一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统技术方案

本发明专利技术提供一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，该系统主要包括微生态污染物去除单元：生物固定床模块、曝气模块和推流模块；还包括监测单元，绿色能源单元等。通过在河道内生物固定床方法布设填料，形成生物膜，对水体污染物进行降解。当河道水体氧气不足时，曝气模块对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解。当河道水体流速较慢或较快时，通过推流装置调节水体流速，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果。水体流速的调节可结合数学模型算法，更加精准。本发明专利技术智慧系统强化河道固定生物膜的污染物去除效果，缩短了处理周期，提高了处理效率。提高了处理效率。提高了处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统


[0001]本专利技术属河道污染治理领域，具体涉及一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统。

技术介绍

[0002]多年来，我国水污染状况非常严重，水体富营养化日益严峻，氮磷元素严重超标。江、河、湖泊水污染负荷早已超过其水环境容量。废(污)水排放量仍在增长，七大江河水质继续在恶化，
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类和劣于
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类水所占比例仍很高。
[0003]当前，国内外的自然水体生态修复技术发展快速，主要包括生物膜修复技术、微生物制剂技术、人工浮岛技术等。其中，生物膜修复技术一般作为河流治理的主要技术，应用较为成熟，微生物制剂技术投入成本高，人工浮岛技术一般作为辅助技术使用。
[0004]生物膜修复技术立足于恢复、强化微生物群落来净化水体，其将微生物通过一定的技术手段(如利用载体材料、包埋物质或合理控制水力条件等)，使微生物固着生长，提高生物反应器内的微生物数量，利于去除氮、高浓度有机物和难以生物降解的物质等，从而提高了整个系统的处理能力和适应性。
[0005]但是，在生物膜修复过程中还存在以下不足：(1)水体受到污染后，有机物聚增，好氧分解剧烈，耗氧超过溶氧，河水中溶解氧降低，不利于微生物的附着增长；(2)流速会随着河道宽度变化，岸边流速慢，水体滞留时间长，阻碍水体复氧，降低处理效果；(3)老化的生物膜易脱落，对环境造成二次污染。
[0006]由于自然水体内含有大量的细菌、藻类等的微生物孢子，当外界环境适宜时，能够自然生长繁殖。藻类作为生态系统中的初级生产者，其对各种形式的无机氮和磷酸盐均具有很强的吸收效果。如果能够充分利用这些细菌，则生物膜修复技术的效率和效果将会大大提高。

