一种分区脱氮的人工浮岛设计制造技术

本发明专利技术公开了一种分区脱氮的人工浮岛设计，其包括不锈钢骨架、碳素纤维填料、曝气系统、监测控制系统、加药系统、太阳能供电系统和聚乙烯浮筒；所述不锈钢骨架的四脚上焊接分层结构的作为药剂释放点和氧气释放点的不锈钢管；所述不锈钢骨架上布置有加药系统、监测控制系统、曝气系统和太阳能供电系统，所述不锈钢骨架下方悬挂碳素纤维填料，所述碳素纤维填料下方悬挂平衡锤，所述不锈钢骨架上还设置有加药、监测复合管和溶解氧、pH值监测管。本发明专利技术通过监测控制系统，及时调控水体环境，以为水中的微生物提供适宜的生存环境，在外加生物药剂的促进下，加速仿生水草上生物膜的形成，从而有效地对水中污染物进行脱除。

Design of an artificial floating island for denitrification

The invention discloses an artificial floating island design for zonal denitrification, which comprises a stainless steel skeleton, a carbon fiber filler, an aeration system, a monitoring and control system, a dosing system, a solar power supply system and a polyethylene float; the four legs of the stainless steel skeleton are welded with a layered structure as a pharmaceutical release point and an oxygen release point. The stainless steel pipe is arranged on the stainless steel skeleton with a dosing system, a monitoring control system, an aeration system and a solar power supply system. The carbon fiber filler is suspended under the stainless steel skeleton, and a balance hammer is suspended under the carbon fiber filler. The stainless steel skeleton is also provided with a dosing, a monitoring composite pipe and dissolved oxygen. PH monitoring tube. By monitoring and controlling the water environment in time, the invention provides an appropriate living environment for the microorganisms in the water, accelerates the formation of biofilm on the biomimetic water grass under the promotion of the addition of biological agents, thereby effectively removing the pollutants in the water.

