專利名稱:一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架，所述的固定架上固定有浮筒，固定架的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器，固定架通過連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源，LED光源與設(shè)置在固定架上的蓄電池連接。本實用新型利用微生物載體和LED光源創(chuàng)造光合微生物適宜的環(huán)境，進行光合作用，達到有效處理水中溶解態(tài)的含氮磷污染物的目的，能耗低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單，操作容易。
【專利說明】一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，適用于自然河道水體生態(tài)修復(fù)以及傳統(tǒng)水處理工藝生化段出水深度處理，使水中總氮總磷污染減少并達到國家排放標(biāo)準。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對環(huán)境資源開發(fā)利用活動日益增加，特別是進入本世紀以來，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模地迅速發(fā)展，工業(yè)化帶來了“城市化”現(xiàn)象，使得大量含有氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的生活污水排入附近的湖泊、水庫和河流，增加了這些水體的營養(yǎng)物質(zhì)的負荷量。為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，施用的化肥和牲畜糞便逐年增加，經(jīng)雨水沖刷和滲透，進入水體的營養(yǎng)物質(zhì)不斷增多。以上這些人為因素的影響，極大地減少了水體由貧營養(yǎng)向富營養(yǎng)過渡所需要的時間。國內(nèi)外的現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果表明，在全球范圍內(nèi)30%?40%的湖泊和水庫遭受不同程度富營養(yǎng)化影響，我國近年來湖泊富營養(yǎng)化呈發(fā)展趨勢，從20世紀80年代后期的41%上升到90年代后期的77%，水庫富營養(yǎng)化問題也較嚴重，處于富營養(yǎng)狀態(tài)的水庫個數(shù)和庫容分別占所調(diào)查水庫的30.8%和11.2%。總體而言，水體發(fā)生富營養(yǎng)化的程度和范圍呈發(fā)展趨勢，城市湖泊及鄰近城鎮(zhèn)的水庫水體富營養(yǎng)化程度較高，湖泊和水庫等相對靜止的水體發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象重于河流，但河流富營養(yǎng)化問題也不容輕視。富營養(yǎng)化已成為世界范圍內(nèi)水環(huán)境保護中的重大環(huán)境問題。
[0003]對于河湖水體富營養(yǎng)化治理，各個國家和地區(qū)采用不同的物理、化學(xué)、生物方法對其進行預(yù)防、控制和修復(fù)，并且取得了一定的成效?，F(xiàn)在主要的物理處理方法有底泥疏浚、引水沖洗、機械曝氣等，一方面工程量巨大、運行成本高，另一方面對污染嚴重的河湖進行底泥疏浚，易導(dǎo)致底層的沉積物發(fā)生懸浮和擴散，促進了沉積物中的氮、磷營養(yǎng)鹽及其所吸附的金屬離子的釋放，從而使水體環(huán)境面臨受沉積物中釋放的重金屬離子及氮、磷營養(yǎng)鹽二次污染的風(fēng)險；化學(xué)方法有投加混凝劑和除藻劑等，雖然能在短期內(nèi)取得一定效果，但也存在著治理不徹底、成本高的問題，特別是會產(chǎn)生二次污染，引發(fā)新的生態(tài)問題；現(xiàn)流行的生物和生態(tài)修復(fù)，通過微生物降解和水生植物的吸收、轉(zhuǎn)移或生態(tài)浮床、濾床的過濾、吸附等措施來消減水體中的氨氮。此類方法雖避免了二次污染問題，但受自然環(huán)境影響大，要求條件苛刻，同時相對于其它處理技術(shù)而言，更有周期長、見效慢的缺點。
[0004]氨氮的富集是造成水體富營養(yǎng)化的主要原因之一。因此，采用合適的工藝方法快速消減水體中的氨氮，將這些污染物質(zhì)帶離河湖系統(tǒng)，徹底消除產(chǎn)生河湖富營養(yǎng)化問題的根源，使河湖從整體上得到快速凈化，是今后治理河湖富營養(yǎng)化問題的重要方向，目前在日本等少數(shù)發(fā)達國家已經(jīng)開始這方面的應(yīng)用研究。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型提供一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，能耗低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單，可以用于自然河道水體生態(tài)修復(fù)以及傳統(tǒng)水處理工藝生化段出水深度處理。
[0006]一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架，所述的固定架上固定有浮筒，固定架的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器，固定架通過連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源，LED光源與設(shè)置在固定架上的蓄電池連接。
[0007]如上所述的轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器外壁設(shè)置有轉(zhuǎn)籠外葉片。
[0008]如上所述的微生物載體包括基體和設(shè)置在基體兩面的聚乙烯纖維。
