún)捬醴磻?yīng)罐進行厭氧消化處理，最后收集儲存；

(3)步驟(1)中的出水引入曝氣生物濾池中，通過生物濾池硝化和反硝化細菌的協(xié)同作用，將污水中的氨氮最終轉(zhuǎn)化為氮氣排出系統(tǒng)，同時，在反硝化的過程中，將污水中的剩余有機污染物為碳源的形式進行深度處理，并進一步去除水中的懸浮污染物；

(4)步驟(3)的出水通過自流的方式排回至水體，完成黑臭水體修復。

本發(fā)明的有益效果是：

①通過利用水動力、太陽能和風能等綠色能源來作為輔助能源為船上設(shè)備與儀器供電，一方面節(jié)省了經(jīng)營成本，另一方面減小了環(huán)境污染。

②將黑臭廢水處理、污泥厭氧消化、水質(zhì)在線檢測等集中于同一移動平臺上，并可實現(xiàn)自動運行，便于操作與管理。

③實現(xiàn)了水體水質(zhì)的實時監(jiān)測，可及時、有效的反映水質(zhì)變化，為污染源分析提供事實依據(jù)。

附圖說明

圖1：本發(fā)明能源供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明黑臭水體治理系統(tǒng)和刮渣熟化/消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標注：1、可移動體；2、進水泵；3、太陽能板；4、風力發(fā)電裝置；5、儲能裝置；6、逆變器；7、原水入口管線；8、增壓泵；9、加藥器；10、空氣壓縮機；11、出氣口；12、壓力表；13、溶氣罐；14、釋放器；15、氣浮池池體；16、刮渣機；17、集水管；18、出渣口；19、酸化罐；20、厭氧反應(yīng)罐；21、排泥管；22、循環(huán)泵；23、換熱器；24、填料層；25、曝氣管；26、反沖洗氣泵；27、反沖洗水泵；28、進氣口；29、出水口管線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

如附圖1和圖2所示，一種黑臭水體修復系統(tǒng)，包括設(shè)置在可移動體1(船舶等可移動平臺)上的黑臭水體治理系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)、刮渣熟化/消化系統(tǒng)和在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)；所述能源供應(yīng)系統(tǒng)分別與所述黑臭水治理系統(tǒng)、刮渣熟化/消化系統(tǒng)和在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)相連接并為其供電。其中，所述可移動體1上設(shè)置有進水泵2為本系統(tǒng)提供原水。

所述黑臭水體治理系統(tǒng)由氣浮池和曝氣生物濾池組成，所述氣浮池的出水口通過管線連接至所述曝氣生物濾池的進水口；所述氣浮池的原水入口管線7和所述曝氣生物濾池的出水口管線29均連接至所述在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)；所述氣浮池頂部的渣體分離系統(tǒng)的出渣口18通過管線連接至所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)的進渣口。

本發(fā)明中，所述氣浮池采用橫流式氣浮池，包括渣體分離系統(tǒng)、氣浮反應(yīng)區(qū)和加壓溶氣發(fā)生系統(tǒng)。所述加壓溶氣發(fā)生系統(tǒng)包括溶氣罐13，與所述溶氣罐13的進氣口相連接的空氣壓縮機10，和與所述溶氣罐13的進水口相連接的增壓泵8，所述增壓泵8的進水口為所述氣浮池的原水入口，其原水入口管線7上設(shè)置有加藥器9，所述加藥器9上設(shè)置有電磁閥；所述溶氣罐13上設(shè)置有壓力表12和出氣口11。所述氣浮反應(yīng)區(qū)包括氣浮池池體15，設(shè)置在所述氣浮池池體15的溶氣水進口的釋放器14，和設(shè)置在氣浮池池體15底部與所述氣浮池的出水口相連通的集水管17。所述渣體分離系統(tǒng)包括設(shè)置在所述氣浮池池體15頂部的浮渣槽，和設(shè)置在浮渣槽內(nèi)的刮渣機16，所述刮渣機16將氣浮池池體15水面的浮渣刮到高于水面的浮渣槽內(nèi)，后通過所述浮渣槽的出渣口18流入刮渣熟化/消化系統(tǒng)中。

本發(fā)明中，所述曝氣生物濾池包括濾池池體，所述濾池池體由支撐層、承托層、填料層24組成，將水體自有的營養(yǎng)物如碳源、微量元素、蛋白質(zhì)等通過納米和微包覆工藝固定于生物濾池的填料中，依靠水體自然流動促進氧氣的傳輸，實現(xiàn)生物濾池中有效菌種的富集與強化；所述濾池池體的底部還設(shè)置有曝氣管25，所述曝氣管25與所述濾池池體的進氣口28相連接；所述濾池池體的底部設(shè)置有反沖洗進水口和反沖洗進氣口，與所述反沖洗進水口和反沖洗進氣口相連接的管線上分別設(shè)置有反沖洗水泵27和反沖洗氣泵26，所述反沖洗水泵27的進水口與所述曝氣生物濾池的出水口管線29相連接。

