CN113754072A - 一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法，利用河道现有橡胶坝，在橡胶坝前端将河水导流至河道一侧设置的水质修复反应墙中，反应墙中填充缓释氧化材料，当河水流经反应墙时，较高的流速促进墙体中缓释氧化材料的释放，水体中的氨氮被氧化降解，净化后的水体继续向下游流动。本发明还公开了可渗透水质修复反应墙的装置。本申请的河道氨氮削减方法可以持久稳定净水，利用河道现有橡胶坝，装置方式简单，成本低廉，无能耗需求；药剂投加或更换操作简单且频率低。本发明是一种简单、经济、高效、持久的河道氨氮污染原位削减方法。
Description
技术领域
本发明涉及环境水质净化及环境工程技术领域，尤其涉及一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法。
背景技术
城市河道具有提供水源、水上交通通道、防洪排水、景观文化、维持水生态***、污染净化等多种功能。氨氮是影响城市河流水质的主要指标之一，河道氨氮含量过高会导致水体富营养化、水体缺氧、水质恶化，影响水生生物的新陈代谢，进而危害水生态平衡。据调查，2015年我国氨氮排放总量高达229.9万吨，氨氮的过量排放不仅导致资源浪费、环境污染，还需耗费巨额治理成本。我国河道氨氮水平普遍偏高，来源广泛，例如过度使用的肥料通过灌溉排水进入河道，生活污水和钢铁、印染、化肥等含氮工业废水的排放等都是河道氨氮的主要来源。
目前，最常见的氨氮去除方法主要有折点氯化、吸附、化学沉淀、反渗透、生物工艺等，然而这些方法存在成本、环境友好性、产生大量底泥和工艺流程复杂等问题，不适用于河道氨氮处理。目前河道氨氮削减的主要技术是微生物修复法和人工曝气结合化学药剂投加法，微生物修复法需要人为创造出有利于微生物生长的水环境，且需使目标微生物浓度保持在一定水平，因此需定期向河道投加微生物菌剂；人工曝气对能耗要求较高，所投加的化学药剂多具有水溶性，造成投加时药剂浓度过高，药效持续时间短的问题，需频繁投加药剂，增加成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种能利用河道现有橡胶坝，在橡胶坝前端将河水导流至河道一侧设置的可渗透水质修复反应墙，反应墙中填充缓释氧化材料，当河水流经反应墙时，较高的流速促进墙体中缓释氧化材料的释放，水体中的氨氮被氧化降解，净化后的水体继续向下游流动。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，适用于河道中的橡胶坝，其特征在于，所述河道的一侧设有导流渠，所述导流渠位于橡胶坝的一端，所述导流渠内设有可渗透水质修复反应墙，所述可渗透水质修复反应墙的上下分别设有两个隔网，所述隔网的孔径不小于可渗透水质修复反应墙的孔径，所述缓释氧化材料投加于可渗透水质修复反应墙的两个隔网之间。
优选地，所述可渗透水质修复反应墙采用长条形结构的反应槽。优选地，所述可渗透水质修复反应墙上的隔网孔径为3-6mm，使水流快速通过，防止内涝。
优选地，所述缓释材料的粒径需大于隔网的孔径，所述缓释材料的粒径为4-8mm。
优选地，所述缓释材料采用氧化材料或释氧材料。
优选地，所述缓释材料采用过氧化物结合天然高分子聚合物包埋纳米材料和微生物菌种微胶囊。
优选地，所述过氧化物包括过氧化物、过碳酸盐等；所述天然高分子聚合物包括壳聚糖、甲壳素、海藻酸钠、明胶、可降解聚乳酸、生物可降解聚羟基脂肪酸酯；所述纳米材料包括纳米颗粒和纳米管。
优选地，所述可渗透水质修复反应墙上设有倒计时装置提醒投加或更换材料。
优选地，所述可渗透水质修复反应墙的两个隔网之间还投加有缓释材料与吸附剂或其他非缓释材料的混合物。
本发明还提供了一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法，利用河道现有橡胶坝，在河道一侧开设有位于橡胶坝一端的导流渠，所述橡胶坝前端将河水导流至河道一侧设置的导流渠内的可渗透水质修复反应墙中，可渗透水质修复反应墙中投加了缓释氧化材料，当河水流经可渗透水质修复反应墙时，较高的流速促进可渗透水质修复反应墙的墙体中缓释氧化材料释放，水体中的氨氮被氧化降解，净化后的水体继续向下游流动。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明提供的原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法，当橡胶坝不充气时，少量河水流经反应墙，缓释氧化材料在河道中均匀、缓慢地释放，服役时间长；当橡胶坝充气时，大量河水经引流进入反应墙，缓释氧化材料释放速度加快，氧化效果增强。较现有技术，更能适应复杂多变的河道环境，适用于河道长期养护。