[0009]如上所述的固定架上還設(shè)置有太陽能電池板，太陽能電池板與蓄電池連接。
[0010]一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，還包括與固定架連接的固定錨。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0012]I)轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器中微生物載體為藻類和光合細菌提供生長空間，。
[0013]2)微生物載體為雙面多孔狀纖維材質(zhì)，在運行過程中由于有LED光源以及陽光的照射，保證載體上生長的藻類和光合細菌可以利用水體中多余的氮磷物質(zhì)進行光合作用。
[0014]3)轉(zhuǎn)籠外表面設(shè)有轉(zhuǎn)籠外葉片，由于水力推動作用可使得轉(zhuǎn)籠在水流中做相對勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動在進行充分水力交換同時，有利于微生物載體上的藻類和光合細菌經(jīng)行氮磷等可溶性營養(yǎng)物質(zhì)的捕捉。
[0015]4)在轉(zhuǎn)籠不斷轉(zhuǎn)動過程中大量的藻類微生物利用光合作用消耗水中的二氧化碳產(chǎn)生氧氣，提高水體中溶解氧的含量，改善水體水質(zhì)。
[0016]5)生物物載體大量聚集光合微生物生長其上，使水中游離的光合微生物減少，改善水體的澄清度。
[0017]6)本反應(yīng)器操作簡單，維修方便，無需專人進行維護。
[0018]本實用新型可實現(xiàn)在生物轉(zhuǎn)籠裝置中，利用微生物載體和光源創(chuàng)造光合微生物適宜的環(huán)境，進行光合作用，達到有效處理水中氮磷污染物的目的。

【附圖說明】

[0019]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，1-轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器；2_微生物載體；3_轉(zhuǎn)籠外葉片；4_LED光源；5_太陽能電池板；6-浮筒；7-固定架；8-固定錨；9-蓄電池。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0022]實施例1
[0023]一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架7，所述的固定架7上固定有浮筒6，固定架7的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器1，固定架7通過連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體2，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源4，LED光源4與設(shè)置在固定架7上的蓄電池9連接。轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I外壁設(shè)置有轉(zhuǎn)籠外葉片3。微生物載體2包括基體和設(shè)置在基體兩面的聚乙烯纖維。固定架7上還設(shè)置有太陽能電池板5，太陽能電池板5與蓄電池9連接。一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，還包括與固定架7連接的固定錨8。
[0024]實施例2
[0025]本實施例主要用于自然河道水體生態(tài)修復(fù)以及傳統(tǒng)水處理工藝生化段出水深度處理，參見圖1，包括轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I，所述轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I采用圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒兩端封閉，筒體材質(zhì)為鋼網(wǎng)。緊貼于轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體2，微生物載體2選用雙面聚乙烯纖維材質(zhì)，包括聚乙烯材質(zhì)基體，兩面均為聚乙烯纖維。在轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I軸心處設(shè)置有LED光源4，LED光源4為條狀LED燈管貼附在轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的轉(zhuǎn)動軸上；轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I的外表面設(shè)有轉(zhuǎn)籠外葉片3，一個轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器上設(shè)有共6個外葉片，轉(zhuǎn)籠外葉片3為PVC材質(zhì)與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I粘合在一起；轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I由固定架7固定并浸沒于水中。LED光源4的波長為 390 — 41Onm 或者 600 — 700nm。
[0026]本實用新型反應(yīng)器由固定架7與浮筒6相連，使整個反應(yīng)裝置漂浮于水面之上；在固定架7之上鋪設(shè)有太陽能電板5和蓄電池9 ;固定錨8 一端與水面固定架7相連，另一端與錨體相連，錨體沉于水底起固定裝置作用。
[0027]太陽能電板5給蓄電池9充電，蓄電池9給LED光源4供電，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I通過流動水流帶動轉(zhuǎn)動。
