黑臭河涌修复系统及其应用
阅读说明：本技术 黑臭河涌修复系统及其应用 (Black-odor river restoration system and application thereof ) 是由 李锐敬 陈益成 谢永新 雒怀庆 徐波 周文栋 干仕伟 杨炜雯 李志森 伦见强 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种黑臭河涌修复系统及其应用,涉及黑臭水体治理技术领域,所述黑臭河涌修复系统包括生态浮岛和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置,其中,所述生态浮岛通过浮岛平台对黑臭河涌水体中的污染物进行处理,电极电解装置用于对黑臭河涌中的底泥污染物进行电解去除。同时,生态浮岛还包括设置于水面上的电能控制系统,所述电能控制系统可以为黑臭河涌修复系统提供能源。上述黑臭河涌修复系统通过上述各单元的相互配合,可以在对黑臭河涌水体进行处理的同时,利用电解法降解底泥中的多种污染物,进而使水体处理和底泥电解的工艺相结合,实现了同步治理黑臭河涌上覆水体及底泥的技术效果。(The invention provides a black and odorous river restoration system and application thereof, and relates to the technical field of black and odorous water treatment. Simultaneously, ecological chinampa still includes the electric energy control system who sets up on the surface of water, electric energy control system can provide the energy for black and odorous river surge repair system. The black-odor river restoration system can degrade various pollutants in the bottom mud by using the electrolytic method while processing the black-odor river water body through the mutual matching of the units, so that the water body processing and bottom mud electrolysis processes are combined, and the technical effect of synchronously treating the black-odor river overlying water body and the bottom mud is realized.)
技术领域
本发明涉及黑臭水体治理
技术领域
，尤其是涉及一种黑臭河涌修复系统及其应用。背景技术
目前黑臭水体的处理技术主要采用的是物理技术、生物及生态处理技术相结合的工艺，其中物理技术主要控源截污、底泥疏浚与修复、强化曝气以及活水循环技术等。生物及生态处理技术主要包括人工湿地、生态浮岛、微生物菌剂技术等。其中生态浮岛在黑臭水体治理中应用广泛，传统的生态浮岛存在污染物去除率较低，易受环境影响处理效果不稳定的问题，而通过增加物理化学技术来强化生态浮岛，可有效提升生态浮岛的黑臭水体治理效果。
例如，现有的技术方案中采用了铁碳填料与微生物菌剂制成土工布袋，同时在水体及底泥设置若干曝气管道的方式进行水体及底泥的同步修复，利用铁碳填料的微电解效果与微生物菌剂的生化降解作用同步去除底泥及上覆水体的氮磷等主要污染物，实现黑臭水体净化。但上述黑臭水体处理技术主要存在以下几个缺点：首先，现有的技术方案中，铁碳和微生物菌剂混合在土工布袋中，经过一段时间的反应，产生的铁泥等絮凝物会影响土工布袋的透过性，不利于菌剂与污染物的接触，导致其水体黑臭的稳定性较弱，第二点是，需布置多个土工布袋并架设曝气管道，工程量较大，同时还需定期进行管道的维护和布袋的更换，由于管道布置在底泥附近，维护成本较高。第三，微生物菌剂价格昂贵，同时是易耗材料，使河涌整体的治理成本较高。
针对现有技术方案中存在的问题，研究开发一种高效稳定的黑臭河涌水体及底泥同步修复的方法，变得十分必要和迫切。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种黑臭河涌修复系统，所述黑臭河涌修复系统可以在对黑臭河涌水体进行处理的同时，利用电解法降解底泥中的多种污染物，进而使水体处理和底泥电解的工艺相结合，实现了同步治理黑臭河涌上覆水体及底泥的技术效果。
