一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，包括：外源截留单元、内源控制单元、人工净化单元和生态恢复单元；外源截流单元包括分别位于河道两侧的生态截流沟和护坡生态截留带；生态截流沟包括若干截留沟和与截留沟相连通的截留池，截流沟底壁铺设砂石和水处理缓释剂，截留池底壁铺设多孔陶瓷颗粒；护坡生态截留带包括若干沿坡面层层堆叠且相互锁定的吸湿生态袋，吸湿生态袋中装有吸湿材料；人工净化单元包括供气装置和曝气装置，供气装置包括风机和管道；曝气装置包括膜架和固定在膜架上的中空纤维膜组件，膜架为中空结构，一端与管道连接，用于向中空纤维膜组件输送气体。本发明专利技术系统构建完整的生态链增强河水自净能力，稳定净水效果。

A water ecological purification system and method based on nano coupling materials

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统及方法
本专利技术涉及一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统及方法，属于环保

技术介绍
随着经济社会的飞速发展，城市的不断扩张，在城市建设过程中，我国城市水环境污染日益严重，城市河道中的水体多被有机污染物和氮、磷等污染物污染，黑臭水体已是我国各城市河道普遍存在的现象，城市黑臭河道的治理将是今后一段时间内重点解决的环境问题。目前，已经开发了许多用于河道净化的技术，根据治理污染河道的不同原理，可将河道污染治理技术分为物理法、化学法、微生物强化法和自然生态修复法四大类。物理法主要通过物理的手段针对水中的悬浮物，使用隔离物、过滤设备或者大型沉淀、过滤池、等方法将污染物从水体中去除，达到净化的目的，目前常用的物理法包括引水清淤、底泥疏浚、过滤法传统曝气等。物理法的特点是工艺设备简单，操作简便，具有良好的处理效果，但该方法治标不治本，未能从根本上解决水污染的问题。化学法是针对水中的无机或有机溶解物质或胶体物质，通过复杂的化学作用，将污染物从水相转移到另一相从而将其去除的过程，化学法主要包括混凝-沉淀法和化学药剂灭藻法，近年来还出现了一些新技术，例如用于降低COD和色度的光催化技术等。虽然化学法行之有效，但其不能彻底解决水体污染问题，并且由于投加化学药剂，所以治理费用较高，而且容易造成二次污染，长期使用会导致水生态失衡。微生物可以对水体中的污染物进行吸收或氧化降解，通过创造适于微生物生长和繁殖的条件，使受污染水体中微生物迅速增殖，驯化大量具有净化能力的微生物来降解水体中有机污染物，从而减少或最终消除水环境污染。该方法处理效果好，修复过程可自然、原位地进行，不需能耗或低能耗，投资少，工程投资仅为物理法、化学法的30％-50％，最重要的是能逐渐恢复污染水体的自净能力。微生物技术由于具备以上诸多优点而成为当前河道治理的研究开发热点与主要技术手段。自然生态净化技术是通过建立完善的生态系统(包括微生物、植物、动物)，来恢复水域的自净能力。自然生态净化技术应用的重要前提是水体污染程度不是很高，并且适于水生生物生长和繁殖的自然河流，因此，通常此项技术作为水体水质已经得到改善后的完善修复措施。但是河道污染具有污染途径多、污染程度严重、污染物种类多，数量大、污染区域广、分布范围宽、自然生态系统破坏严重、非点源污染越来越严重等特点。单一的河道治理方式已经无法有效保障河道水环境得到彻底修复。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统及方法，以MABR技术为基础，通过纳米耦合曝气系统与多种水处理技术集成，进行水环境综合治理，最终构建具有自我修复功能的河道生态系统，从根本上彻底根除河水黑臭问题。本专利技术的第一个目的是提供一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，包括：外源截留单元、用于消减控制内源污染的内源控制单元、人工净化单元和用于河道生态功能恢复的生态恢复单元；所述的外源截流单元包括分别位于河道两侧的生态截流沟和护坡生态截留带；所述的生态截流沟包括若干重复单元，所述的重复单元包括截留沟和与截留沟相连通的截留池，所述的截流沟的底壁上铺设有砂石和水处理缓释剂，所述的截留池的底壁上铺设多孔陶瓷颗粒；所述的护坡生态截留带包括若干沿坡面层层堆叠且相互锁定的吸湿生态袋，所述的吸湿生态袋中装有吸湿材料；所述的人工净化单元包括供气装置和曝气装置，所述的供气装置包括风机和管道；所述的曝气装置包括膜架和固定在所述的膜架上的中空纤维膜组件，所述的膜架为中空结构，一端与所述的管道连接，用于向所述的中空纤维膜组件输送气体。进一步地，所述的中空纤维膜组件为纤维管增强型中空纤维复合生物膜。具体的制备方法可参照专利CN201910362462.0。进一步地，所述的内源控制单元包括清淤组件和底泥消除剂添加装置，用于河道清淤和添加底泥消除剂，所述的清淤组件为泥浆泵，所述的底泥消除剂为微生物和/或生物修复酶。本专利技术采用泥浆泵将河底的底泥抽出，装袋控水，送到垃圾焚烧，底泥消除剂可以有效分解底泥中积累的大量氮磷和重金属等污染物。进一步地，所述的多孔陶瓷颗粒包括空心陶瓷球，所述的空心陶瓷球上开设有多个贯通其内表面的通孔，所述的空心陶瓷球的表面设有二氧化钛涂覆层。进一步地，所述的多孔陶瓷颗粒的粒径为500-800μm。