CN108178288B - 一种河道污染物生物处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河道污染物生物处理装置，包括：浮箱、太阳能电池板、第一导管和第二导管、阳极电极和阴极电极、水泵、喷淋头、生物填料、燃嘴、温控点火器和加热管。本发明利用电解产生的氧气对河道水进行充氧，促进微生物的生长和好氧降解的发生，实现河道污染物的有效生物处理；同时，还利用电解产生的氢气燃烧，维持填料温度来保持低温环境下微生物的活性，实现低温环境下河道污染物的有效生物处理。本发明无需外加动力装置，运行成本低，维护简便，适合推广应用。

Description

一种河道污染物生物处理装置

技术领域

本发明属于环境保护中污水处理技术领域，具体涉及一种河道污染物生物处理装置。

背景技术

近年来，随着人口的增长和经济的快速发展，越来越多的污染物被排入城市河道，城市河道遭到严重污染。城市河道污染严重影响了人们的生活及健康，制约了我国社会经济的可持续发展。因此，发展经济的同时，应积极研究适合我国经济发展阶段的河道污染治理技术。

生物修复是指在受污染水体中，利用生物的生命代谢活动，来降解有机污染物，净化水环境，从而使得水体恢复到受污染前状态，从而恢复其使用价值。相对物理化学方法，生物修复技术具有环境友好、生态节能的优点，是最具发展前景的主体修复技术。

温度是影响污水生物处理效果的重要因素之一。好氧微生物的适宜温度范围为10～35℃，通常，低于10℃的温度会对生物处理的净化效果产生不利的影响。有文献报道当水温低于13℃时，污水生物处理效果开始加速降低。当水温低于4℃时，几乎无处理效果。因此，在寒冷地区，比如我国北方地区，冬季由于温度的限制，很难有效处理污染物，导致冬季河道水质恶化。

国内外的研究人员解决低温污水处理效率低的方法有在工程中增加污水停留时间、把一些构筑物建于室内或采取保温和升温等措施来保证冬季污水处理出水达标。可这些措施不仅增加工程投资、能耗和运行费用，而且实践过程中发现污水处理效果仍很难保证。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种河道污染物生物处理装置，利用太阳能绿色能源给电解回路供电，电解产生的氧气对河道水进行充氧，促进微生物的生长和好氧降解的发生，实现河道污染物的有效生物处理；同时，还利用电解产生的氢气燃烧，维持填料温度来保持低温环境下微生物的活性，实现低温环境下河道污染物的有效生物处理。

一种河道污染物生物处理装置，包括：浮箱、太阳能电池板、第一导管和第二导管、阳极电极和阴极电极、水泵、喷淋头、生物填料、燃嘴、温控点火器和加热管；其中，

所述太阳能电池板设置在所述浮箱的上方，所述浮箱由上层的蓄电池和下层的封闭空腔构成，所述蓄电池与所述太阳能电池板电连接，所述空腔的剖面为倒置的“凹”形，其中，所述空腔的两端为竖直向下延伸的第一空心柱和第二空心柱，所述第一空心柱和第二空心柱的底部各自封闭且互不连通，所述第一空心柱和第二空心柱之间为空隙；

所述第一导管的顶端设置在所述第一空心柱内部，所述第一导管向下延伸使得所述第一导管的底端置于所述空腔外部，所述第一导管的底端的下方设有所述阳极电极，所述阳极电极通过第一导线与所述蓄电池的正极电连接；所述第二导管的顶端设置在所述第二空心柱底部远离所述第一空心柱侧旁，所述第二导管向下延伸使得所述第二导管的底端置于所述空腔下方，所述第二导管的底端的下方设有所述阴极电极，所述阴极电极通过第二导线与所述蓄电池的负极电连接；

所述第一导管的顶端还与设置在所述空腔内的所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口连接有所述喷淋头，所述喷淋头位于所述第一空心柱和第二空心柱之间的空隙，在所述喷淋头的下方设置有所述生物填料，所述生物填料填充在所述第一空心柱和第二空心柱之间的空隙；所述第二导管的顶端设有所述燃嘴，所述燃嘴边上设置有所述温控点火器，所述燃嘴上方为套设在所述第二空心柱上的所述加热管的一端，所述加热管的另一端盘曲在所述生物填料中；