【技术实现步骤摘要】
一种分区脱氮的人工浮岛设计
本专利技术属于河流原位修复
，具体涉及一种分区脱氮的人工浮岛设计。
技术介绍
随着我国经济的发展，目前我国河道、湖泊等水环境质量下降严重，水资源恶化不仅破坏了水生态系统，而且对人类的生存影响巨大。目前河流、湖泊的污染主要有重金属污染、氮源污染、磷污染、有机质污染等，在外源污染得到控制后，仅靠河道湖泊的自身修复往往时间较长，因而人为控制下的河道修复技术就尤为重要。近年来，水处理等方面的专家致力于寻找有效的河流、湖泊原位修复技术，人工浮岛技术就是一种可很好地对污染水域治理的一项原位修复技术。目前大多数研究人员设计的人工浮岛并没有考虑河流湖泊自身污染的特性，因而设计的人工浮岛在实际应用中水质净化效果往往较差；此外，浮岛上种植的水生植物因季节性生长的缘故，对河流水质的净化将出现一段“空白期”，这都阻碍了人工浮岛的推广应用。考虑到水生植物净化河道水质的缺陷，因而选用一种新的技术净化河道中的污染物是很有必要的。碳素纤维填料，因其具有良好的生物亲和性和巨大的比表面积，故可为微生物提供良好的栖息地。对不同区的仿生生态草进行改性，在监测控制系统、曝气系统和加药系统辅助下，很短时间内该碳素纤维填料周围便可形成生物膜，通过生物膜系统内不同菌群的分布，实现对水中污染物的去除。因此专利技术一种针对性强、水质净化好、运行成本低、受环境影响小的人工浮岛对我国目前河道、湖泊水质地改善非常有意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有人工浮岛对河流的净化受季节性影响的缺陷，提供一种针对河道湖泊氮源污染净化效率高的人工浮岛。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供了一种分区脱氮的人工浮岛设计，其包括不锈钢骨架、碳素纤维填料、曝气系统、监测控制系统、加药系统、太阳能供电系统和聚乙烯浮筒；所述不锈钢骨架的四脚上焊接分层结构的作为药剂释放点和氧气释放点的不锈钢管；所述不锈钢骨架上布置有加药系统、监测控制系统、曝气系统和太阳能供电系统，所述不锈钢骨架下方悬挂碳素纤维填料，所述碳素纤维填料下方悬挂平衡锤，所述不锈钢骨架上还设置有加药、监测复合管和溶解氧、pH值监测管。进一步地，所述不锈钢骨架的四周设置有挂耳，以连接浮筒。进一步地，将人工浮岛分成硝化区和反硝化区，控制每个单体的硝化区的面积为反硝化区的面积的三倍。进一步地，所述的碳素纤维填料，根据其布置的区域进行不同改性，对于在硝化区的碳素纤维填料进行微波改性并负载零价铁；对于在反硝化区的碳素纤维填料进行低温等离子改性。进一步地，所述曝气系统、监测控制系统、加药系统和太阳能供电系统分布在所述不锈钢骨架上，各系统底座为不锈钢板，通过焊接或者螺丝进行加固。进一步地，所述人工浮岛采用聚乙烯浮筒作为浮体，用链接环将不锈钢骨架与浮体相联。进一步地，所述碳素纤维填料的布置间距为20~40cm，其中硝化区采用微波改性的碳素纤维填料并在纤维草表面负载零价铁，反硝化区采用低温等离子体改性的碳素纤维填料，所述碳素纤维填料的安装方式采用绳索悬挂式。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术对硝化区的生态草进行了微波改性和零价铁负载，通过原电池反应可改善黑臭水体的pH值并强化氨氮的氧化，碱性位点增加可加快该区域NH4+往填料表面的迁移，促进了微生物对NH4+的分解；对反硝化区的生态草进行低温等离子体改性，通过酸性位点的增加可强化对水中NO3-和NO2-的往填料表面的迁移，促进微生物反硝化反应的进行；本专利技术采用碳素纤维填料代替传统的潜水植物，通过加药系统、曝气系统和监测控制系统三者调控修复位点的溶解氧、pH值和碱度，使在硝化区的条件适合硝化细菌的生长繁殖，而在反硝化区的条件适合反硝化细菌生长繁殖。此外，通过外加硝化细菌和反硝化细菌，这不仅加快了碳素纤维草上生物膜的形成，且可促进了河道中脱氮菌的浓度，从而有利于河道中氮的脱除。本专利技术的人工浮岛设计采用模块化装备，这方便了各个单元的组装，且可根据河流的大小和长度可以设计成不同样式，灵活多变。