• / 11
  • 下載費用:30 金幣  

一種黑臭河湖原位生態修復技術集成系統及其控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610080305.7

申請日:

2016.02.05

公開號:

CN105481206A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):C02F 9/14變更事項:發明人變更前:請求不公布姓名變更后:趙小菲 其他發明人請求不公布姓名|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/14申請日:20160205|||公開
IPC分類號: C02F9/14 主分類號: C02F9/14
申請人: 元潤(北京)環保科技有限公司
發明人: 不公告發明人
地址: 100102北京市朝陽區幸福村1號樓1至6層101內1層117室
優先權:
專利代理機構: 代理人:
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201610080305.7

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.03.27|||2017.12.05|||2016.06.08|||2016.04.13

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,所述系統包括凈水微生物制劑、微納米推流曝氣機、攪拌機;生態草凈水單元、納米過濾凈水單元、監測控制中心;傳感器單元、無線網絡單元、太陽能光伏電站;所述凈水微生物制劑,用于吸收和礦化有機碳,有機氮,螯合重金屬,固定可溶性磷;所述微納米推流曝氣機,用于水體增氧、曝氣、推流、投放所述凈水微生物制劑實現氣泡的納米化;所述監測控制中心,實現水質指標的在線監測;并根據水質變化自動修正控制命令。本發明打破了傳統治污只治水的觀念,獲得了突破性的成果,在短時間內能迅速恢復河流、湖泊、淺海的自身凈化能力,激活生物鏈體系,形成水生態良性循環,達到根治污水的目的。本發明還公開了一種基于黑臭河湖原位生態修復技術集成系統的控制方法。

權利要求書

1.黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,包括凈水微生物制劑、微納米推流曝氣機、攪
拌器;生態草凈水單元、納米過濾凈水單元、監測控制中心;傳感器單元、無線網絡單元、
太陽能光伏電站,其特征為:
所述凈水微生物制劑,用于吸收和礦化有機碳,有機氮,螯合重金屬,固定可溶性磷;
所述微納米推流曝氣機,用于水體增氧、曝氣、推流、投放所述凈水微生物制劑實現氣
泡的納米化;
所述生態草凈水單元,用于吸收、吸附、截留水中溶解態和懸浮態污染物,并為多種微
生物、藻類和微型動物的生長、繁殖提供著生、附著或穴居條件,最終在載體上形成薄層的
具有強凈化活性功能的生物膜薄層;
所述納米過濾凈水單元,作為吸附材料,用于被污染水體金屬離子及硫化氫、二氧化硫
等酸性氣體的處理;
所述監測控制中心,能夠通過中轉節點控制最低層的傳感器節點,實現水質指標的在線
監測;并根據水質變化自動修正控制命令;
所述無線網絡單元,監測控制中心可以通過該無線網絡單元控制中轉節點及其下級傳感
器節點,實現水體指標監測與圖像采集;
所述太陽能光伏電站,為潛水納米推流增氧機提供能量,所述太陽能光伏電站中的光伏
組件和蓄電池容量能夠保證潛水納米推流增氧機連續多日陰雨天的使用。
2.根據權利要求1所述的黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,其特征為:所述水質指
標包括水體溫度、PH值、COD、TN、NH4-N、TP。
3.根據權利要求1所述的黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,其特征為:所述無線網
絡單元還具有用戶登錄及監測項目選擇、實時數據顯示、歷史數據查詢功能的操作顯示界面。
4.根據權利要求1所述的黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,其特征為:所述太陽能
光伏電站為并網型光伏電站。
5.根據權利要求4所述的黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,其特征為:所述并網型
光伏電站的光伏組件采用漢能生產的柔性CIGS組件。
6.根據權利要求1-5任一所述的黑臭河湖原位生態修復技術集成系統的控制方法,其
特征為,包括如下步驟:
步驟1、投加先鋒菌種及除臭組合菌,此類菌劑耐污能力強,可在高濃度污水中生存,
繁殖速度快,可以起到快速降解有機質,降低COD,消除臭味的作用;此步驟溶解氧要求在
2-5mg/L;當COD去除率達到85%時,進入步驟2;
步驟2、投加脫氮組合菌劑和控磷組合菌劑,能夠實現水體的快速脫氮除磷,當氨氮去
除率達到90%時,進入步驟3;
步驟3、投加控磷組合菌劑及絮凝微生物制劑,強化除磷,當總磷去除率達到80%時,進
入步驟4;
步驟4、投加貧營養有機礦化系列菌劑,在較低濃度污水中進一步降低水體COD及氮磷
污染物,使水質中的氨氮、總磷、COD指標最終達到地表III類水標準。
7.根據權利要求6所述的控制方法,其特征為,在所述步驟2階段,其溶解氧要求在
0-2mg/L左右。
8.根據權利要求6所述的控制方法,其特征為,在所述步驟3階段中,其溶解氧要求在
0-2mg/L左右。
9.根據權利要求6所述的控制方法,其特征為,在所述步驟4階段中,最終使水質中的
氨氮、總磷、COD最終達到地表III類水標準。