所述水泵由所述蓄电池供电，所述水泵与所述蓄电池电连接。

优选的技术方案中，所述第一导管和第二导管均倾斜设置，使得所述第一导管的底端和所述第二导管的底端相互靠近，分别设置在所述第一导管的底端和所述第二导管的底端下方的所述阳极电极和阴极电极相互靠近。

优选的技术方案中，所述浮箱的外表面涂覆有防水涂层，这样一来，即使将装置长期投入河道水体中使用，也不会有水渗透进入浮箱内部。

优选的技术方案中，所述第一导管和第二导管均采用PE管，成本低且不容易被腐蚀。

优选的技术方案中，所述空腔的体积是所述蓄电池体积的10～20倍，漂浮效果更好。

优选的技术方案中，所述阳极电极为贵金属电极，例如铂电极或钯电极。

优选的技术方案中，所述阴极电极为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。

优选的技术方案中，所述阴极电极的丝网中，网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm。

本发明中，整体装置中设有空腔部分，使得装置投入到河道后能够漂浮在水面上，这样，设置在浮箱顶部(浮在水面以上的)上方的太阳能电池板在太阳光照下产生电力，并联合蓄电池的蓄电和供电功能，能够长期持续给水泵以及电解回路提供电力，从而无需额外提供动力设备；其中，阳极电极和阴极电极与蓄电池电连接后构成电解回路，与正极连接的阳极电极电解产生氧气，与负极连接的阴极电极电解产生氢气；由于阳极电极设置在第一导管底端下方，其电解产生的纳米氧气气泡溶解在水中对水体充氧，在水泵运行时，充氧水体被抽上来后喷淋到生物填料上，促进微生物的生长也能促进好氧降解的发生，污染物降解后的水流回河道；同时，由于阴极电极设置在第二导管底端下方，其电解产生的氢气经由第二导管上升至燃嘴处作为燃料在低温时被点燃，实现对加热管的加热，从而对生物填料的环境进行加热，保持微生物的活性，促进微生物降解污染物。这样，该装置无需外加动力，也能实现常规情况下对水体增氧来促进河道污染物的生物处理，而且，还能通过维持填料温度来保持低温环境下微生物的活性，实现低温环境下污水处理的有效性和高效性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1)本发明装置利用太阳能供电，无需额外配设动力装置，其运行成本低，维护简便，适用范围广泛。

2)本发明装置设计巧妙，利用电解产生的氧气对河道水进行充氧，促进微生物的生长和好氧降解的发生，实现河道污染物的有效生物处理；同时，还利用电解产生的氢气燃烧，维持填料温度来保持低温环境下微生物的活性，实现低温环境下河道污染物的有效生物处理。

3)本发明装置结构简单，制造容易，成本低廉，适合推广应用；

4)本发明装置占地小、可移动、使用方便、维护成本低，应用范围广。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本发明的河道污染物生物处理装置的一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，以更清楚地理解本发明的技术内容。

如图1所示，本发明的一具体实施例中，一种河道污染物生物处理装置，包括浮箱1、太阳能电池板2、第一导管3和第二导管4、阳极电极5和阴极电极6、水泵9、喷淋头10、生物填料11、燃嘴12、温控点火器13、加热管14。

太阳能电池板2设置在浮箱1的上方，用于将太阳能转换成电能；

浮箱1由上层的蓄电池1-1和下层的封闭空腔1-2构成，其中，蓄电池1-1与太阳能电池板2电连接，并用于在有光照时太阳能电池板2产生的电能储存起来并在需要的时候再释放出来；空腔1-2的剖面为倒置的“凹”形，其中，空腔1-2的两端为竖直向下延伸的第一空心柱和第二空心柱，第一空心柱和第二空心柱的底部各自封闭且互不连通，第一空心柱和第二空心柱之间为空隙；由于空腔1-2的存在，浮箱1能够漂浮在水面上；

