[發明專利]一種河流水質凈化的方法與裝置

在審

• 申請號: 201410751176.0
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104528920A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 張書廷;王晶晶;李倩;方金興
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種利用在河道中布設的淹沒式多層載體對河流水質進行凈化的方法與裝置，屬于水污染生態修復領域。特別是涉及一種河流水質凈化的方法與裝置。

背景技術

河流污染影響人類生活和生產，目前以生物接觸氧化為主的河流原位生物凈化技術有：礫石接觸氧化技術、生物飄帶或填料接觸氧化技術、投放特定高效微生物菌種技術等。礫石接觸氧化工藝由于填料礫石的低效，工藝容積負荷偏低，導致占地面積大，初期建設成本高，同時對氮、磷的去除能力比較低。菌種投放技術由于河水的流動性及投放不連續性等特點，以及與河水水體中原有微生物的競爭、拮抗作用，使得投菌工藝難以在較長時間保持凈化效果。根據生物接觸氧化的原理，利用在河道中布設可供生物附著的載體填料，強化河流自凈能力，不需要改變河道及加筑反應區，其具有投資成本低、處理效率高、適應能力強、管理方便等優點。但是，在河流中加入生物固定化填料，還必須考慮填料不能破壞河流生態系統及其布設密度、布設位置、布設形式均不能影響河道正常使用功能，如泄洪、航運、景觀功能等。因此，要在不影響河流流態及其使用功能的前提下，盡量優化填料的布設形式、密度及位置，增加生物膜與河水的接觸面積，增大單位體積凈化裝置的處理能力。

目前常應用的生物飄帶及填料接觸氧化技術，多采用垂直懸吊于上部種植了植物的浮體或浮島上，此種方式帶來的問題有：占據河道面積，影響河道航運、泄洪等使用功能，考慮到景觀要求，不能在一條河道中大量設置，造成局部填料量很大，填料布置密度雖大但與河水的有效接觸面積小，造成資源的浪費；浮體減少了水面光合富氧面積，并且浮體下部填料上的生物膜需氧量大，所以該技術造成河水局部需氧量大；浮體和浮島上種植的植物，由于生長在水面上，需定期維護管理，增加了管理的難度和工作量；填料懸吊于浮體上，填料與填料之間沒有支撐結構，導致水流急時填料易纏結，影響運行效果。因此，開發出對河流影響小且具有更好地增加生物膜與水流接觸面積的河流水質凈化方法與裝置，具有重要的實際意義。

發明內容

本發明涉及一種河流水質凈化的方法與裝置，該方法以直接在河道水體中設置淹沒式的多層的可供生物附著的載體，載體沿水流方向并傾斜于水流流動方向向上布置，在載體下端設置供氧機構，河流水體在接觸到載體時，附著于載體上的生物膜吸附分解水中污染物，凈化水質；該裝置依據河道水文數據，設置在不影響河道航運及景觀情況的水位線以下，依據水質情況及處理目標，選擇布置密度及形式，并可針對河流不同時期的水質、水量特征，調節傾斜角度、載體間距，可以保證較穩定的凈化水質效果。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種河流水質的凈化裝置，在河道水體中設置可供生物附著的載體，載體沿河水水流流動方向并傾斜于流動方向向上設置，中心線與水流水平流向傾角在5-25°；載體下端設置供氧機構，載體上附著生物膜；載體在垂直方向上多層設置。

垂直方向上兩相鄰載體的上下表面之間的鉛垂距離在200-500mm之間。

載體材料為掛膜的載體填料。

本發明的一種河流水質的凈化方法，向附著生物膜的載體中供給氧氣，通過總通氣管分向各支管對各載體進行供氧；供給氧氣的量控制在使載體中的生物膜氧化還原電位在-100mV至+100mV之間。

具體說明如下：

一種河流水質的凈化方法，其特征在于在河道水體中設置可供生物附著的載體，載體沿河水水流流動方向并傾斜于流動方向向上布置，載體下端設置供氧機構，如說明書附圖1所示。河水在未經過附著生物的載體時水平自然流動，在遇到載體后，由于阻力作用，一部分水流沿載體向上流動，與載體上表面的生物膜接觸，另一部分由于向前的推動力作用，穿入其中，與載體中的生物接觸，河水中的部分污染物被生物膜吸附、降解，達到凈化水質的效果。

載體沿河水水流流動方向并傾斜于流動方向向上，其中心線與水流水平流向傾角在5-25°之間，如圖1中θ所示，且在垂直方向上多層設置，每一層之間保持一定距離。距離表現為兩相鄰載體的上下表面之間的鉛垂距離，在200-500mm之間，如圖1中d所示。載體與水平面的夾角可根據實際水質水量情況調節：水質較惡劣，可選擇較大傾角，增大單位時間單位水量的接觸面積；水質較好，可選擇較小傾角，可以在滿足所需接觸面積前提下減少載體對水流阻力。兩相鄰載體的間距及布置數量也可根據實際水質水量情況調節：河流水量較大時，可選擇較大間距；河流水質較差時，可選擇較小間距及布設多層載體。