專利名稱：富營養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種河流水的處理技木，特別是指一種能有效對富營養(yǎng)化河流進(jìn)行處理的凈化凈化方法及其裝置，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
河流系統(tǒng)是自然界重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，具有輸水、泄洪、景觀、航運(yùn)和養(yǎng)殖等多種功能。隨著我國快速的エ業(yè)化、城市化進(jìn)程以及面源污染的加劇，河流污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境問題。由于過量的耗氧有機(jī)物、氮、磷、有毒物質(zhì)等污染物進(jìn)入河流水體，破壞了河流的功能和水生態(tài)平衡，加劇了水資源的短缺，水域附近的居民身體健康亦受威脅。依據(jù)最近發(fā)布的《2010中國環(huán)境狀況公報》，我國地表水污染嚴(yán)重。204條河流409個國控斷面中，I至III類、IV至V類和劣V類水質(zhì)的斷面比例分別為59. 9%,23. 7%和16. 4%。長江、珠江總體水 質(zhì)良好，松花江、淮河為輕度污染，黃河、遼河為中度污染，海河為重度污染。湖泊(水庫)富營養(yǎng)化問題依然突出，在監(jiān)測營養(yǎng)狀態(tài)的26個湖泊(水庫)中，富營養(yǎng)化狀態(tài)的占42. 3%。水體富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，為生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、水庫、河流和海灣等緩流水體，引起藻類及其他水生生物迅速繁殖，水體溶解氧下降,水質(zhì)惡臭,魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。近年來，隨著人類對環(huán)境資源的開發(fā)利用活動日益加劇，特別是人類進(jìn)入20世紀(jì)以來エ業(yè)化帶來的“城市化”現(xiàn)象，集中在ー些水源豐富的特定地區(qū)，大量含有氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的エ業(yè)廢水和生活污水排放到附近的湖泊、河流和水庫，増加了這些水體的營養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量。同吋，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高農(nóng)作物產(chǎn)量的需要，化肥和農(nóng)藥用量的逐年増加，大量未被農(nóng)作物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過雨水沖刷和滲透，最終流失而被輸送到水體中。此外，畜牧業(yè)中的牲畜糞便以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中投放的餌料也成為水體接納氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的主要渠道。所有這些人為因素的影響，使得水體由貧營養(yǎng)向富營養(yǎng)發(fā)展。在富營養(yǎng)化水體中，生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢種的大量藻類。這些水藻在水面上形成一層綠色浮渣，大大降低了河流的透明度，而河流的色度增加水質(zhì)也變得渾濁，從而使河流的感官性下降。同時，有部分藻類能夠散發(fā)腥味異臭直接影響了人們的日常生活，而且也使水味難聞，降低了水質(zhì)質(zhì)量。某些藻類還能分泌、釋放有毒性的物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入水體后，若被牲畜或者人飲入會引起消化道炎癥，有害人畜的健康。此外，富營養(yǎng)化河流受污染的表現(xiàn)特征為ー黑臭，主要是人為排入的大量營養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的，大量的污染物沉積形成淤泥，水體中的污染物消耗了水體的溶解氧，大量好氧生物死亡，厭氧微生物種群則很活躍，最終使富營養(yǎng)化河流失去自浄能力。富營養(yǎng)化河流的影響因素眾多，治理難度較大，已成為影響生態(tài)環(huán)境的一大難題。目前浄化富營養(yǎng)化河流水質(zhì)的方法受到流量、污染物、生物相、基底、環(huán)境條件等多因素的影響制約，且凈化工藝均有一定的適用范圍，因此在實際的工程中需統(tǒng)籌考慮、合理配置以提高整體的浄化效果，同發(fā)達(dá)國家相比，我國河流的浄化修復(fù)起步較晚，主要側(cè)重于水質(zhì)改善，在此背景下通過原位生物修復(fù)技術(shù)為主體，結(jié)合曝氣、岸邊帶修復(fù)、生物多祥性回復(fù)等關(guān)聯(lián)技術(shù)，但是上述方法的浄化周期長且效果欠佳。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種エ藝成本低、對水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、持續(xù)效果好的富營養(yǎng)化河流水質(zhì)的浄化裝置，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的浄化周期長、效果欠佳的缺陷，使得深度富營養(yǎng)化河流水質(zhì)改善、水生態(tài)體系恢復(fù)，實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。