本實用新型涉及河道水體治理
技術領域：
，具體涉及一種河道去除氨氮的異位處理裝置(EMT)。
背景技術：
：隨著我國水體排放標準的日益提高，人們已經不滿足于僅僅消除黑臭水體，對水體中氮磷含量的標準也有了硬性要求，而氨氮該如何有效的降解則是首要的難題。我國地表水環境質量標準中V類地表水的氨氮要求在2以下，雖然很多河道在治理后基本消除了黑臭，可是氨氮的含量還是很高，遠遠達不到國家V類水的標準。眾所周知，水中的氨氮含量過高易造成水體富營養化，引起藻類爆發。目前政府實施的截污納管以及對河道周邊群眾進行環保宣傳工作，只能從源頭上減少氨氮的含量，而河道本身的氨氮含量也有必要進行有效的降解。目前比較常見的河道氨氮去除技術包括構建水生動植物生態系統、投加微生物菌劑以及引流換水。其中構建水生動植物生態系統效率低，耗時長，對氣候要求高，季節性強，后期養護工作量大，不適合水質惡劣的河道；而將微生物菌劑投入河道以及引流換水，不僅工程量大，對人力物力耗費高，還容易對河道原有生態系統造成沖擊，引發二次污染，而且只能保證短期有效，無法持續長效。技術實現要素：為克服現有技術不足，本實用新型提供一種河道去除氨氮的異位處理裝置，結合高效生物載體技術、生物菌群馴化技術、微孔曝氣技術、高效節能技術以及河道治理工程技術等，進行復合、集成和優化，使得在不影響河道防洪排澇的情況下，具有投資少、占地面積小、節能環保、氨氮去除效率高、持久長效、無二次污染的多重功能。一種河道去除氨氮的異位處理裝置，包括：反應器本體，所述反應器本體內順水流方向依次為生物選擇區和生物反應區，所述生物反應區內填充生物填料；設于所述生物填料內部的折流通道；用于調控所述生物選擇區和生物反應區內溶氧濃度的曝氣系統；用于調控所述生物選擇區和生物反應區內溫度的溫控設備；用于監測所述生物選擇區內pH值的pH監測裝置；以及用于將所述生物選擇區和生物反應區內底泥排出的排泥系統。利用所述異位處理裝置進行河道水體氨氮去除的方法，包括如下步驟：將待處理河道原始底泥投放至生物反應區，投泥量為生物反應區容積的1/4～1/5，底泥含水率為95％～98％；連續進水直至反應器本體內高度7/10～4/5處，停止進水，調節pH為8.0～8.4，開啟曝氣系統和溫控系統，控制水溫在20～35℃，控制生物選擇區的DO為4.0～5.0mg/L，生物反應區內前半段DO為2.0～3.0mg/L、后半段DO為0～1.0mg/L，悶曝至出水氨氮低于2mg/L且生物填料掛膜飽滿后開始緩慢進水，保持穩定，根據出水氨氮濃度調節進水量，當出水氨氮低于2mg/L且進水量達到最大值時，馴化結束，保持持續進水。進一步地，悶曝時間為24h左右。根據出水氨氮調節進水量的具體操作為：當出水氨氮有所下降時，適當調大進水量，直至出水氨氮不再下降，每日檢測出水氨氮濃度，當出水氨氮低于2mg/L且進水量達到最大值時，馴化結束，保持持續進水。本實用新型的處理原理為：氨氮可以在有氧存在的情況下被微生物氧化成亞硝酸鹽，并進一步被氧化成硝酸鹽。本裝置通過生物選擇區篩選出需要的硝化菌進行培養，生物反應區的曝氣裝置、溫控設備以及適當的pH給硝化菌提供良好的外在生長環境，同時采用高效生物填料來附著更多的硝化菌，排泥系統可以排掉老化死掉的硝化菌。而折流式的流動方式可以讓硝化菌與河水中的氨氮充分反應。通過有針對性的馴化方法可以快速讓硝化菌生長繁殖，加快河道的氨氮降解。優選地，所述生物填料為聚氨酯海綿，所述聚氨酯海綿以邊長為5cm～20cm的正方體形式填充于生物反應區內。進一步優選地，單個正方體的比重為0.9～0.95、比表面積為800～1000㎡/m3、孔隙率≥97％。聚氨酯海綿本身為現有技術，可通過市購途徑獲得。本實用新型采用聚氨酯海綿為填料，并結合溫控設備、曝氣系統以及pH檢測儀對填料內溫度、溶氧濃度和pH等條件進行控制，有益于硝化菌的培養，同時在填料中設置折流通道和細化分區，每個區域內溶氧濃度分別控制。