[0028]本實用新型反應(yīng)器由自然水體水流推動轉(zhuǎn)籠外葉片3提供動力使轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器I轉(zhuǎn)動。由于在反應(yīng)過程中需要提供光合作用光源，所以在夜晚或陰天等沒有太陽光照射的情況下由LED光源4提供光合作用所需光能，LED光源4由蓄電池9供給電源，電能由太陽能電板5在有陽光照射時對蓄電池9進行充電。本實用新型反應(yīng)器是利用光合作用對水體中溶解的氮磷污染物進行吸收，從而使得水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象得以減輕。水體中光合作用的反應(yīng)主體為水中的光合微生物。
[0029]光合微生物法吸收水中的氮磷污染物質(zhì)是一個生物化學(xué)過程，反應(yīng)原理如下:
[0030]光合作用(Photosynthesis),即光能合成作用，是指綠色植物和某些細菌,在可見光的照射下，經(jīng)過光反應(yīng)和碳反應(yīng)(舊稱暗反應(yīng))，利用光合色素，將二氧化碳(或硫化氫)和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過程。同時也有將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化過程。光合作用是一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和，是生物界賴以生存的基礎(chǔ)，也是地球碳-氧循環(huán)的重要媒介。
[0031]光合作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能的過程。
[0032]化學(xué)方程式
[0033]C02+H20 — (CH2O) +O2 (反應(yīng)條件:光能和葉綠體)
[0034]12H20 + 6C02+ 陽光一C6H12O6 (葡萄糖)+ 602+6H20
[0035](與葉綠素產(chǎn)生化學(xué)作用)
[0036](化學(xué)反應(yīng)式12H20 + 6C02— C6H12O6 (葡萄糖)+ 602+ 6H20
[0037]標(biāo)條件是酶和光照，下面是葉綠體)
[0038]H2O — 2H+ 2e- + 1/202 (水的光解)
[0039]NADP+ + 2e- + H+ — NADPH (遞氫)
[0040]ADP+Pi+能量一ATP (遞能)
[0041]C02+C5化合物一2C 3化合物(二氧化碳的固定)
[0042]2C3化合物+4NADPH — C 3糖(有機物的生成或稱為C 3的還原)
[0043]C3 (一部分)一C5化合物(C 3再生C 5)
[0044]C3 (一部分)一儲能物質(zhì)(如葡萄糖、蔗糖、淀粉，有的還生成脂肪)
[0045]ATP — ADP+Pi+ 能量(耗能)
[0046]C3:某些3碳化合物
[0047]C5:某些5碳化合物
[0048]能量轉(zhuǎn)化過程:光能一電能一ATP中活躍的化學(xué)能一有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能—ATP中活躍的化學(xué)能，因為反應(yīng)中心吸收了特定波長的光(其中波長390 — 410nm紫光可活躍葉綠體運動；波長600 - 700nm紅光，可增強葉綠體的光合作用)后，葉綠素a激發(fā)出了一個電子，而旁邊的酵素使水裂解成氫離子和氧原子，多余的電子去補葉綠素a分子上缺的。產(chǎn)生ATP與NADPH分子,這個過程稱為電子傳遞鏈(Electron Transport Chain)電子傳遞鏈分為循環(huán)和非循環(huán)。非循環(huán)電子傳遞鏈從植物體光轉(zhuǎn)化系統(tǒng)出發(fā)，會裂解水，釋放出氧氣，生產(chǎn)ATP與NADPH。循環(huán)電子傳遞鏈不會產(chǎn)生氧氣，因為電子來源并非裂解水。最后會生成ATP。
[0049]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，包括固定架(7)，其特征在于，所述的固定架(7)上固定有浮筒(6)，固定架(7)的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(1)，固定架(7)通過連接支架與轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)的轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)的內(nèi)壁設(shè)置有微生物載體(2 )，轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有LED光源(4)，LED光源(4)與設(shè)置在固定架(7)上的蓄電池(9)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)籠反應(yīng)器(I)外壁設(shè)置有轉(zhuǎn)籠外葉片(3 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，所述的微生物載體(2)包括基體和設(shè)置在基體兩面的聚乙烯纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，所述的固定架(7)上還設(shè)置有太陽能電池板(5)，太陽能電池板(5)與蓄電池(9)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道水體修復(fù)生物轉(zhuǎn)籠裝置，其特征在于，還包括與固定架(7)連接的固定錨(8)。
【文檔編號】C02F3-34GK204281403SQ201420702659
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