申请日2001.12.18
公开(公告)日2004.03.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
利用风能和生物浮床式污水治理的综合方法将下述四种方法通过一个浮床式的单元体来综合实施这种方法：a利用风能作为动力，对水体充氧曝气，b利用风能产生和转化成电能，对水体底层进行光照，促进水生植物的生长，进而抑制藻类的大量繁殖，c利用除氮磷的水陆两栖植物，去除污水的富营养化物质氮磷，d利用硝化和反硝化生物滤材，在好氧和厌氧的条件下脱氮，提高水体的透明度。本发明具有实质性特点和显著进步，适用于我国广大的河道、湖泊、水库等天然水体的水质治理，能够有效降低水体中的营养盐，本发明方法不需动力、不耗电、运行简单，运转费或维护费十分低廉，符合我国目前的经济状况，特别适用于我国大型水体的水质治理。
権利要求書
1、一种利用风能和生物浮床式污水治理的综合方法，其特征在于将下述四种 方法综合在一起，通过一个浮床式的单元体来综合实施这种方法：a利用风能作为 动力，对水体充氧曝气，b利用风能产生和转化成电能，对水体底层进行光照，抑 制藻类生长，c利用除氮磷的水陆两栖植物，去除污水中富营养化物质氮磷，d利 用硝化和反硝化生物滤材，在好氧和厌氧的条件下脱氮，提高水体的透明度。
2、根据权利要求1所述的这种利用风能和生物浮床式污水治理的综合方法， 其特征是对该综合方法进一步限定如下：
①利用风能作为动力对水体充氧曝气，是指利用设在浮床式单元体上的螺旋 桨式风力发电机，当风速达0.8m/s以上时产生的电力带动气泵充气，经曝气器向 水体各层面进行充氧曝气，曝气孔设定为0.1mm-0.5mm;
②利用风能产生和转化成电能，对水体底层进行光照，抑制藻类生长，是指 利用设在浮床式单元体上的螺旋桨式风力发电机，当风速达0.8m/s以上时，所产 生的电力对蓄风电池充电，供水下灯光照明;
③利用除氮磷的水陆两栖植物，去除污水中因大量藻类产生的富营养化物 质，是指将该两栖植物设在浮床式单元体上，在其根系支撑物上种植该两栖植 物，支撑物又置于抑藻生物滤材上，浮床式单元体上种植的数量、种类根据水体 水质情况确定，数量和水体富营养化程度成正比;
④利用硝化和反硝化生物滤材，在好氧和厌氧的条件下脱氮，提高水体的透 明度，是指在浮床式单元体水下部分，放置若干层滤材和两栖植物根系支撑物， 最底层为硝化生物滤材，再其次为抑藻生物滤材，在生物滤材上为根系支撑物。
说明书
利用风能和生物浮床式污水治理的综合方法
技术领域
本发明涉及的是一种污水治理的综合方法，特别是一种利用风能和生物浮床 式污水治理的综合方法，属于污水净化领域。
背景技术
目前我国许多湖泊、水库、河道等天然水体大多出现了富营养化、黑臭等现 象。在一些天然水体中，水体基本呈静止状态，或水体流速较小。各层水体因受 水深和其它原因的影响，水质情况有所不同;表层水与外界大气接触，DO值较 高，但随着水深的增加，DO值逐渐降低，到底层DO值基本降到零。底层水处于严 重缺氧状态，底泥处于厌氧条件下，有机污染大量积累，造成水体富营养化现象 日益严重，“藻华”现象频繁发生，使水体生态遭到严重破坏，由于受到天然水 体区域广、面积大、地形复杂等因素的限制，在很大程度上制约了水质治理工作 的开展。另外，由于许多天然水体的附近缺乏电力设施，传统的水处理运行成本 高也是困扰水体治理的一个重要因素。经专利文献检索发现：94108064.1，名称 为：浮床式过滤器，该技术适用于截留液体中所含的固体颗粒，它通过石英石、 大理石、无烟煤等过滤材料，将水体中的固体悬浮物清除，其只具有过滤作用， 不会降解水体中的有机物，不能解决天然水体的富营养化及黑臭现象。在进一步 的检索中发现：日本中村圭吾、岛谷幸宏在“土木技术资料” (Vol.41，No.47，pp26-31，1999)发表一文“人工浮岛的功能和技术现状”，该技术 仅仅是依靠生长在其上的植被带对水质进行净化，而不能结合直接向水体充氧曝 气，也不能结合生物载体的滤料及水下照明灯对污水进行进一步的处理，其对污 水的治理能力和作用十分有限，无法用于我国许多湖泊、水库、河道等天然水体 大多出现了富营养化、黑臭等的污水治理。