說明書

一種黑臭河湖原位生態修復技術集成系統及其控制方法

技術領域

本發明涉及一種黑臭河湖治理技術,尤其適用于河湖、景觀水、淺海污染進行生態原位
修復治理的集成設備及其控制方法。

背景技術

由于社會經濟快速發展過程中的多種綜合原因,致使大量未經有效處理的工業廢水、淡
水產業、生活污水排入城市、鄉村的河流、湖泊及淺海等,造成水環境污染,河湖富營養化
和河道黑臭是我國城鄉水環境普遍現象。污水廠中水排放、人為活動、工業廢水、農業污染
等造成河流、湖泊、淺海水體水質惡化、生態系統遭受嚴重破壞。

國內目前治理污水的常規技術如:生物技術、化學技術、濕地技術等單一技術,均難以
起到綜合治理的效果。

發明內容

本發明提供的原位生態修復集成系統,是基于原位生態修復集成原理進行的點源污染治
理、面源污染控制、河道整治等多項創新技術的系統化集成創新,本質上是利用微生物的分
解能力,配以潛水納米推流曝氣增氧技術、固定化載體技術為微生物菌種提供良好的生存環
境,加速污染物向終產物的轉化,使其進入地球生物化學循環。微生物的引入可以增加水中
的生物多樣性,最終使水體的各級營養結構趨于穩定并保持平衡。

本發明黑臭河湖原位生態修復技術集成系統如下:

黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,包括凈水微生物制劑、微納米推流曝氣機、攪拌
器;生態草凈水單元、納米過濾凈水單元、監測控制中心;傳感器單元、無線網絡單元、太
陽能光伏電站;其特征為:

所述凈水微生物制劑,用于吸收和礦化有機碳,有機氮,螯合重金屬,固定可溶性磷;

所述微納米推流曝氣機,用于水體增氧、曝氣、推流、投放所述凈水微生物制劑實現氣
泡的納米化;

所述生態草凈水單元,用于吸收、吸附、截留水中溶解態和懸浮態污染物,并為多種微
生物、藻類和微型動物的生長、繁殖提供著生、附著或穴居條件,最終在載體上形成薄層的
具有強凈化活性功能的生物膜薄層,該生物膜薄層厚約2毫米;

所述納米過濾凈水單元,作為吸附材料,用于被污染水體金屬離子及硫化氫、二氧化硫等
酸性氣體的處理;

所述監測控制中心,能夠通過中轉節點控制最低層的傳感器節點,實現水質指標的在線
監測;并根據水質變化自動修正控制命令;

所述無線網絡單元,監測控制中心可以通過該無線網絡單元控制中轉節點及其下級傳感
器節點,實現水體指標監測與圖像采集;

所述太陽能光伏電站,為微納米推流曝氣機提供能量,所述太陽能光伏電站中的光伏組
件和蓄電池容量能夠保證微納米推流曝氣機連續多日陰雨天的使用。

優選為:所述水質指標包括水體溫度、PH值、COD、TN、NH4-N、TP。

優選為:所述無線網絡單元還具有用戶登錄及監測項目選擇、實時數據顯示、歷史數據
查詢等功能的操作顯示界面。

優選為:所述太陽能光伏電站為并網型光伏電站。

優選為:所述并網型光伏電站的光伏組件采用漢能生產的柔性CIGS組件。

本發明基于上述黑臭河湖原位生態修復技術集成系統所采用的技術方法如下:

步驟1、投加先鋒菌種及除臭組合菌,此類菌劑耐污能力強,可在高濃度污水中生存,
繁殖速度快,可以起到快速降解有機質,降低COD,消除臭味的作用。該階段溶解氧要求在
2-5mg/L。當COD去除率達到85%時,進入步驟2。

步驟2、投加脫氮組合菌劑和控磷組合菌劑,能夠實現水體的快速脫氮除磷,當氨氮去
除率達到90%時進入步驟3。

步驟3、投加控磷組合菌劑及絮凝微生物制劑,強化除磷,當總磷去除率達到80%時進入
步驟4。

步驟4、投加貧營養有機礦化系列菌劑,在較低濃度污水中進一步降低水體COD及氮磷
污染物,使水質中的氨氮、總磷、COD最終達到地表III類水標準。

優選為:所述步驟2階段中,其溶解氧要求在0-2mg/L左右;