本发明的第二目的在于提供一种黑臭河涌修复系统的应用，所述黑臭河涌修复系统可以广泛应用于黑臭河涌水体及底泥同步修复处理的过程中。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供的一种黑臭河涌修复系统，所述修复系统包括：生态浮岛和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置；
其中，所述生态浮岛主要由设置于水面上的电能控制系统和设置于水体中的浮岛平台组成；
所述生态浮岛通过垂直设置的控制杆与电极电解装置连接。
进一步的，所述电能控制系统包括太阳能电池板和储能控制模块；
所述太阳能电池板、储能控制模块和控制杆电连接。
进一步的，所述浮岛平台位于水体中，并由上至下依次设置有水生植物层、填料层和紫外光催化反应层；
所述水生植物层、填料层和紫外光催化反应层沿防水接线柱方向自上而下分层设置，所述防水接线柱与电能控制系统电连接；
优选地，所述防水接线柱垂直设置于浮岛平台的中心，且与控制杆相连接。
进一步的，所述填料层所述填料层为双层结构，其中，上层填料为沸石，下层填料为碳纤维生态草；
优选地，所述沸石的粒径为6～10nm；
优选地，所述填料层外还设置有防护网；
优选地，所述填料层中还垂直设置有透气帽。
进一步的，所述水生植物层种植于填料层上；
优选地，所述水生植物层种植的水生植物包括菖蒲、千屈菜、风车草、红黄美人蕉中的至少一种。
进一步的，所述紫外光催化反应层包括紫外灯组、光催化剂板以及支撑框架；
所述紫外灯组、光催化剂板固定在支撑框架上，并沿水流方向平行交错布置；
所述支撑框架周边设有若干排水槽。
更进一步的，所述光催化剂板主要由TiO2纳米金属氧化物或ZnO纳米金属氧化物中的一种制得。
进一步的，所述电极电解装置主要由若干对的电极对组成，所述电极电解装置通过电线与电能控制系统电连接。
优选地，所述电极对为针电极对，相邻针电极间的间距为1～3cm。
更进一步的，所述电极电解装置还设置有监测传感器，用于实时反馈底泥主要污染指标。
本发明提供的一种上述黑臭河涌修复系统在黑臭河涌水体及底泥同步修复处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的黑臭河涌修复系统，所述黑臭河涌修复系统包括生态浮岛和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置，其中，所述生态浮岛通过浮岛平台对黑臭河涌水体中的污染物进行处理，电极电解装置用于对黑臭河涌中的底泥污染物进行电解去除，所述生态浮岛通过垂直设置的控制杆与电极电解装置连接。同时，生态浮岛还包括设置于水面上的电能控制系统，所述电能控制系统可以为黑臭河涌修复系统提供能源。上述黑臭河涌修复系统通过上述各单元的相互配合，可以在对黑臭河涌水体进行处理的同时，利用电解法降解底泥中的多种污染物，进而使水体处理和底泥电解的工艺相结合，实现了同步治理黑臭河涌上覆水体及底泥的技术效果。
本发明提供的黑臭河涌修复系统可以广泛应用于黑臭河涌水体及底泥同步修复处理的过程中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的黑臭河涌修复系统整体结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的黑臭河涌修复系统的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的黑臭河涌修复系统的细节结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的黑臭河涌修复系统的浮岛平台结构示意图；
图5为本发明实施例1提供的黑臭河涌修复系统中水生植物层的剖面图；
图6为本发明实施例1提供的黑臭河涌修复系统中紫外光催化反应层的剖面图；
图7为本发明实施例1提供的电极电解装置结构示意图。
图标：1-生态浮岛；2-电极电解装置；11-电能控制系统；12-浮岛平台；3-控制杆；111-太阳能电池板；112-储能控制模块；121-水生植物层；122-填料层；123-紫外光催化反应层；124-防水接线柱；1221-上层填料；1222-下层填料；1223-防护网；1224-透气帽；1231-紫外灯组；1232-光催化剂板；1233-支撑框架；21-电极对；22-监测传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为了有助于更清楚的理解本发明，现通过具体的实施例对本发明进行详细的介绍。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的一个方面，一种黑臭河涌修复系统，所述修复系统包括：生态浮岛1和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置2；