2、本发明提供的原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法，该方法采用的是环境友好型缓释氧化材料，比如天然高分子聚合物包埋材料和硝化菌种微胶囊，来源天然，在氧化材料被缓释的过程中，包埋剂和胶囊材料也逐渐被缓慢降解。较现有技术，不会造成二次污染，不增加河道底泥，且不影响河道浊度。
3、本发明提供的原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法，该方法利用河道现有橡胶坝，利用实地地形特征在河道一侧设置水质修复反应墙，河水经引流进入反应墙实现氨氮原位削减。该方法对安装环境要求不高，投加或更换材料操作简单，无需大量人力物力，是一种简单、经济的长效净化河道氨氮污染的方法。
附图说明
图1为本发明提出的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置的结构示意图。
图中序号如下：
1、橡胶坝；2、可渗透水质修复反应墙；3、导流渠；4、河道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，为本发明公开的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置及其方法，其中一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置适用于河道4中的橡胶坝1，所述河道4的一侧设有导流渠3，所述导流渠3位于橡胶坝1的一端，所述导流渠3内设有可渗透水质修复反应墙2，导流渠3可以安装在河道外侧或内侧，其形式包括但不限于挖设凹槽和安装长条形结构的可渗透水质反应墙2。
所述可渗透水质修复反应墙2的上下分别设有两个隔网，所述隔网的孔径不小于可渗透水质修复反应墙2的孔径，所述缓释氧化材料投加于可渗透水质修复反应墙2的两个隔网之间。
进一步，所述可渗透水质修复反应墙上的隔网孔径为3-6mm，使水流快速通过，防止内涝。
进一步，所述缓释材料的粒径需大于隔网的孔径，所述缓释材料的粒径为4-8mm。
进一步，所述两个隔网之间填充的缓释材料可为氧化材料、释氧材料等，包括但不限于过氧化物结合天然高分子聚合物包埋纳米材料和微生物菌种微胶囊；所述过氧化物包括但不限于过氧化物、过碳酸盐等；所述天然高分子聚合物包括但不限于壳聚糖、甲壳素、海藻酸钠、明胶、可降解聚乳酸、生物可降解聚羟基脂肪酸酯等；所述纳米材料包括但不限于纳米颗粒和纳米管等。反应墙的尺寸可根据实地地形、水力参数、氨氮水平和预期反应墙服役时间设计计算。缓释材料投加量可根据前期试验估算，定期投加或更换材料(包括但不限于设置倒计时装置提醒投加或更换材料)。
值得说明的是，本申请提到的缓释材料种类和粒径、隔网孔径等条件都是根据实际水体情况可进行调整的，并不局限于上述描述。缓释材料可与其他功能材料(如吸附剂或其他非缓释材料)按一定比例混合使用。
本发明的针对河道氨氮污染的原位缓释净化方法，是利用河道现有橡胶坝1，在河道4一侧开设有位于橡胶坝1一端的导流渠3，所述橡胶坝1前端将河水导流至河道4一侧设置的导流渠3内的可渗透水质修复反应墙2中，可渗透水质修复反应墙2中投加了缓释氧化材料，当河水流经可渗透水质修复反应墙2时，较高的流速促进可渗透水质修复反应墙2的墙体中缓释氧化材料释放，水体中的氨氮被氧化降解，净化后的水体继续向下游流动。
下面通过二实施例具体说明：
实施例一
利用现有橡胶坝，在橡胶坝前端河道外侧挖设导流渠，橡胶坝后端河道外侧挖设水质修复反应墙，反应墙前后两端设置隔网，防止缓释材料被水流冲走，反应墙后端挖设导流渠，将净化后水体引回河道。反应墙中填充硝化菌种微胶囊，当橡胶坝充气时，河水被导流进入反应墙，缓释材料加速释放，实现河道氨氮的原位强化氧化降解，净化后的水体回到河道，向下游流动。隔网孔径为4mm，微胶囊粒径为5mm。反应墙高度不超过河道高度，可为0.5-1m，宽度按实地地形设计，比如可为0.5m，设计反应墙服役时间为半年，可根据河道氨氮水平、所投加缓释氧化材料效能和半年内通过反应墙的水量估算计算所需材料投加量，即所需反应墙容积，从而计算反应墙长度，比如可为1m，每半年投加一次材料。