優選為:所述步驟2階段中,其溶解氧要求在0.8mg/L;

優選為:所述步驟3階段中,其溶解氧要求在0-2mg/L左右;

優選為:所述步驟3階段中,其溶解氧要求在0.8mg/L;

優選為:所述步驟4階段中,最終使水質中的氨氮、總磷、COD最終達到地表III類水標準。

上述方案重點強調一點:在步驟2階段以及步驟3階段中,其溶解氧要求在0.8mg/L這個指
標是技術方案最優的,該溶解氧要求指標參數點的確定是本領域技術人員通過多年付出創造性
的勞動,從海量的實驗數據中得出的最佳結論:該參數點最能適于微生物制劑生存和繁殖的最佳環
境狀態,使其大量繁殖,達到氧化分解有機物的最高效率,以提高其氧化分解有機物的效率。

本發明打破了傳統治污只治水的觀念,獲得了突破性的成果,成功研發了一套綜合治理
黑臭河湖的科學方法和高科技產品,在短時間內能迅速恢復河流、湖泊、淺海的自身凈化能
力,激活生物鏈體系,形成水生態良性循環,達到根治污水的目的。該發明技術費用低、效
果穩定、對外界干擾少,無二次污染,具有綜合效益,可以從根本上加速水體營養物質的分
解轉化,提高河流湖泊的凈化效率。

本發明填補了我國該行業的空白,適應當前市場需求,符合環保產業發展方向,其經濟、
社會效益顯著,應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為本發明黑臭河湖原位生態修復技術集成系統框圖。

圖2為本發明黑臭河湖原位生態修復技術集成系統控制方法流程圖。

具體實施方式

參見附圖1-2。水體水質惡化的主要原因是有機質的大量注入,導致好氧分解加速,水體
很快出現缺氧狀態,從而使厭氧微生物占據優勢地位,可徹底降解污染物的好氧微生物減少,
作用被抑制。然而,有機質的厭氧分解,產生有機胺,醛類,丁酸,以及氨氣硫化氫等,這
些物質溢出水面,導致臭味的產生。容易導致水生生物死亡,形成惡性循環。這些臭氣對周
邊環境造成不良影響。自然條件下微生物對水體的自凈速度很慢,水體自凈的能力有限,長
期高負荷污染物的排入,必將導致水體水質惡化。因此,必須采取人為的強化措施才能加快
這一進程。復合微生物凈化技術,本質上是利用微生物的分解能力,配以納米曝氣增氧技術,
固定化微生物載體技術為微生物菌種提供良好的生存環境,加速污染物向終產物的轉化,使
其進入地球生物化學循環。微生物的引入可以增加水中的生物多樣性,最終使水體的各級營
養結構趨于穩定并保持平衡。

黑臭河湖原位生態修復技術集成系統,包括凈水微生物制劑、微納米推流曝氣機;生態
草凈水單元、納米過濾凈水單元、監測控制中心;傳感器單元、無線網絡單元、太陽能光伏
電站;所述凈水微生物制劑,用于吸收和礦化有機碳,有機氮,螯合重金屬,固定可溶性磷;
所述微納米推流曝氣機,用于水體增氧、曝氣、推流、投放所述凈水微生物制劑實現氣泡的
納米化;所述生態草凈水單元,用于吸收、吸附、截留水中溶解態和懸浮態污染物,并為多
種微生物、藻類和微型動物的生長、繁殖提供著生、附著或穴居條件,最終在載體上形成薄
層的具有強凈化活性功能的“生物膜”;所述納米過濾凈水單元,作為吸附材料,用于被污
染水體金屬離子及硫化氫、二氧化硫等酸性氣體的處理;所述監測控制中心,能夠通過中轉
節點控制最低層的傳感器節點,實現水質指標的在線監測;并根據水質變化自動修正控制命
令;所述無線網絡單元,監測控制中心可以通過該無線網絡單元控制中轉節點及其下級傳感
器節點,實現水體指標監測與圖像采集;所述太陽能光伏電站,為微納米推流曝氣機提供能
量,所述太陽能光伏電站中的光伏組件和蓄電池容量能夠保證微納米推流曝氣機連續多日陰
雨天的使用。

1、凈水微生物制劑

采用分離、篩選技術從自然界不同生態環境中分離出具有安全性高且可以高效降解、轉
化水體污染物的微生物,并優化其培養條件,采取高密度發酵工藝,獲得多種可工業化生產
的凈水微生物制劑。根據污染水體的特點,有機復配各類凈水微生物制劑,采用直接投放或
固定化的方式,對各類污染水體進行有針對性的處理。