所述生物填料為高效聚氨酯生物海綿填料，單個模塊是邊長為5cm～20cm的正方體，填料比重為0.9～0.95，比表面積為800～1000㎡/m3，孔隙率≥97％。優選地，所述生物反應區內生物填料上方設置多空壓板所述生物反應區內且位于生物填料上方設置多孔壓板。多孔壓板固定生物填料，多孔壓板采用PE塑料隔板，隔板據下方底板的高度與裝置整體高度之比為0.3～0.5，隔板孔隙為3×3×3cm的正方體，隔板內壁厚度為2cm。在隔板之間填料填充率為80％～90％。優選地，所述生物反應區內設有一組第一擋板和一組第二擋板，第一擋板與反應器本體底板固定、與反應器本體頂板之間為過水通道，第二擋板與反應器本體頂板固定、與反應器本體底板之間為過水通道，且兩組擋板交錯布置以形成所述折流通道。進一步優選，所述生物選擇區與生物反應區之間由第一擋板與反應器本體頂板之間的過水通道連通。即生物選擇區和生物反應區的交界面處為所述第一擋板，水流進入生物反應區內時為下降流。更進一步優選，所述第二擋板的底端帶有一段逆水流方向彎折的彎折部，生物反應區內的曝氣管設于上升流區域內。裝置內設有折流擋板，引導水流方向，使裝置內水流呈折流式流動；第二擋板底端曲折，使上升區內曝氣充分。兩組擋板交錯布置將反應區劃分為上升區間與下降區間，優選地，上升區間與下降區間的體積比為2～4。進一步優選地，上層擋板(即第二擋板)彎折部的彎折角度為30～60°。生物反應區內水流通過擋板的流速為0.01～0.04m/s。進一步優選地，上層擋板(第二擋板)距下底板距離為10～40cm；下層擋板(第一擋板)距頂層距離為10～40cm。優選地，所述曝氣系統包括：納米曝氣機；分別設于生物選擇區、生物反應區前半段和生物反應區后半段內的三套曝氣支管，三套曝氣支管獨立配置流量控制閥；分別設于生物選擇區、生物反應區前半段和生物反應區后半段內的溶氧檢測儀；以及控制器，所有溶氧檢測儀接入該控制器，所述納米曝氣機及所有流量控制閥接入并受控于該控制器。生物反應區前半段和后半段均被第一隔板分隔為若干個區域，優選地，前半段和后半段區域數量設置相當，進一步地，前半段和后半段各為2～4個分隔區域。本實用新型中曝氣方式選用較高氧轉移效率的納米曝氣，納米曝氣的氧氣傳送比率≥80％。本實用新型的曝氣裝置通過DO反饋控制系統(即溶氧檢測儀和控制器)來調節曝氣量，控制生物選擇區內DO為4.0～5.0mg/L；針對硝化菌生長代謝特性，控制生物反應區前半段的DO分別為：3.0～4.0mg/L，后半段DO為0～2.0mg/L，其中生物反應區內前半段與后半段的體積之比為1～1.5。優選地，所述溫控設備包括：加熱裝置；分別設于所述生物選擇區和生物反應區內的溫度傳感器；以及控制器，所有溫度傳感器接入該控制器，所述加熱裝置接入并受控于該控制器。進一步優選地，所述加熱裝置為均勻分布于所述反應器本體底部的加熱棒。進一步優選地，所述反應器本體的頂板為吸熱板；所述反應器本體的側壁為儲能板。吸熱板為內部安裝吸熱板芯、外部涂覆太陽能吸熱涂料的吸熱板；儲能板為相變潛能儲能材料制成的儲能板。通過溫控設備控制反應器本體內溫度為20～35℃，同時，本實用新型采用吸熱板作為反應器本體頂板，吸熱板是外面涂覆太陽能吸熱涂料的導熱板，該太陽能吸熱涂料為市場上的聚氨酯吸熱涂料，涂料輻射系數可達28％-49％，對太陽能的吸收率可達到80～90％，吸熱板內部安裝有吸熱板芯，將太陽能轉化為所需的熱能。反應器本體的四周為新型相變潛熱儲能材料，材料為多孔石墨基相變儲能復合材料，儲熱量為1000～2000kJ/㎡。平時能在升溫過程中儲存熱能，當裝置內溫度低于15℃時能主動釋放儲存的熱能；當冬季溫度太低且儲存的熱能不足時，開啟溫控設備。導熱板和儲能板的材料及制備方法本身均為現有技術。優選地，所述排泥系統包括：排泥泵，該排泥泵帶有定時控制器，該定時控制器接入并受控于控制器。