实施例二
在河道现有的橡胶坝前端河道内侧挖设挖设导流渠，在河道外侧放置长条形箱体作为水质修复反应墙，前后两端设置隔网，隔网孔径为4mm，反应墙中填充海藻酸钠包埋过氧化镁缓释材料，材料粒径为6mm。箱体尺寸的设计计算及加药方式等与实施例一相同。
本申请的削减河道氨氮方法可以持久稳定净水，利用河道现有橡胶坝，装置方式简单，成本低廉，无能耗需求；药剂投加或更换操作简单且频率低。是一种简单、经济、高效、持久的河道氨氮污染原位削减方法。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，适用于河道(4)中的橡胶坝(1)，其特征在于，所述河道(4)的一侧设有导流渠(3)，所述导流渠(3)位于橡胶坝(1)的一端，所述导流渠(3)内设有可渗透水质修复反应墙(2)，所述可渗透水质修复反应墙(2)的上下分别设有两个隔网，所述隔网的孔径不小于可渗透水质修复反应墙(2)的孔径，所述缓释氧化材料投加于可渗透水质修复反应墙(2)的两个隔网之间。
2.根据权利要求1所述的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，其特征在于，所述可渗透水质修复反应墙(2)采用长条形结构的反应槽。
3.根据权利要求1所述的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，其特征在于，所述可渗透水质修复反应墙上的隔网孔径为3-6mm，使水流快速通过，防止内涝。
4.根据权利要求1所述的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，其特征在于，所述缓释材料的粒径需大于隔网的孔径，所述缓释材料的粒径为4-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，其特征在于，所述缓释材料采用氧化材料或释氧材料。
6.根据权利要求1所述的一种针对河道氨氮污染的原位缓释净化装置，其特征在于，所述缓释材料采用过氧化物结合天然高分子聚合物包埋纳米材料和微生物菌种微胶囊。
7.根据权利要求6所述的一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化装置，其特征在于，所述过氧化物包括过氧化物、过碳酸盐等；所述天然高分子聚合物包括壳聚糖、甲壳素、海藻酸钠、明胶、可降解聚乳酸、生物可降解聚羟基脂肪酸酯；所述纳米材料包括纳米颗粒和纳米管。
8.根据权利要求1所述的一种针对河道氨氮污染的原位缓释净化装置，其特征在于，所述可渗透水质修复反应墙(2)上设有倒计时装置提醒投加或更换材料。
9.根据权利要求1所述的一种针对河道氨氮污染的原位缓释净化装置，其特征在于，所述可渗透水质修复反应墙(2)的两个隔网之间还投加有缓释材料与吸附剂或其他非缓释材料的混合物。
10.一种原位削减河道氨氮污染的缓释净化方法，其特征在于，利用河道现有橡胶坝(1)，在河道(4)一侧开设有位于橡胶坝(1)一端的导流渠(3)，所述橡胶坝(1)前端将河水导流至河道(4)一侧设置的导流渠内的可渗透水质修复反应墙(2)中，可渗透水质修复反应墙(2)中投加了缓释氧化材料，当河水流经可渗透水质修复反应墙(2)时，较高的流速促进可渗透水质修复反应墙(2)的墙体中缓释氧化材料释放，水体中的氨氮被氧化降解，净化后的水体继续向下游流动。
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Citations (7)
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2021
- 2021-09-15 CN CN202111079398.9A patent/CN113754072A/zh active Pending
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