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1的A-A向结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1和图2所示，一种分区脱氮的人工浮岛设计，其包括不锈钢骨架8、碳素纤维填料6、曝气系统11、监测控制系统10、加药系统9、太阳能供电系统12和聚乙烯浮筒7；所述不锈钢骨架8的四脚上焊接分层结构的作为药剂释放点和氧气释放点的不锈钢管2；所述不锈钢骨架上布置有加药系统9、监测控制系统10、曝气系统11和太阳能供电系统12，所述不锈钢骨架8下方悬挂碳素纤维填料6，所述碳素纤维填料6下方悬挂平衡锤1，所述不锈钢骨架8上还设置有加药、监测复合管1和溶解氧、pH值监测管14。该人工浮岛若是针对湖泊污染修复，则覆盖面积应为20~30%，若是针对流动的污染河流修复则需保证单位体积河水在浮岛生物膜区内的停留时间达到1h；浮岛骨架的每根不锈钢管间距为20cm，管径DN=20mm，骨架四周采用方钢加固，方钢边长A=20mm，骨架单体设计成边长为2000mm的正方形，其中硝化区面积为3m2，反硝化区面积为1m2；该骨架作为碳素纤维填料的悬挂架，并作为曝气系统、加药系统、监测控制系统和太阳能供电系统的支撑板；碳素纤维填料，选用刷子型，填料布置间距为20~40cm，其中硝化区采用微波改性的碳素纤维填料并在纤维草表面负载零价铁，反硝化区采用低温等离子体改性的碳素纤维填料，填料的安装方式采用绳索悬挂式；对于充氧效率为20%的微孔曝气机，供气量满足氧化1gNH4+-N的供空气量为9g，增氧位点在浮岛的四脚位置；碳酸钙投加量满足氧化1gNH4+-N投放7g碳酸钙，硝化菌的投放体积浓度为0.01%，反硝化细菌的投放体积浓度为0.0025%，其中硝化菌浓度为50亿cfu/g、反硝化菌浓度为100亿cfu/g；聚乙烯浮筒，单个规格为50cm×50cm×40cm，本专利技术人工浮岛单体的浮体由4个浮筒构成，其以链接环将不锈钢骨架与浮筒相连接。所述的碳素纤维填料，根据其布置的区域进行不同改性，对于在硝化区的碳素纤维填料进行微波改性并负载零价铁，负载在纤维草上的零价铁因初期水体成酸性从而会发生原电池反应消耗水中的H+并氧化NH4+，反应形成的Fe(OH)3胶体进一步会吸附水中SS；此外，零价铁形成的铁离子会吸附在纤维生态草表面，促进对污泥的吸附从而加速了生物膜的形成；碳素纤维填料因微波改性后其表面的碱性位点显著增加，可强化对水体中的NH4+向填料迁移，强化了NH4+的脱除；对于在反硝化区的碳素纤维填料进行低温等离子改性，改性后碳素纤维填料表面的酸性位点显著增加，从而可强化该区域的NO3-和NO2-往生态草表面迁移，在反硝化菌的作用下进行脱氮反应；本实施例将人工浮岛分成硝化区和反硝化区，控制每个单体的硝化区的面积为3m2、反硝化区的面积为1m2；所述加药系统、曝气系统和监测控制系统，三者协调可控制水体环境以适宜水中硝化细菌和反硝化细菌的生存，主要调节方法为：pH值调节剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分区脱氮的人工浮岛设计，其特征在于，包括不锈钢骨架、碳素纤维填料、曝气系统、监测控制系统、加药系统、太阳能供电系统和聚乙烯浮筒；所述不锈钢骨架的四脚上焊接分层结构的作为药剂释放点和氧气释放点的不锈钢管；所述不锈钢骨架上布置有加药系统、监测控制系统、曝气系统和太阳能供电系统，所述不锈钢骨架下方悬挂碳素纤维填料，所述碳素纤维填料下方悬挂平衡锤，所述不锈钢骨架上还设置有加药、监测复合管和溶解氧、pH值监测管。

【技术特征摘要】
1.一种分区脱氮的人工浮岛设计，其特征在于，包括不锈钢骨架、碳素纤维填料、曝气系统、监测控制系统、加药系统、太阳能供电系统和聚乙烯浮筒；所述不锈钢骨架的四脚上焊接分层结构的作为药剂释放点和氧气释放点的不锈钢管；所述不锈钢骨架上布置有加药系统、监测控制系统、曝气系统和太阳能供电系统，所述不锈钢骨架下方悬挂碳素纤维填料，所述碳素纤维填料下方悬挂平衡锤，所述不锈钢骨架上还设置有加药、监测复合管和溶解氧、pH值监测管。2.根据权利要求1所述的分区脱氮的人工浮岛设计，其特征在于，所述不锈钢骨架的四周设置有挂耳，以连接浮筒。3.根据权利要求1所述的分区脱氮的人工浮岛设计，其特征在于，将人工浮岛分成硝化区和反硝化区，控制每个单体的硝化区的面积为反硝化区的面积的三倍。4.根据权利要求3所述的分区脱氮的人工浮岛设计，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙广东，申彪，蒋云钟，沙倩，马小江，杨轲，朱小东，黄菁，
申请(专利权)人：河长智库北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11