第一导管3的顶端设置在第一空心柱内部，第一导管3向下延伸使得第一导管3的底端置于空腔1-2外部(装置置于水中时第一导管3的底端位于浮箱1下方的水体中)，第一导管3的底端的下方设有阳极电极5，阳极电极5通过第一导线7与蓄电池1-1的正极电连接；第二导管4的顶端设置在第二空心柱底部远离第一空心柱侧旁，第二导管4向下延伸使得第二导管4的底端置于空腔1-2下方(装置置于水中时第二导管4的底端位于浮箱1下方的水体中)第二导管4的底端设有阴极电极6，阴极电极6通过第二导线8与蓄电池1-1的负极电连接；第一导管3和第二导管4均倾斜设置，使得第一导管3的底端和第二导管4的底端相互靠近，这样，分别设置在第一导管3的底端和第二导管4的底端下方的阳极电极5和阴极电极6相互靠近；

第一导管3的顶端还与设置在空腔1-2内的水泵9的进水口连接，水泵9的出水口连接有喷淋头10，喷淋头10位于第一空心柱和第二空心柱之间的空隙，在喷淋头10的下方设置有生物填料11，生物填料11填充在第一空心柱和第二空心柱之间的空隙；第二导管4的顶端设有燃嘴12，燃嘴12边上设置有温控点火器13，燃嘴12上方为套设在第二空心柱上的加热管14的一端，加热管14的另一端盘曲在生物填料11中；

水泵9由蓄电池1-1供电，水泵9与蓄电池1-1电连接。

本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，浮箱1的外表面可以涂覆防水涂层，这样一来，即使将装置长期投入河道水体中使用，也不会有水渗透进入浮箱1内部。

本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，第一导管3和第二导管4均采用PE管，成本低且不容易被腐蚀。

本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，空腔1-2的体积是蓄电池1-1体积的10～20倍，从而更好地在水面保持漂浮状态。

本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，阳极电极5为贵金属电极，例如铂电极或钯电极。

本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，阴极电极6为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。

本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，阴极电极6的丝网中，网孔基本尺寸为1～10mm，丝直径为1～2mm。

本领域技术人员可以理解，本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，第一导管3和第二导管4设置为竖直的也是可行的。当然，相对来说，第一导管3和第二导管4均倾斜设置使得第一导管3的底端和第二导管4的底端相互靠近时，阳极电极5和阴极电极6相互靠近，距离比较近，更有利于电解产生大量纳米气泡。

本领域技术人员可以理解，本发明的河道污染物生物处理装置的上述具体实施方式中，生物填料11可以为常见的市售产品，例如，弹性立体填料等，也可以采用多孔纤维织物，同样能够负载微生物生长。生物填料11填充在第一空心柱和第二空心柱之间的空隙，提供生物附着生长的地方，微生物生长在填料表面，水从生物填料11的孔隙中流过，进入河道水体。

上述实施例中的河道污染物生物处理装置的使用方法和工作原理如下：

将上述实施例中的河道污染物生物处理装置投入到河道后，由于空腔1-2的存在，整个装置能够漂浮在水面上。由于浮箱1顶部浮在水面以上，所以设在浮箱1顶部的太阳能电池板2也在水面以上，在太阳光照下将太阳能转化为电能，产生的电力存储在蓄电池1-1中，蓄电池1-1向电解回路和水泵9供电。

电解回路是由阳极电极5和阴极电极6与蓄电池1-1电连接构成，与正极连接的阳极电极5电解产生氧气，与负极连接的阴极电极6电解产生氢气。

阳极电极5设置在第一导管3底端下方，其电解产生的纳米氧气气泡溶解在水中，水泵9运行开始抽水时，溶解有纳米氧气气泡的水经由第一导管3抽上来，并由喷淋头10喷淋到生物填料11上，水中溶解氧的增加促进微生物的生长也能促进好氧降解的发生，从而有效降解河道污染物，经生物处理后的水再流回河道。

阴极电极6设置在第二导管4底端下方，其电解产生的氢气经由第二导管4上升至燃嘴12处，由于温控点火器13被设定在温度低于15℃时点火，在低温时温控点火器13自动点火点燃氢气，火焰对加热管14加热，加热管14内封闭有加热油流动，对生物填料11的环境加热，维持填料温度以保持微生物的活性，促进微生物降解污染物。这样，即使在低温下，也能使得生物处理污染物的正常进行。

