[發(fā)明專利]一種用于黑臭水體處理的人工水草系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210381664.1
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114684893A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余毅;蔡魯祥
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波財經(jīng)學(xué)院
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/463;C02F1/467;C02F101/30
• 代理公司: 杭州星河慧專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33410
• 代理人: 周麗娟

本發(fā)明公開了一種用于黑臭水體處理的人工水草系統(tǒng)，包括內(nèi)設(shè)有電解槽的箱體、圓管和分散連接在圓管上段的若干人工葉片，人工葉片為多層結(jié)構(gòu)：第一層太陽能板提供能源，第二層高吸水纖維織物，一端從黑臭水體中吸水并毛細(xì)輸送至另一端，再經(jīng)由折返段滴流，進(jìn)入電解槽內(nèi)電解并產(chǎn)生氯氣和氫氧化鈉；在滴流過程中第三層鐵絲網(wǎng)和第四層銅網(wǎng)發(fā)生鐵銅微電解，降解有機物的同時生成鐵離子溶于水中。氯氣進(jìn)入黑臭水體中，對有機物進(jìn)行深度氧化；鐵離子在電解質(zhì)堿性增強的情況下形成氫氧化鐵絮體，對黑臭水體中殘留的細(xì)顆粒物進(jìn)行絮凝。本發(fā)明完全采用物化法處理黑臭水體，不依賴季節(jié)和植物生長狀況來處理水質(zhì)，系統(tǒng)可移動，能完成對整個水面的處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)的水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及黑臭河道水體治理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

黑臭水體是指因過量納污、超出了水體水環(huán)境容量和自凈能力而導(dǎo)致水色變黑、變臭的水體。

城市黑臭水體是城市的頑疾。黑臭水體的形成因素眾多，當(dāng)水體被有機物嚴(yán)重污染時，有機物首先被好氧微生物分解，導(dǎo)致溶解氧被大量消耗，由于水體復(fù)氧速率慢于耗氧速率，導(dǎo)致水體中溶解氧接近于零。此時，有機物便在厭氧微生物為主導(dǎo)的厭氧發(fā)酵的條件下分解，其中的碳、氮、硫元素被釋放，生成對應(yīng)的產(chǎn)物為甲烷、氨氣和硫化氫等臭味氣體。有研究進(jìn)一步指出，無論水體是否有溶解氧，只要溫度合適，好氧放線菌和厭氧微生物均會對其中的氮磷有機污染物進(jìn)行分解，從而產(chǎn)生各類發(fā)臭物質(zhì)，引起水體不同程度的黑臭。有研究表明，水體中的腐殖質(zhì)是致黑懸浮物質(zhì)的重要組成部分，并且，腐殖質(zhì)會大量消耗水中的溶解氧，使水體黑臭程度加劇。同時，水中的鐵、錳等元素被還原，與水中硫離子的形成FeS、MnS等硫化物，使水體呈現(xiàn)黑色。

采用截污、清游或疏浚措施、以及調(diào)水措施等這些工程法處理黑臭水體，能迅速改善水體黑臭現(xiàn)象，但是都只能暫時緩解水體黑臭現(xiàn)象。若要從根本上解決水體黑臭的問題，必須從水體污染物的降解本質(zhì)入手。因此，人們開始對生物生態(tài)法修復(fù)受污染水體進(jìn)行大量研究。

黑臭水體的生物生態(tài)修復(fù)法主要包括植物凈化與修復(fù)、微生物修復(fù)等方法，此類方法主要是利用生物的自然生長及代謝活動對水體中污染物質(zhì)進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到降低水體污染物濃度，改善水體黑臭現(xiàn)象的目的。

但是，現(xiàn)有的生態(tài)修復(fù)法存在一些問題：通過種植水生植物對該黑臭河道水體中的氮磷進(jìn)行吸收，該方法中草本植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的氧氣經(jīng)葉片釋放至空氣中，難以解決黑臭河道水體中溶氧量低的問題，生物生長緩慢，且受季節(jié)影響，因此，治理效果不明顯，治理效率低下。而且，黑臭水體不經(jīng)過清除污泥和水凈化處理，就不適合種植水生植物，種植的植物會腐爛變質(zhì)，反而增加水體有機質(zhì)。并且，生態(tài)修復(fù)技術(shù)需要人工養(yǎng)護(hù)，美人蕉等植物在吸收河道中的養(yǎng)分后，在夏季生長，在秋季枯萎或死亡，在冬季則完全沒有處理效果。而且，如果不對枯萎的植物進(jìn)行打撈，則春天腐爛之后，一切回歸到原來。全年四季實際能有效工作的只有兩個季節(jié)，有半年是不能發(fā)揮效力的。

生態(tài)草技術(shù)是一種新興的生物膜載體凈化技術(shù)，是由生物膜技術(shù)發(fā)展而來，本質(zhì)上是利用微生物的新陳代謝來分解污染物。生態(tài)草技術(shù)主要是將具有高耐性、好柔性、對環(huán)境無污染的材料模仿天然水體中的水草設(shè)計而成的仿生水草投放到受污染水體中，以人工投加菌群或土著菌群為種源，利用微生物在載體上的大量繁殖來降低水體有機污染物濃度，是一種基于污染物自然降解原理的生物強化修復(fù)技術(shù)，在一些發(fā)達(dá)國家如美國，日本均有工程應(yīng)用且效果較好。但是，生態(tài)草本質(zhì)上還是一種新型生物膜，具有生物處理的通病，比如生長緩慢、處理效率低、黑臭水體環(huán)境不適合微生物生長等問題。而且，目前效果較好的幾種生態(tài)草材料均具有價格昂貴的缺點，如用于大面積的水體治理則成本太高了，很難得到推廣。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于黑臭水體處理的人工水草系統(tǒng)，完全采用物化法處理黑臭水體，不依賴季節(jié)和植物生長狀況來處理水質(zhì)，對黑臭水體中的有機污染物進(jìn)行深度氧化和多重降解處理，對黑臭水體中殘留的細(xì)顆粒物進(jìn)行絮凝并沉淀，使得水面變清。本發(fā)明系統(tǒng)可以在水面多處游動，對整個水面進(jìn)行處理。運行時，無須人工控制，只需要定期補充食鹽即可。