技术实现思路

[0007]针对本领域现有技术的不足，本专利技术提供一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统。
[0008]本专利技术在河道内采用生物固定床方法布设填料，形成生物膜，对水体污染物进行降解。当河道水体氧气不足时，曝气模块对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解。当河道水体流速较慢或较快时，通过推流装置调节水体流速，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，主要包括微生态污染物去除单元；所述微生态污染物去除单元包括生物固定床模块、曝气模块和推流模块；
[0010]所述生物固定床模块包括载体固定架、载体、浮球、沉锚；所述载体固定架为不锈钢多层状网架，各层间填充固定载体；所述载体固定架完全置于河道内，通过铰链固定于河
岸的固定桩上，其底部设有沉锚，将其固定避免水流冲击移位；其顶部连接有若干浮球，所述浮球为聚乙烯环境监测浮球；载体为固定改性复合有机载体。
[0011]所述曝气模块包括曝气控制器、曝气机、溶解氧监测传感器和布气管；曝气控制器分别与溶解氧监测传感器、曝气机电联接；所述曝气控制器和曝气机位于河岸上，所述溶解氧监测传感器设置于河道液面以下2/3处，位于载体固定架附近；所述布气管一端与曝气机连接，另一端盘式固定于载体固定架底层，均匀分布大量布气口；优选地，所述溶解氧监测传感器为高敏感度探头，精确度为0.01mg
‑
O/L；所述曝气机为微纳米气泡曝气机，微纳米气泡曝气机可充分曝气并减小气体湍流对生物膜的冲刷。
[0012]所述推流模块包括推流控制器、潜水推流器、流速监测传感器；推流控制器分别与流速监测传感、潜水推流器电联接；推流控制器位于河岸上，潜水推流器和流速监测传感器都设置在水中，位于微生态污染物去除单元附近。优选地，所述潜水推流器为QJB型低速推流器，流速在0.1
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0.5m/s。在本专利技术一个案例中通过控制流速为0.302m/s，提高了对污染物的去除效率。所述流速监测传感器为高敏感度探头，精度为0.1％。
[0013]进一步地，本专利技术所述系统，还包括监测单元，所述检测单元包括污染物自动监测模块和藻类自动识别模块；
[0014]所述污染物自动监测模块包括污染物监测装置、污染物监测传感器、微生物自动投加装置；所述污染物监测装置分别与污染物监测传感器、微生物自动投加装置电联接；污染物监测装置设置在河岸上，污染物监测传感器和微生物自动投加装置设置在水中，位于载体固定架附近。
[0015]优选地，所述污染物监测传感器为高敏感探头，精度为0.1％，设置在河道中间，自动监测河道中的污染物(氨氮、COD、总磷、总氮等)。所述微生物自动投加装置可以根据需要自动投放氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌、反硝化菌、噬磷菌、异养菌等细菌粉末；当水体中污染物浓度超过地表水
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类标准时，投加相应的细菌粉末，提高对污染物的去除效果。
[0016]所述藻类自动识别模块包括水泵、图片采集及处理装置；所述水泵为电磁隔膜计量泵，取水100
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200ml，设置在河岸上，与图片采集及处理装置电联接。所述图片采集及处理装置为浮游藻类AI识别系统，可以进行多景深显微拍摄，能在无人值守条件下实现藻类种类、比例、藻密度等指标自动分析输出。
[0017]污染物自动监测和藻类自动识别模块协同研究生物膜对水体各项污染物的去除效果以及对浮游藻类种群的影响，可从微生物生态角度评价水体原位修复措施的可行性和有效性。
[0018]进一步地，本专利技术系统还包括绿色能源单元，所述绿色能源单元包括设置在河道两岸的储蓄电池组、太阳能电池板；绿色能源单元与系统内其他组件：溶解氧监测传感器和微纳米气泡曝气、潜水推流器、流速监测传感器、水泵、污染物监测传感器、污染物监测装置、微生物自动投加装置、图片采集及处理装置等电联接，为其提供所需电力。
[0019]进一步地，本专利技术所述系统还包括微生态循环单元，所述微生态循环单元包括鱼类，生物膜、底泥微生物、藻类、浮游生物等；光能合成细菌、微藻类和浮游生物等底泥微生物附于载体上，形成生物膜，吸收水中氮磷等元素，进行生长繁殖。脱落的生物膜、藻类、浮游生物等被鱼类吃掉，鱼类的排泄物又可以为水草、藻类、光能合成细菌等提供养分，促进光合作用，光合作用又可以为水体增加氧气，从而形成完整的微生态体系良性循环。
[0020]更进一步地，为进一步提高污染物去除效率，配合数学模型调节水体流速。具体是，进行不同流速下氨氮降解速率的实验，使用数学模型的方法，建立水体污染物
‑
流速模型。所述推流模块可根据模型方程结算结果调节水体流速。所述流速方程：SOUR＝μ
max
*K*e
AT
，在忽略碱度限制的条件下底泥微生物的生长速率用下式表示：μ＝μ
max
*e
AT
。式中：μ：底泥微生物的比生长速率，d
‑1；μ
max
：底泥微生物的最大比生长速率，d
‑1；T：流速参数；A：系统流速，m/s。所述的模型方程中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，该系统包括污染物去除单元；所述污染物去除单元，包括固定床模块、曝气模块、推流模块；所述固定床模块包括载体固定架(7)、载体(16)、浮球(15)、沉锚(17)；所述载体固定架(7)为不锈钢多层状网架，各层间填充固定载体(16)；所述载体固定架(7)完全置于河道内，通过铰链固定于河岸(5)的固定桩上，其底部设有沉锚(17)，其顶部连接有若干浮球(15)；所述曝气模块包括曝气控制器(26)、布气管(8)、曝气机(3)、溶解氧监测传感器(18)；所述曝气控制器(26)分别与溶解氧监测传感器(18)、曝气机(3)电联接；所述曝气控制器(26)和曝气机(3)位于河岸上，所述溶解氧监测传感器(18)设置于河道液面以下2/3处，位于载体固定架(7)附近；所述布气管(8)一端与曝气机(3)连接，另一端盘式固定于载体固定架(7)的底层，均匀分布大量布气口；所述推流模块包括推流控制器(27)、流速监测传感器(19)、潜水推流器(20)；所述推流控制器(27)分别与流速监测传感器(19)、潜水推流器(20)电联接；推流控制器(27)位于河岸上，潜水推流器(20)和流速监测传感器(19)都设置在水中，位于载体固定架(7)附近。2.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述溶解氧监测传感器(18)为高敏感度探头，精确度为0.01mg
‑
O/L；所述曝气机(3)为微纳米气泡曝气机。3.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述潜水推流器(20)为QJB型低速推流器，流速在0.1
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0.5m/s，；所述流速监测传感器(19)为高敏感度探头，精度为0.1％。4.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述系统还包括监测单元，所述监测单元包括污染物自动监测模块和藻类自动识别模块；所述污染物自动监测模块包括污染物监测装置(23)、污染物监测传感器(22)、微生物自动投加装置(24)；所述污染物监测装置(23)分别与污染物监测传感器(22)、微生物自动投加装置(24)电联接；污染物监测装置(23)设置在河岸上，污染物监测传感器(22)和微生物自动投加装置(24)设置在水中，位于载体固定架(7)附近；所述藻类自动识别模块包括水泵(21)、图片采集及处理装置(25)；所述水泵(21)设置在河岸上，与图片采集及处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新伟，吴金柱，彭锦玉，刘兵，黎艳，徐保建，李一凡，张欢，黄玉莹，苏广昌，李法强，李玉芳，孟繁芹，韩雯雯，褚帆，
申请(专利权)人：中国城市建设研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：