生物選擇區和生物反應區內的每個隔區內均設有排泥泵，排泥泵由外接管將各個排泥系統連接起來一起排出，外接管距離地面20～50cm，管口直徑為50cm，設有人工控制閥門，管內有濾網，濾網圓孔直徑為3～4cm。本實用新型中曝氣系統、溫控設備和排泥系統所用控制器可以采用同一個控制器也可以分別采用，為節省成本，本實用新型采用同一個控制器。本實用新型所用控制器為本領域常規控制器，例如PLC控制等。優選地，所述生物選擇區內pH通過投加NaHCO3和稀鹽酸，并結合在線pH監測控制在8.0～8.4。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：(1)本實用新型將聚氨酯海綿填料應用于河道水體的處理裝置中，同時在填料中設置折流通道和細化分區，每個區域內溶氧濃度分別控制，各條件之間相互系統，共同促進，提高水體氨氮去除效果。(1)氨氮去除效率高。以前的技術氨氮去除率很難達到50％，通過該異位處理裝置，在HRT達到2h左右，氨氮去除率可高達90％以上。(2)占地面積小，節能環保，無二次污染。相比構建水生動植物生態系統以及引水工程等耗時長、效率低、投資大的一些措施，本實用新型占地面積小，采用新型節能材料，通過硝化菌對河水中氨氮的降解來達到去除氨氮的目的，沒有二次污染。(3)投資少，運行費用低，可持續長效。本實用新型所需設備簡單，投入費用少。裝置可自由調控運行時間，運行功率低，無噪音污染，一旦啟動無需人員守護，可以長期有效的降解河道中的氨氮。附圖說明圖1是本實用新型結構示意圖。圖中所示附圖標記如下：1-反應器本體2-生物選擇區3-進水口4-生物反應區5-吸熱板6-第一擋板7-第二擋板8-填料9-多孔壓板10-出水口11-排泥口12-溫控設備13-曝氣系統14-排泥系統具體實施方式如圖1所示，一種河道除去氨氮的異位處理裝置，包括反應器本體1，反應器本體1的四周為儲能板，頂蓋為吸熱板5，反應器本體內順水流方向依次為生物選擇區2和生物反應區4，生物反應區內填充生物填料8，生物填料上方設置多空壓板9，多孔壓板距離底板的高度與裝置總體高度比為0.3～0.5，進水口3設置在生物選擇區2上，出水口10設置生物反應區末端填料上方。生物反應區4內設置兩組擋板，一組第一擋板6和一組第二擋板7，第一擋板固定在反應器本體內底板上、與頂板之間形成過水通道，第二擋板固定在頂板上、與底板之間形成過水通道，生物選擇區2和生物反應區4的界面處為第一擋板，第一擋板和第二擋板交錯布置在生物反應區內形成折流通道，水流以下降流進入生物反應區內，每個第二擋板的下端向鄰近該第二擋板的下降流區域側彎折形成一段彎折部，彎折部的彎折角度為30～60°，每兩塊第一擋板之間被一塊第二擋板分隔為下降區和上升區，上升區和下降區的體積比為2～4。生物選擇區內設置pH監測儀，根據實時監測的pH值向生物選擇區內投加藥劑，調節生物選擇區內的pH為8.0～8.4。反應器本體配置曝氣系統13、溫控設備12和排泥系統14，三套系統均由一套控制系統控制，控制系統采用控制器，控制器采用常規的PLC控制器即可。曝氣系統包括一臺納米曝氣機，該納米曝氣機可直接采用市售產品，生物選擇區內和生物反應區內的所有上升流區域內均設置曝氣支管，每個區域內的曝氣支管分別通過對應的管路與納米曝氣機相連，每一個連接對應曝氣支管和納米曝氣機的管路上均設置流量控制閥，即生物選擇區和生物反應區內的每個上升流區域內的曝氣支管的曝氣量均獨立控制，生物選擇區內和生物反應區內的每個上升流區域內均設置溶氧檢測儀，所有的溶氧檢測儀接入控制器內，所有的流量控制器及納米曝氣機均接入并受控于控制器。溶氧檢測儀在圖中未示出，可固定與反應器被踢的頂板、側壁或擋板上，探頭伸入水體內。