水泵9持续运行，河道水体不断被抽上来进行生物降解，由此实现对河道污染物的生物处理。即使在无外加动力的情况下，也能既保证常规情况下对水体增氧来促进河道污染物的生物处理，又能通过维持填料温度来保持低温环境下微生物的活性，实现低温环境下污水处理的有效性和高效性。

本发明中，整体装置中设有空腔1-2部分，使得装置投入到河道后能够漂浮在水面上，这样，设置在浮箱1顶部(浮在水面以上的)上方的太阳能电池板2在太阳光照下产生电力，并联合蓄电池1-1的蓄电和供电功能，能够长期持续给水泵9以及电解回路提供电力，从而无需额外提供动力设备；其中，阳极电极5和阴极电极6与蓄电池1-1电连接后构成电解回路，与正极连接的阳极电极5电解产生氧气，与负极连接的阴极电极6电解产生氢气；由于阳极电极5设置在第一导管3底端下方，其电解产生的纳米氧气气泡溶解在水中，在水泵9运行时，充氧水体被抽上来后喷淋到生物填料11上，促进微生物的生长也能促进好氧降解的发生，污染物降解后的水重新流回河道；同时，由于阴极电极6设置在第二导管4底端下方，其电解产生的氢气经由第二导管4上升至燃嘴12处作为燃料在低温时对加热管14进行加热，从而对生物填料11的环境进行加热，保持微生物的活性，促进微生物降解污染物。这样，该装置无需外加动力，也能实现常规情况下对水体增氧来促进河道污染物的生物处理，而且，还能通过维持填料温度来保持低温环境下微生物的活性，实现低温环境下污水处理的有效性和高效性。

由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理的情况下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种河道污染物生物处理装置，其特征在于，包括：浮箱、太阳能电池板、第一导管和第二导管、阳极电极和阴极电极、水泵、喷淋头、生物填料、燃嘴、温控点火器和加热管；其中，

所述太阳能电池板设置在所述浮箱的上方，所述浮箱由上层的蓄电池和下层的封闭空腔构成，所述蓄电池与所述太阳能电池板电连接，所述空腔的剖面为倒置的“凹”形，其中，所述空腔的两端为竖直向下延伸的第一空心柱和第二空心柱，所述第一空心柱和第二空心柱的底部各自封闭且互不连通，所述第一空心柱和第二空心柱之间为空隙；

所述第一导管的顶端设置在所述第一空心柱内部，所述第一导管向下延伸使得所述第一导管的底端置于所述空腔外部，所述第一导管的底端的下方设有所述阳极电极，所述阳极电极通过第一导线与所述蓄电池的正极电连接；所述第二导管的顶端设置在所述第二空心柱底部远离所述第一空心柱侧旁，所述第二导管向下延伸使得所述第二导管的底端置于所述空腔下方，所述第二导管的底端的下方设有所述阴极电极，所述阴极电极通过第二导线与所述蓄电池的负极电连接；

所述第一导管的顶端还与设置在所述空腔内的所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口连接有所述喷淋头，所述喷淋头位于所述第一空心柱和第二空心柱之间的空隙，在所述喷淋头的下方设置有所述生物填料，所述生物填料填充在所述第一空心柱和第二空心柱之间的空隙；所述第二导管的顶端设有所述燃嘴，所述燃嘴边上设置有所述温控点火器，所述燃嘴上方为套设在所述第二空心柱上的所述加热管的一端，所述加热管的另一端盘曲在所述生物填料中；

所述第一导管和第二导管均倾斜设置，使得所述第一导管的底端和所述第二导管的底端相互靠近；

所述水泵由所述蓄电池供电，所述水泵与所述蓄电池电连接。

2.如权利要求1所述的河道污染物生物处理装置，其特征在于，所述浮箱的外表面涂覆有防水涂层。

3.如权利要求1所述的河道污染物生物处理装置，其特征在于，所述第一导管和第二导管均采用PE管。

4.如权利要求1所述的河道污染物生物处理装置，其特征在于，所述空腔的体积是所述蓄电池体积的10～20倍。

5.如权利要求1所述的河道污染物生物处理装置，其特征在于，所述阳极电极为贵金属电极。

6.如权利要求1所述的河道污染物生物处理装置，其特征在于，所述阴极电极为不锈钢丝网、钛丝网或者钛合金丝网。

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