其中，所述生态浮岛1主要由设置于水面上的电能控制系统11和设置于水体中的浮岛平台12组成；
所述生态浮岛1通过垂直设置的控制杆3与电极电解装置2连接。
本发明提供的黑臭河涌修复系统，所述黑臭河涌修复系统包括生态浮岛1和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置2，其中，所述生态浮岛1通过浮岛平台12对黑臭河涌水体中的污染物进行处理，电极电解装置2用于对黑臭河涌中的底泥污染物进行电解去除，所述生态浮岛1通过垂直设置的控制杆3与电极电解装置2连接。同时，生态浮岛1还包括设置于水面上的电能控制系统11，所述电能控制系统11可以为黑臭河涌修复系统提供能源。上述黑臭河涌修复系统通过上述各单元的相互配合，可以在对黑臭河涌水体进行处理的同时，利用电解法降解底泥中的多种污染物，进而使水体处理和底泥电解的工艺相结合，实现了同步治理黑臭河涌上覆水体及底泥的技术效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述电能控制系统11包括太阳能电池板111和储能控制模块112；
作为一种优选的实施方式，上述电能控制系统11包括太阳能电池板111和储能控制模块112，所述太阳能电池板111可以将太阳能转化为电能并储存在储能控制模块112中，进而为系统运行提供电能。
优选地，所述太阳能电池板111、储能控制模块112和控制杆3电连接，为控制杆3提供动能，进而将电极电解装置2插入到底部淤泥中。
在本发明的一种优选实施方式中，所述浮岛平台12位于水体中，并由上至下依次设置有水生植物层121、填料层122和紫外光催化反应层123；
所述水生植物层121、填料层122和紫外光催化反应层123沿防水接线柱124方向自上而下分层设置，所述防水接线柱124与电能控制系统11电连接；
作为一种优选的实施方式，上述防水接线柱124内部设置有电线，所述电线用于将电能控制系统11与紫外光催化反应层123和电极电解装置2相连通。
在上述优选实施方式中，所述防水接线柱124垂直设置于浮岛平台12的中心，且与控制杆3相连接。
优选地，所述储能控制模块112的底部连通防水接线柱124。
在本发明的一种优选实施方式中，所述填料层所述填料层122为双层结构，其中，上层填料1221为沸石，下层填料1222为碳纤维生态草；
作为一种优选的实施方式，上述上层填料1221沸石可以用于固定水生植物，同时设置下层填料1222碳纤维生态草，为微生物提供丰富的生长空间，可提升污染物生物降解的效率。
优选地，所述沸石的粒径为6～10nm；
在本发明的一种优选实施方式中，所述填料层122外还设置有防护网1223；
作为一种优选的实施方式，上述填料层122外设置有防护网1223降低水体中的大体积污染物及鱼类等水生生物进入填料层，提升填料的使用寿命。
所述填料层122中还垂直设置有透气帽1224，用于为填料层提供氧气，进而是水生生物更好的生长。
在本发明的一种优选实施方式中，所述水生植物层121种植于填料层122上；
优选地，所述水生植物层121种植的水生植物包括菖蒲、千屈菜、风车草、红黄美人蕉中的至少一种。
在本发明的一种优选实施方式中，所述紫外光催化反应层123包括紫外灯组1231、光催化剂板1232以及支撑框架1233；
所述紫外灯组1231、光催化剂板1232固定在支撑框架1233上，并沿水流方向平行交错布置；
所述支撑框架1233周边设有若干排水槽。
作为一种优选的实施方式，上述紫外光催化反应层123可以在紫外光催化作用下降解主要恶臭物质，消除黑臭；同时，紫外灯组1231、光催化剂板1232在支撑框架1233上沿水流方向平行交错布置，可以有效提升水体的光催化效率。
在上述优选实施方式中，所述光催化剂板1232主要由TiO2纳米金属氧化物或ZnO纳米金属氧化物中的一种制得。
在本发明的一种优选实施方式中，所述电极电解装置2主要由若干对的电极对21组成，所述电极电解装置2通过电线与电能控制系统11电连接。
优选地，所述电极对21为针电极对，相邻针电极间的间距为1～3cm。
在上述优选实施方式中，所述电极电解装置2还设置有监测传感器22，用于实时反馈底泥主要污染指标。
作为一种优选的实施方式，上述电极电解装置2还设置有监测传感器22，可实时反馈不同深度水体及底泥的各污染指标情况。