現有技術中的凈水微生物制劑共10大系列,20余種,是特有的功能菌和本土菌結合使用,
短時間內消除有機負荷;吸收和礦化有機碳,有機氮,螯合重金屬,固定可溶性磷,使污水
轉化為水質優良的清潔水。

微生物菌種包括除臭組合菌、脫氮組合菌劑、控磷組合菌劑和貧營養有機礦化系列菌劑
等;所述的除臭組合菌可降解有機物,脫氮,脫硫,形成膠團;所述的脫氮組合菌主要功能
為脫氮,其對硝態氮和亞硝態氮轉化率分別達80%以上;所述的控磷組合菌劑可使水體中所
含的磷進入底泥,水體TP去除率達60.5~85.7%;所述的貧營養有機礦化系列菌劑對輕微污
染水體有較好的凈化作用;

微生物菌種在培馴和掛膜過程中,菌種的投加量為25-140ppm;當一次菌種的投加量大
于5公斤時,需進行活化操作;所述的活化操作,其活化溫度為20-30℃,活化時間為4-5小時,
所用的活化材料可以是紅糖、白糖、糖蜜等。

具有以下優勢:

(1)污染物的轉化過程不需要高溫、高壓,在溫和的條件下經過微生物和酶催化即可高效完
成,處理費用低廉;

(2)微生物具有來源廣、易培養、繁殖快、對環境適應性強等特性,在一定條件下加以馴化,
可使大多數有機物實現生物降解處理,應用面寬;

(3)微生物處理不僅能去除有機物、病原體、有毒物質,還能去除臭味、提高透明度、降低
色度等,處理效果良好;

(4)對環境影響小,不產生二次污染,遺留問題少;

(5)就地處理,操作簡便。

2、微納米推流曝氣機

該微納米推流曝氣機將水體增氧、曝氣、推流、投放微生物制劑、太陽能發電結合為一
體,實現了氣泡的納米化,可在水中停留24小時以上,較快地達到飽和溶氧狀態。該設備能
極大地增加充氧效率又能節約動力能源,為微生物菌種提供良好的生存環境,有效降低水體
有機物污染負荷,加速污染物向終產物的轉化,使其進入地球生物化學循環,最終使水體的
各級營養結構趨于穩定并保持平衡。經過射流器高速射出的液氣流在推流筒擴充作用下比射
流器射出的液氣流增大5-6倍;先進的控制系統可實現就地快捷簡便操作,也可遠程聯機操
作。能夠全自動投放微生物菌劑,替代加藥船的使用,適用于河道湖泊的水環境治理。

3、生態草凈水單元

該生態草凈水單元中的載體填料能吸收、吸附、截留水中溶解態和懸浮態污染物,并為
各類微生物、藻類和微型動物的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件,最終在載體
上形成薄層的具有很強凈化活性功能的“生物膜”。

該技術對氨氮、總磷和有機物的去除率都較高。本工藝單元凈化機理雖然是依靠微生物
的代謝來實現污染物的降解和轉移,但是其削減污染物效率卻遠高于單獨使用微生物制劑的
方法。若直接在水體中投加微生物,一方面會存在微生物量流失的問題,另一方面微生物在
沒有介質存在的情況下很難大量繁殖,致使整個降解的過程比較漫長,無法達到“局部強化”
的目的。因此,實施微生物凈化工藝要在投加微生物菌種的前期首先要定植微生物聚居、生
長和繁殖的載體。

目前國際上通用的生物膜載體主要選擇標準為:①載體的比表面積;②微生物掛膜的難
易程度和質量;③載體的使用壽命和抗逆性能;④自然水域中更要考慮載體的生物親和性和
環境安全性。根據以上選擇標準對現行各種載體材料進行比選后,工程微生物載體擇優選擇
仿生凈水草。利用仿生凈水草進行河水凈化是基于河水原有的自凈作用進行生物凈化的方法。
就如同河床中的沙石、水草一樣,在其表面附著生長的微生物與河水接觸,將河水中的有機
物污染物質氧化分解,從而達到凈化效果。

在水里設置仿生凈水草可以附著大量微生物,從而提高分解水中污染物質的能力。這些
微生物也成為環形蟲或水蚯蚓的食物,最終也被魚類捕食掉,通過這樣的食物鏈可以抑制污
泥的發生。這種類型是在水下懸掛安裝生物繩,適用于水位較深的河流、池塘等場所。根據
需要可以浮于水下不同深度。

