[發(fā)明專利]基于智能傳感的水體增氧去污修復(fù)裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010613330.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111875156B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁新強(qiáng);劉博弈;何霜;晉迎兵;楊姣;孫德政
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C02F9/00
• 分類號: C02F9/00;C02F3/32;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種利用基于智能傳感的水體增氧去污修復(fù)裝置截留凈化溝渠排水的方法，其特征在于，所述基于智能傳感的水體增氧去污修復(fù)裝置包括傳感器模塊（9）、格柵（1）和至少兩個氮磷同步去除模塊，沿水流方向，在溝渠中依次設(shè)置傳感器模塊（9）、格柵（1）和至少兩個氮磷同步去除模塊；所述格柵（1）內(nèi)部填充有吸附材料；每個氮磷同步去除模塊均包括上層脫氮除磷植物籠（2）、下層脫氮除磷植物籠（6）、升降裝置（3）、配重底座（8）、第一攔截板（71）、第二攔截板（72）、曝氣裝置（4）和太陽能供電裝置（5）；

所述上層脫氮除磷植物籠（2）的高度與水面平齊，通過升降裝置（3）與下層脫氮除磷植物籠（6）固定連接，所述下層脫氮除磷植物籠（6）通過升降裝置（3）與配重底座（8）固定連接，所述配重底座（8）固定于溝渠底部；所述上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）均可以通過升降裝置（3）上下移動進(jìn)行高度調(diào)節(jié)；所述上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）均為無蓋箱體結(jié)構(gòu)，所述箱體下方的箱面開設(shè)若干孔洞；所述箱體內(nèi)的上部填充有大顆粒植物生長營養(yǎng)基質(zhì)，下部填充有細(xì)顆粒填料和粗顆粒填料的混合填料，箱體的孔隙直徑小于內(nèi)部填充材料的粒徑；所述上層脫氮除磷植物籠（2）的箱體頂部種植挺水植物，所述挺水植物的根部延伸至箱體內(nèi)填充的植物生長營養(yǎng)基質(zhì)及混合填料中；所述下層脫氮除磷植物籠（6）的箱體頂部種植沉水植物，所述沉水植物的根部延伸至箱體內(nèi)填充的植物生長營養(yǎng)基質(zhì)及混合填料中；所述曝氣裝置（4）包括曝氣機(jī)和曝氣管線，所述曝氣機(jī)固定于上層脫氮除磷植物籠（2）箱體上方，所述曝氣管線的一端從曝氣機(jī)中伸出，另一端固定于所述配重底座（8）；

沿水流方向，所述第一攔截板（71）的上端與上層脫氮除磷植物籠（2）的尾部下方固定連接，第一攔截板（71）的下端與下層脫氮除磷植物籠（6）的尾部上方固定連接，第一攔截板（71）將上層脫氮除磷植物籠（2）箱體下部和下層脫氮除磷植物籠（6）箱體上部之間的水流完全攔截；所述第二攔截板（72）的上端與下層脫氮除磷植物籠（6）的尾部下方固定連接，第二攔截板（72）的下端與溝渠底部固定連接，第二攔截板（72）將下層脫氮除磷植物籠（6）和溝渠底部之間的水流完全攔截；所述第一攔截板（71）和第二攔截板（72）均為可升降閘門結(jié)構(gòu)；

所述傳感器模塊（9）包括相互連接配合的測量單元和控制單元，所述測量單元包括氨氮濃度測量儀和磷酸鹽濃度測量儀，所述控制單元用于控制第一攔截板（71）和第二攔截板（72）的升降；傳感器模塊（9）安裝于固定桿（10）上，所述固定桿（10）的底部固定在溝渠底部；

所述太陽能供電裝置（5）固定于上層脫氮除磷植物籠（2）箱體上部，通過防水電線與耗電裝置連接供電；

所述方法步驟如下：

水流首先流經(jīng)格柵（1）及其中填充的吸附材料，攔截水流中的懸浮物、吸附水中氮磷污染物的同時，降低水流速度、增加水力停留時間，并且減少了水流對后續(xù)裝置內(nèi)植物和基質(zhì)的沖刷；

經(jīng)過格柵（1）攔截緩沖后的水流進(jìn)入氮磷同步去除模塊，在每個氮磷同步去除模塊中，通過第一攔截板（71）和第二攔截板（72）的阻隔作用，水流進(jìn)入上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）處理區(qū)域，通過調(diào)節(jié)升降裝置（3），使上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）分別對不同深度的水流進(jìn)行脫氮除磷處理；在氮磷同步去除模塊中經(jīng)過步驟1）~3）的處理過程：

1）上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）中填充的粒徑大小不同的混合填料延長了填料之間形成的孔隙通道，水流在填料間的水力停留時間延長，填料對水流中氮磷污染物的去除作用得到增強(qiáng)；

2）所述植物在光照條件下進(jìn)行光合作用和有氧呼吸，通過植物根系作用去除攔截水中污染物，同時，植物根系利用吸附的有機(jī)物及營養(yǎng)鹽作為植物生長養(yǎng)分，增加了氮磷的利用率；通過曝氣裝置（4）的曝氣充氧作用，植物根系周圍微環(huán)境呈現(xiàn)好氧、缺氧和厭氧區(qū)域，根系微生物多樣性增加，脫氮除磷性能提高；

3）通過水流的沖刷作用和曝氣裝置（4）對水體充氧，在不同區(qū)域的混合填料表面逐漸形成不同的生物膜，利用生物膜作用進(jìn)行硝化反應(yīng)、好氧吸磷作用、亞硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)；

在利用基于智能傳感的水體增氧去污修復(fù)裝置處理溝渠排水的過程中，根據(jù)目標(biāo)工藝調(diào)節(jié)不同氮磷同步去除模塊曝氣裝置（4）的曝氣量大小，使進(jìn)入上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）中水流的溶解氧濃度不同，實(shí)現(xiàn)好氧環(huán)境、缺氧環(huán)境和厭氧環(huán)境的區(qū)域大小的不同；

設(shè)置在格柵（1）前的傳感器模塊（9）定期檢測溝渠水流的氨氮和磷酸鹽濃度，當(dāng)氨氮和磷酸鹽濃度高時，傳感器模塊（9）控制第一攔截板（71）和第二攔截板（72）閉合，使水流只能通過上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）處理后排出；當(dāng)氨氮和磷酸鹽濃度低時，傳感器模塊（9）控制第一攔截板（71）和第二攔截板（72）開啟，使水流能從升降裝置（3）處不經(jīng)上層脫氮除磷植物籠（2）和下層脫氮除磷植物籠（6）處理就能排出，增加混合填料的使用壽命。