发明内容和具体实施方式
本发明针对现有技术的不足，并根据我国水体污染的实际状况，提出一种适 用于我国国情的利用风能和生物浮床式污水治理的综合方法，使该方法在污水治 理中无需任何能源，是一种具有方法简便、成本低、净化效率高、功效明显、可 移动性强等特点的污水治理新方案。本发明的构思为：
(1)将下述四种方法综合在一起，通过一个浮床式的单元体来综合实施这种 方法：a利用风能作为动力，对水体充氧曝气，b利用风能产生和转化成电能，对 水体底层进行光照，抑制藻类生长，c利用除氮磷的水陆两栖植物，去除污水中营 养盐，减轻水体富营养化程度，d利用硝化和反硝化生物滤材，在好氧和厌氧的条 件下脱氮，提高水体的透明度。
(2)以下对该综合方法进一步说明：
①利用风能作为动力对水体充氧曝气，是指利用设在浮床式单元体上的螺旋 桨式风力发电机，当风速达0.8m/s以上时产生的电力带动气泵充气，经曝气器向 水体各层面进行充氧曝气，曝气孔设定为0.1mm-0.5mm;
②利用风能产生和转化成电能，对水体底层进行光照，抑制藻类生长，是指 利用设在浮床式单元体上的螺旋桨式风力发电机，当风速达0.8m/s以上时，所产 生的电力对蓄风电池充电，供水下灯光照明;
③利用除氮磷的水陆两栖植物，去除污水中的大量富营养化物质如氮磷等， 是指将该两栖植物设在浮床式单元体上，在其根系支撑物上种植该两栖植物，支 撑物又置于抑藻生物滤材上，浮床式单元体上种植的数量、种类根据水体水质情 况确定，数量和水体富营养化程度成正比;
④利用硝化和反硝化生物滤材，在好氧和厌氧的条件下脱氮，提高水体的透 明度，是指在浮床式单元体水下部分，放置若干层滤材和两栖植物根系支撑物， 最底层为硝化生物滤材，再其次为抑藻生物滤材，在生物滤材上为根系支撑物。
当风速达0.8米/秒时，风力发电机产生电能并带动气泵开始工作，气泵将空 气通过空气管从曝气装置释放出直径小于0.1mm-0.5mm的微小气泡，在气泡上浮 的过程中，提高了水体各水层溶解氧浓度。该过程无需电能耗，解决了水体治理 工程中的高能耗问题，既节约了能源，又降低了成本，对环境无二次污染。由于 随着风速的大小变化不同，使风力发电机产生的电能也不同，因此，风能曝气机 对水体的曝气量也会有所变化，使水体中各水层不断在缺氧与有氧之间相互转 化，再结合生物硝化滤材与反硝化滤材进行硝化与反硝化过程，可大量降低水体 中的氮含量。同时风能发电对水底进行光照，发挥水生植物的抑藻功能，由风力 发电机所产生的电能可使水下照明灯对水底的水生植物进行照射，从而提高水体 底层的光照条件，为水生植物的生长提供足够的光照强度与时间，促进水底水生 植物的光合作用，由于在富营养化的水体中藻类漂浮在水体表层，使水体底层光 照不足，因而水生植物难以生长，而水生植物具有抑制藻类生长的功能，当水生 植物由于充足的光照条件使其光合作用得到实现时，促进了水生植物的生长，从 而可有效抑制水体中藻类的繁殖，使水生植物成为水体中的优势种群，从而达到 生态调控的目的，使天然水体由“藻类浊水型”向“草类清水型”转变，同时水 生植物还对水体中的氮磷的具有吸收作用，水生植物的生长为低成本、高效率的 脱氮除磷创造了条件。水陆两栖植物是具有高去除氮磷的品种，当水体中的藻类 大量死亡后，会产生大量的营养盐，通过浮床上的水陆两栖植物可吸收水体中的 营养盐，由于浮床式单元体浮于水面之上，具有很强的移动性，不受水体地理环 境及区域的限制，可覆盖较大的水域，有效提高了水质净化效率。接触氧化工艺 的可移动式运行，为大型自然水体提供了一个安全可靠的治理工艺路线。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明适用于我国广大的河道、湖泊、 水库等天然水体的水质治理，能够有效降低水体中的营养盐，本发明不需动力、 不耗电、运行简单，运转费或维护费十分低廉，符合我国目前的经济状况，特别 适用于我国大型水体的水质治理。