待處理的污水和氣體分別通過進水口和進氣口進入溶氣罐13，溶氣罐13維持一定的壓力，使靜水中溶入大量的空氣形成溶氣水，溶氣水通過釋放器14進入氣浮池池體15，溶氣水中的溶氣在溶氣水向上流動中得到釋放，攜帶溶氣水中的懸浮物上浮到氣浮池池體15的溶氣水液面上方，含有大量溶解氧的污水再下向通過氣浮池池體15底部集水管17排出。氣浮池出水從曝氣生物濾池底部進入濾池池體，經(jīng)過填料層24處理后從上方排出。

本發(fā)明中，所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)主要包括與所述氣浮池頂部的渣體分離系統(tǒng)的出渣口18相連接的酸化罐19，所述酸化罐19的出渣口依次連接有厭氧反應(yīng)罐20、循環(huán)泵22和換熱器23，所述換熱器23的出口端連接至所述厭氧反應(yīng)罐20的進渣口管線。氣浮池池體15液面上的懸浮物通過刮渣機16收集到浮渣槽，在進行酸化處理后，進入?yún)捬醴磻?yīng)罐20進行厭氧消化處理，并通過與所述厭氧反應(yīng)罐20的出泥口相連接的排泥管21排出，并且，所述排泥管21上設(shè)置有電磁閥。

本發(fā)明中，所述曝氣生物濾池的出水口管線29還連接至設(shè)置在可移動體1尾部的水泵機組作為可移動體1的推進動力。經(jīng)黑臭水體治理系統(tǒng)處理的水由水泵的進水口吸入后，經(jīng)過水泵加壓，在出水口產(chǎn)生強大的水射流，利用水泵噴出水流的反作用力推動可移動體1前進。啟動可移動體1不同位置的水泵機組，改變噴出水流的方向，可實現(xiàn)可移動體1的前進、倒退、轉(zhuǎn)彎等運行方式。

本發(fā)明中，所述在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)由多種水質(zhì)測量儀器、控制單元、管路單元、GPS接收機、無線通訊機和水樣收集貯存器組成，分別與所述氣浮池的原水入口管線7和所述曝氣生物濾池的出水口管線29相連接。所述在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)以多種水質(zhì)測量儀器為核心、應(yīng)用計算機軟件，自動控制和無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)水質(zhì)在線檢測。

本發(fā)明中，所述能源供應(yīng)系統(tǒng)包括設(shè)置在可移動體1上層建筑屋頂?shù)奶柲馨?和風力發(fā)電裝置4，所述太陽能板3和風力發(fā)電裝置4均連接至設(shè)置在可移動體內(nèi)的儲能裝置5，所述儲能裝置5通過導線連接至所述黑臭水體治理系統(tǒng)、刮渣熟化/消化系統(tǒng)和在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)中的用電設(shè)備，所述用電設(shè)備和所述儲能裝置5之間設(shè)置有逆變器6。其中，所述用電設(shè)備主要為所述氣浮池的增壓泵8、空氣壓縮機10、刮渣機16，所述曝氣生物濾池的曝氣管25、反沖洗水泵27、反沖洗氣泵26，所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)中的厭氧反應(yīng)罐20，所述在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)的多種水質(zhì)測量儀器、GPS接收機、無線通訊機，以及所述可移動體1上的進水泵2和作為推進動力中的水泵機組供電。此外，所述能源供應(yīng)系統(tǒng)也可為可移動體1(以柴油機發(fā)電為主)上的任何用電設(shè)備供電。

本發(fā)明黑臭水體修復系統(tǒng)還包括自動控制機柜，所述氣浮池的加藥器9，所述加藥器9的電磁閥，所述刮渣熟化/消化系統(tǒng)的排泥管21，和所述排泥管21的電磁閥均連接至所述自動控制柜。

本發(fā)明所述的黑臭水體修復系統(tǒng)的修復方法，包括以下步驟：首先，通過取水泵抽取黑臭水體的污水，污水經(jīng)過加壓溶氣后引入氣浮池池體15中，通過氣浮過程，一方面去除浮渣(水中微小懸浮物等雜質(zhì)，包括含磷營養(yǎng)鹽的沉淀物質(zhì))，另一方面使得水中溶解氧濃度增大至飽和或過飽和狀態(tài)，為后續(xù)曝氣生物濾池提供適宜的進水；經(jīng)氣浮池處理后的浮渣進入刮渣熟化/消化系統(tǒng)，進行酸化處理，然后進入?yún)捬醴磻?yīng)罐20進行厭氧消化處理，最后收集儲存；氣浮池的出水引入曝氣生物濾池中，通過生物濾池硝化和反硝化細菌的協(xié)同作用，將污水中的氨氮最終轉(zhuǎn)化為氮氣排出系統(tǒng)，同時，在反硝化的過程中，將污水中的剩余有機污染物為碳源的形式進行深度處理，并進一步去除水中的懸浮污染物；最后，經(jīng)曝氣生物濾池處理后的出水通過自流的方式排回至水體，完成黑臭水體修復。