本實用新型的技術(shù)方案如下富營養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，它包括將富營養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分的兩個水壩，它還包括水泵、電解機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和曝氣管，所述水泵的一端連接于上游的水體部分，另一端連接于電解機(jī)，所述電解機(jī)中的水排入兩水壩之間的中游部分，所述鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管連接，曝氣管埋設(shè)于中游部分的水中。 作為本實用新型的改進(jìn)，所述電解機(jī)為納米催化電解機(jī)，它的陽極采用表面覆蓋有晶粒為10-35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽極；它的陰極為鈦陰極、鐵陰極、鋁陰扱、不銹鋼陰極、鋅陰扱、銅陰極、鎳陰扱、鉛陰極或石墨陰極中的ー種。作為本實用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述陽極和陰極之間的工作電壓為2 8V，電流密度為10 320mA/cm2。作為本實用新型的改進(jìn)，所述水壩為橡膠壩或混凝土壩。由上述對本實用新型的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于I、電解產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物質(zhì)(產(chǎn)生的游離基)能使富營養(yǎng)化河水中的大環(huán)化合物開環(huán)，長鏈化合物斷鏈，氧化分解有機(jī)物，快速降低COD ；2、氧化分解水中的無機(jī)銨，氨氮的脫除率可達(dá)80 90%，并降低總氮指標(biāo)，同時消除水中臭味；3、大幅度降低富營養(yǎng)化河水的色度，電解產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)(如氯[Cl]、羥基[0H]和氧[0]等強(qiáng)氧化性自由基)可以氧化分解水中發(fā)色基團(tuán)、助色基團(tuán)，降低色度，達(dá)到脫色的目的；4、除臭，電解產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)(多種游離基如氯[Cl]、羥基[0H]和氧)氧化分解富營養(yǎng)化河水中的發(fā)臭基團(tuán)，去除水中的惡臭；5、除藻，電解過程中會產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)(自由基)，能快速氧化分解藻類細(xì)胞壁，破壞藻類的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，阻斷藻類的DNA復(fù)制，抑制水中藻類生長；6、電解后的出水進(jìn)行曝氣處理，可以增加水體中溶解氧量，使好氧微生物通過自身的新陳代謝把水中的有機(jī)污染物降解成簡單的無機(jī)物，降低C0D，起到水體自浄的作用，此外還可以加強(qiáng)水體的流動性，從而達(dá)到理想的凈化效果；7、本實用新型的浄化裝置能直接安裝于河流中并直接浄化河水，不需要特意將河流引至預(yù)定的構(gòu)筑物中處理，它幾乎沒有對環(huán)境進(jìn)行改變，因此其對自然環(huán)境的影響較??；8、采用納米催化電解機(jī)具有如下突出效果，通過覆蓋于陽極表層的納米涂層的電催化作用，降低電解的過電位，從而使水在較低的電壓條件下電解，產(chǎn)生初生態(tài)的氧、羥基、氯和初生態(tài)的氫，有效殺滅水中的細(xì)菌、藻類和浮游生物，快速降低水中的總氮、總磷、C0D、色度、濁度、臭味等污染指數(shù)，凈化水質(zhì)。
圖I為實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實施例ニ的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。實施例一參照圖1，富營養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，包括橡膠壩1、2，一個納米催化電解機(jī)3，一個水泵4以及曝氣裝置5，納米催化電解機(jī)3可放置在岸邊或橡膠壩I上。橡膠壩I和橡膠壩2配合將富營養(yǎng)化河流堵截成上游部分6、中游部分7和下游部分8，水泵4通過管道 將納米催化電解機(jī)3和上游部分6串接在一起，納米催化電解機(jī)3電解后的水再流入中游部分7，所述曝氣裝置5的曝氣管51 (通常為布水器)均勻分布于中游部分7內(nèi)，經(jīng)曝氣處理后再將中游部分7中的水排入下游部分8。上述納米催化電解機(jī)3的陽極采用表面覆蓋有晶粒為10-35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽極；它的陰極為鈦陰極(當(dāng)然，陰極也可由鐵陰極、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰扱、銅陰極、鎳陰扱、鉛陰極或石墨陰極替代)，使用時，通常需要將陽極和陰極之間的工作電壓控制在2 8V之間，電流密度控制在10 320mA/cm2之間。其具體操作過程如下先用橡膠壩I和橡膠壩2將富營養(yǎng)化河流堵截成上、中、下游部分6、7、8，接著通過水泵4將上游部分6的河水抽入納米催化電解機(jī)3中電解(當(dāng)然，它也可通過其他工具將上游部分6的河水送入納米催化電解機(jī)3中)，待電解充分后再使浄化后的水流入兩橡膠壩1、2之間的中游部分7，經(jīng)過曝氣處理后，最終將曝氣后的水排入下游部分8。上、下游部分6、8水質(zhì)情況見表I和表2。表I上游部分的水質(zhì)