进一步地，所述的截流沟呈倒等腰梯形，沿河道延伸方向分布。进一步地，所述的吸湿材料为多孔陶瓷颗粒和/或超高吸湿纤维N-38。进一步地，所述的人工净化单元还包括仿生水草和陶瓷颗粒袋，固定在所述的膜架上，所述的膜架呈U型设计，与管道连接的一端设有开关，另一端呈封闭状态。河道内可设置若干的膜架，通过设置开关，便于膜架的单独控制。进一步地，所述的生态恢复单元包括挺水植物、沉水植物和水生动物；所述的挺水植物沿生态截流沟和护坡生态截留带种植，用于辅助外源污染物去除。进一步地，所述的挺水植物包括菖蒲、千屈菜和黄鸢尾花中的一种或几种；所述的沉水植物包括矮型苦草和伊乐藻中的一种或两种；所述的水生动物包括河蚬、螺、虾和鱼中的一种或多种。本专利技术的有益效果：本专利技术从外源截留、内源控制、人工净化和生态恢复等四个方面对河道黑臭问题进行全方位、多层次、立体化的整治，最终构建具有自我修复功能的河道生态系统，从根本上彻底根除河水黑臭问题。该系统将外源污染在输入河道前进行消解处理，缓解河道自净压力；该系统将底泥清除或通过底泥消除剂减少淤泥中有机物的含量，限制底泥营养物的释放；该系统直接将膜组件置于河内，无需土建池体施工，可根据水质条件灵活调整；该系统构建完整的生态链增强河水的自净能力，稳定净化水质的效果，且可美化河道景观。本专利技术的基于纳米耦合材料水体生态净化系统是一项综合的水环境治理体系，涵盖了外来污染物的拦截和初步净化、河道内部长期累积的内源污染物的分解和去除、河道水体自身净化能力的提高以及突发事件情况下快速有效的降低水体污染负荷量等。附图说明图1是基于纳米耦合材料水体生态净化系统结构图；图2是基于纳米耦合材料水体生态净化系统示意图；图3是单个膜架示意图；图4是生态截流沟结构示意图；图5是护坡生态截留带结构示意图。图中标号说明：1、外源截留单元，11、生态截流沟，111、截留沟，112、截留池，12、护坡生态截留带，3、人工净化单元，31、供气装置，311、风机，312、管道，32、曝气装置，321、膜架，322、中空纤维膜组件，323、仿生水草，324、陶瓷颗粒袋，4、生态恢复单元。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1～5所示，本专利技术的一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，包括：外源截留单元1、用于消减控制内源污染的内源控制单元(2图中未示出)、人工净化单元3和用于河道生态功能恢复的生态恢复单元4：外源截流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，其特征在于，包括：外源截留单元、用于消减控制内源污染的内源控制单元、人工净化单元和用于河道生态功能恢复的生态恢复单元；/n所述的外源截流单元包括分别位于河道两侧的生态截流沟和护坡生态截留带；所述的生态截流沟包括若干重复单元，所述的重复单元包括截留沟和与截留沟相连通的截留池，所述的截流沟的底壁上铺设有砂石和水处理缓释剂，所述的截留池的底壁上铺设多孔陶瓷颗粒；所述的护坡生态截留带包括若干沿坡面层层堆叠且相互锁定的吸湿生态袋，所述的吸湿生态袋中装有吸湿材料；/n所述的人工净化单元包括供气装置和曝气装置，所述的供气装置包括风机和管道；所述的曝气装置包括膜架和固定在所述的膜架上的中空纤维膜组件，所述的膜架为中空结构，一端与所述的管道连接，用于向所述的中空纤维膜组件输送气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，其特征在于，包括：外源截留单元、用于消减控制内源污染的内源控制单元、人工净化单元和用于河道生态功能恢复的生态恢复单元；
所述的外源截流单元包括分别位于河道两侧的生态截流沟和护坡生态截留带；所述的生态截流沟包括若干重复单元，所述的重复单元包括截留沟和与截留沟相连通的截留池，所述的截流沟的底壁上铺设有砂石和水处理缓释剂，所述的截留池的底壁上铺设多孔陶瓷颗粒；所述的护坡生态截留带包括若干沿坡面层层堆叠且相互锁定的吸湿生态袋，所述的吸湿生态袋中装有吸湿材料；
所述的人工净化单元包括供气装置和曝气装置，所述的供气装置包括风机和管道；所述的曝气装置包括膜架和固定在所述的膜架上的中空纤维膜组件，所述的膜架为中空结构，一端与所述的管道连接，用于向所述的中空纤维膜组件输送气体。


2.根据权利要求1所述的一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，其特征在于，所述的中空纤维膜组件为纤维管增强型中空纤维复合生物膜。


3.根据权利要求1所述的一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，其特征在于，所述的内源控制单元包括清淤组件和底泥消除剂添加装置，用于河道清淤和添加底泥消除剂，所述的清淤组件为泥浆泵，所述的底泥消除剂为微生物和/或生物修复酶。


4.根据权利要求1所述的一种基于纳米耦合材料水体生态净化系统，其特征在于，所述的多孔陶瓷颗粒包括空心陶瓷球，所述的空心陶瓷球上开设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张克勤，李肖肖，周宁，董伊航，胡才霞，
申请(专利权)人：无锡碧泓达环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32