溶氧檢測儀將各區域內的實時溶氧濃度反饋給控制器，控制器根據接收到的溶氧濃度數據實時調控各區域流量控制閥的流量，保證生物選擇區的溶氧濃度為4.0～5.0mg/L，生物反應區前半段(即圖中Ⅰ所示區間)溶氧濃度為2.0～3.0mg/L、后半段(即圖中Ⅱ所示區間)溶氧濃度為0～1.0mg/L。溫控設備包括均勻分布于反應器本體底部的加熱棒、以及分別設于生物選擇區和生物反應區內每兩個第一擋板之間區域內的溫度傳感器，所有溫度傳感器接入上述控制器內，所有加熱棒接入并受控于上述控制器。溫度傳感器在圖中未示出，可固定與反應器被踢的頂板或側壁上或擋板上，探頭伸入水體內，溫度傳感器將檢測的溫度信息傳輸給控制器，控制器根據接收到的溫度信息調控各加熱棒的加熱溫度，保證整個反應本體內溫度為20～35℃。排泥系統包括設置在生物選擇區及生物反應區內沒兩個第一擋板之間區域內的多個排泥泵，連接所有排泥泵的排泥管，所有污泥匯總后由排泥口11排出，每個排泥泵設置定時控制器，所有定時控制器接入并受控于上述控制器。本實用新型的工作方式如下：將原始河道底泥投放至生物反應區，投泥量為裝置箱體的1/4～1/5，底泥含水率為95％～98％。連續進水直至裝置箱體高度的4/5左右，停止進水，調節pH為8.0～8.4，開啟溫控設備，控制水溫在20～35℃，開啟曝氣裝置，控制生物選擇區的DO為4.0～5.0mg/L，生物反應區曝氣區間Ⅰ、Ⅱ的DO分別為2.0～3.0mg/L、0～1.0mg/L。悶曝24h，待出水氨氮低于2mg/L，且高效生物填料掛膜飽滿后，開始緩慢進水，保持穩定。當出水氨氮有所下降時，適當調大進水量，直至出水氨氮不再下降。每日檢測出水氨氮濃度，當出水氨氮低于2mg/L且進水量達到最大值時，馴化結束，保持持續進水。每年排泥2～3次，排掉老化污泥，保證污泥活性。實施例1在臺州市路橋區路北街道洋葉涇通過試運行該裝置進行生態修復，洋葉涇位于臺州市路橋區路北街道，屬南官河水系，呈南北走向，北起騰達路，南至南官河，全長約730米，寬約12-17米，平均水深約1.5米，治理河面面積約11100㎡，水質為劣五類水。2016年4月在源頭與中間段分別放置一臺該異位處理裝置，通過短期的馴化培養后，裝置持續運行三個月，已有了明顯的效果，氨氮指標詳見下表：表1洋葉涇治理前后水質對比一覽表pH氨氮(mg/L)治理前平均水質7.0215.73治理后平均水質7.181.28實施例2在上虞東關街道后濠湖某點位進行實驗，后濠湖位于紹興市上虞東關街道，周邊居民生活污水排放嚴重，雖然經過截污納管，但是原有水質仍然惡劣，經檢測為劣五類水。2016年6月放置2臺該異位處理裝置在后濠湖的兩端，經過裝置三個月的持續運行，已有了明顯的效果，氨氮指標詳見下表：表2后濠湖治理前后水質對比一覽表pH氨氮(mg/L)治理前平均水質6.5120.78治理后平均水質7.321.55實施例3在杭州市余杭區計家壩港選取某處實驗河段，計家壩港位于余杭區仁和街道雙陳村，長940m，寬約10-15m，平均水深1m，河道水面面積約10000平方米，河水為劣五類水。2016年8月測得河道內河水氨氮為21.8mg/L，將本實用新型裝置置于計家壩港某段，經過1周的調試，設備出水穩定，出水氨氮低于2mg/L；經過裝置一個月的持續運行，河水整體氨氮下降到了8mg/L。實驗證明，該實用新型裝置效果顯著，是可行的。取原始氨氮為10mg/L的河水3L，分別加入不同的填料，并都加入少量的硝化菌，測試其在曝氣后的氨氮值(單位mg/L)，結果如表3所示：表3以上所述僅為本實用新型專利的具體實施案例，但本實用新型專利的技術特征并不局限于此，任何相關領域的技術人員在本實用新型的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實用新型的專利范圍之中。當前第1頁1 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