序號I項目丨測定值j序號j項目j測定值
1臭和味有異臭異味 6 葉綠素a (mg/L)0. 18
2總磷(mg/L)0.4I 透明度(m)彡2.5
3總氮(mg/L)10.68 藻類(個/L)4.2 XIO8
4渾濁度(NTU)89 細(xì)菌總數(shù)(個/L)1.9X10/
5ICODcr (mg/L)143JlO Ife度(倍)1]2表2下游部分的水質(zhì)
目I測定值I序號I項目I測定值
1臭和味無異臭異味6 葉綠素a (mg/L)0.002
2總磷(mg/L)0. IIこ透明度(m)彡4
3總氮(mg/L)0. 188 藻類(個/L)8. 5XIO4
4渾濁度(NTU) <39こ細(xì)菌總數(shù)(個/LX4. OXIO3
5]C0DCr (mg/L)]l5]l0 1 度(倍)g對比表I和表2不難發(fā)現(xiàn)，下游部分8的河水水質(zhì)有了較為明顯的改善，不僅渾濁度顯著降低，沒有了臭味，而且總氮、總磷、C0D、色度、藻類和細(xì)菌數(shù)量都有較大幅度的降低。采用納米催化電解機(jī)3具有如下突出效果，通過覆蓋于陽極表層的納米涂層的電催化作用，降低電解的過電位，從而使水在較低的電壓條件下電解，產(chǎn)生初生態(tài)的氧、羥基、氯和初生態(tài)的氫，有效殺滅水中的細(xì)菌、藻類和浮游生物，快速降低水中的總氮、總磷、C0D、色度、濁度、臭味等污染指數(shù)，凈化水質(zhì)。實施例ニ參照圖2，本實施例與上述實施例一的方法相同，結(jié)構(gòu)也基本相同，其主要區(qū)別在于，本實施例有兩組對應(yīng)的納米催化電解機(jī)3’和水泵4’組成(當(dāng)然，每個納米催化電解機(jī)3’也可同時與多個水泵4’連接)，本實施例的浄化速率更高。另外，實際應(yīng)用中，可根據(jù)富營養(yǎng)化河流的實際流量來確定納米催化電解機(jī)3’的數(shù)量。上述僅為實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本實用新型進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本實用新型保護(hù)范圍的行為。·
權(quán)利要求1.富營養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于它包括將富營養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分的兩個水壩，它還包括水泵、電解機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和曝氣管，所述水泵的一端連接于上游的水體部分，另一端連接于電解機(jī)，所述電解機(jī)中的水排入兩水壩之間的中游部分，所述鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管連接，曝氣管埋設(shè)于中游部分的水中。
2.如權(quán)利要求I所述的富營養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于所述電解機(jī)為納米催化電解機(jī)，它的陽極采用表面覆蓋有晶粒為10_35nm的金屬氧化物涂層的鈦基板陽極；它的陰極為鈦陰極、鐵陰扱、鋁陰極、不銹鋼陰極、鋅陰扱、銅陰極、鎳陰扱、鉛陰極或石墨陰極中的ー種。
3.如權(quán)利要求2所述的富營養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于所述陽極和陰極之間的工作電壓為2 8V,電流密度為10 320mA/cm2。
4.如權(quán)利要求I所述的富營養(yǎng)化河流水質(zhì)浄化裝置，其特征在于所述水壩為橡膠壩或混凝土壩。
專利摘要本實用新型公開了一種富營養(yǎng)化河流水質(zhì)凈化裝置，它包括將富營養(yǎng)化河流攔截成上、中、下游部分的兩個水壩，它還包括水泵、電解機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和曝氣管，水泵的一端連接于上游的水體部分，另一端連接于電解機(jī)，電解機(jī)中的水排入兩水壩之間的中游部分，鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管連接，曝氣管埋設(shè)于中游部分的水中。本實用新型能直接安裝于河流中并直接凈化河水，不需要特意將河流引至預(yù)定的構(gòu)筑物中處理，它幾乎沒有對環(huán)境進(jìn)行改變，因此其對自然環(huán)境的影響較小，另外，本實用新型采用先電解后曝氣處理的方法，可有效抑制水中藻類的生長和水體的厭氧反應(yīng)，分解有機(jī)物，降低了水中的總氮、總磷和色度，除去了臭味，在較短的時間內(nèi)改善河流水質(zhì)、恢復(fù)水生態(tài)體系。
文檔編號C02F9/08GK202519121SQ201220164518
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者張世文, 江中央, 趙玉琴 申請人:波鷹(廈門)科技有限公司