4、納米過濾凈水單元

納米材料的結構由表面(界面)結構組元構成,粒徑介于原子團簇與常規粉體之間,一般
不超過100nm,與電子的德布羅意波長相當。粒徑越小的納米材料,其界面組元的比值越高,
低動量電子散射量越大。納米材料的界面組元中含有相當量的不飽和配位鍵、端鍵及懸鍵,
從而作為高效吸附材料逐步應用于國民經濟諸多領域。層板有序排列決定了納米材料孔隙結
構的特殊性,再加之表面活性中心的作用,使其具有優異的吸附性能。這一特點在對金屬離
子、酸性污染物的吸附過程中表現得尤為突出,將其作為吸附材料,用于被污染水體金屬離
子及硫化氫、二氧化硫等酸性氣體的處理,可得到顯著的環境效益。

5、監測控制中心

監測控制中心能夠通過中轉節點控制最低層的傳感器節點,實現水體溫度、PH值、COD、
TN、NH4-N、TP等水質指標的在線監測;中央控制系統根據水質變化自動修正工藝,真正實
現河湖治理與后期維護的全自動化;監測控制中心可以通過中國移動GPRS網絡控制中轉節點
及其下級傳感器節點實現水體指標監測與圖像采集。同時研發具有用戶登錄及監測項目選擇、
實時數據顯示、歷史數據查詢等功能的操作顯示界面。

6、太陽能光伏電站

光伏電站為離網型電站,光伏白天發的電儲存到蓄電池里,供微納米推流曝氣機電動機
白天和夜晚使用,光伏組件和蓄電池容量能夠保證連續三個陰雨天的使用。本離網型光伏電
站光伏組件采用漢能生產的柔性CIGS組件,組件具有輕、柔、薄等優點。由于負載為電動機,
屬于感性負載,因此光伏電站逆變器的容量設置較大,以滿足電動機啟動時的大電流。

本發明基于上述黑臭河湖原位生態修復技術集成系統所采用的技術方法如下:

第一階段投加先鋒菌種及除臭組合菌,此類菌劑耐污能力強,可在高濃度污水中生存,
繁殖速度快,可以起到快速降解有機質,降低COD,消除臭味的作用。該階段溶解氧要求在
2-5mg/L。當COD去除率達到85%時,進入第二階段。

第二階段投加脫氮組合菌劑和控磷組合菌劑,能夠實現水體的快速脫氮除磷,該階段溶
解氧要求在0-2mg/L左右,當氨氮去除率達到90%時進入第三階段。

第三階段投加控磷組合菌劑及絮凝微生物制劑,強化除磷,該階段溶解氧要求在0-2mg/L
左右,當總磷去除率達到80%時進入第四階段。

第四階段投加貧營養有機礦化系列菌劑,在較低濃度污水中進一步降低水體COD及氮磷
污染物,使水質中的氨氮、總磷、COD最終達到地表III類水標準。

本發明具有如下特點:

(1)首次在黑臭河湖治理上采用微生物凈化技術與微納米推流曝氣增氧技術、固定化微生物
載體技術相結合,從根本上加速水體營養物質的分解轉化,提高河流湖泊的凈化效率;污染
水體的治理技術費用低、效果好、對外界無干擾,無二次污染;

(2)微納米推流曝氣機,首次實現納米量級的氣泡微小化,納米氣泡可在水中停留24小時
以上,其停留時間是傳統產品的100倍之多;該設備極大地增加了充氧效率并且較大地節約
了動力能源;其先進的控制系統可實現就地快捷簡便操作,也可遠程聯機操作,實現全自動
運營;

(3)微納米推流曝氣機首次實現了曝氣、增氧、推流、投放微生物菌劑、太陽能發電等多
功能于一體;

(4)首次在河湖水質監測上采用基于物聯網的無線自動水質監測系統,可以實現24小時監
測,中央控制系統根據水質變化自動修正工藝,真正實現河湖治理與后期維護的全自動化;

(5)首次將太陽能發電技術應用于該技術增氧設備上。

在以上的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是以上描述僅是本發明
的較佳實施例而已,本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施,因此本發明不受
上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本發明技術方案范圍情
況下,都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾,
或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實
質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾,均仍屬于本發明技術方案保護的范
圍內。

關 鍵 詞:
一種 黑臭河湖 原位 生態 修復 技術 集成 系統 及其 控制 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種黑臭河湖原位生態修復技術集成系統及其控制方法.pdf
鏈接地址:http://www.rgyfuv.icu/p-6341750.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
山东11选5中奖结果走势图