以下结合实施例和附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
如图1和图2所示，一种黑臭河涌修复系统，所述修复系统包括：生态浮岛1和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置2；
其中，所述生态浮岛1主要由设置于水面上的电能控制系统11和设置于水体中的浮岛平台12组成；
所述生态浮岛1通过垂直设置的控制杆3与电极电解装置2连接。
上述黑臭河涌修复系统包括生态浮岛1和设置于黑臭河涌底部淤泥中的电极电解装置2，其中，所述生态浮岛1通过浮岛平台12对黑臭河涌水体中的污染物进行处理，电极电解装置2用于对黑臭河涌中的底泥污染物进行电解去除，所述生态浮岛1通过垂直设置的控制杆3与电极电解装置2连接。同时，生态浮岛1还包括设置于水面上的电能控制系统11，所述电能控制系统11可以为黑臭河涌修复系统提供能源。上述黑臭河涌修复系统通过上述各单元的相互配合，可以在对黑臭河涌水体进行处理的同时，利用电解法降解底泥中的多种污染物，进而使水体处理和底泥电解的工艺相结合，实现了同步治理黑臭河涌上覆水体及底泥的技术效果。
如图3所示，作为一种优选的实施方式，上述电能控制系统11包括太阳能电池板111和储能控制模块112，所述太阳能电池板111可以将太阳能转化为电能并储存在储能控制模块112中，进而为系统运行提供电能。
优选地，所述太阳能电池板111、储能控制模块112和控制杆3电连接，为控制杆3提供动能，进而将电极电解装置2插入到底部淤泥中。
参见图3，在本实施例的一种优选实施方式中，所述浮岛平台12位于水体中，并由上至下依次设置有水生植物层121、填料层122和紫外光催化反应层123；所述水生植物层121、填料层122和紫外光催化反应层123沿防水接线柱124方向自上而下分层设置，所述防水接线柱124与电能控制系统11电连接；
优选地，上述防水接线柱124内部设置有电线，所述电线用于将电能控制系统11与紫外光催化反应层123和电极电解装置2相连通。
继续参见图3，在上述优选实施方式中，所述防水接线柱124垂直设置于浮岛平台12的中心，且与控制杆3相连接。
优选地，所述储能控制模块112的底部连通防水接线柱124。
参见图4，作为一种优选的实施方式，所述填料层所述填料层122为双层结构，上述上层填料1221沸石可以用于固定水生植物，同时设置下层填料1222碳纤维生态草，为微生物提供丰富的生长空间，可提升污染物生物降解的效率。
参见图4，作为一种优选的实施方式，上述填料层122外设置有防护网1223降低水体中的大体积污染物及鱼类等水生生物进入填料层，提升填料的使用寿命。
参见图4和图5，作为一种优选的实施方式，所述填料层122中还垂直设置有透气帽1224，用于为填料层提供氧气，进而是水生生物更好的生长。
优选地，所述水生植物层121种植于填料层122上；所述水生植物层121种植的水生植物包括菖蒲、千屈菜、风车草、红黄美人蕉中的至少一种。
参见图4和图6，作为一种优选的实施方式，所述紫外光催化反应层123包括紫外灯组1231、光催化剂板1232以及支撑框架1233；上述紫外光催化反应层123可以在紫外光催化作用下降解主要恶臭物质，消除黑臭；同时，紫外灯组1231、光催化剂板1232在支撑框架1233上沿水流方向平行交错布置，可以有效提升水体的光催化效率。
在上述优选实施方式中，所述光催化剂板1232主要由TiO2纳米金属氧化物或ZnO纳米金属氧化物中的一种制得。
参见图7，在本发明的一种优选实施方式中，所述电极电解装置2主要由若干对的电极对21组成，所述电极电解装置2通过电线与电能控制系统11电连接。所述电极对21为针电极对，相邻针电极间的间距为1～3cm。
作为一种优选的实施方式，上述电极电解装置2还设置有监测传感器22，可实时反馈不同深度水体及底泥的各污染指标情况。
本实施例黑臭河涌修复系统的具体工作过程如下：
河涌黑臭废水自流入生态浮岛1，首先进入水生植物层121，在植物及其根系微生物作用下，去除COD、氮、磷等主要污染物；随后经过水生植物根系处理后，废水流入填料层122，进一步强化脱氮除磷；然后废水经填料层122处理后，进入下层紫外光催化模块，在紫外光催化作用下降解主要恶臭物质，消除黑臭；同时本申请通过控制杆3将黑臭河涌修复系统中的电极电解装置2插入底泥中对底部污泥中的有机物进行电解，实现底泥污染物的高效去除。从而实现了同步治理黑臭河涌上覆水体及底泥的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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