本實用新型涉及河道治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于河道水體的凈化廊道。

背景技術(shù)：

隨著我國對河道治理的重視，國內(nèi)水體排放標(biāo)準(zhǔn)日益提高，氨氮為河道治理一項重要的污染指標(biāo)。氨氮在水體中主要表現(xiàn)為游離氨(NH₃)和氨離子(NH₄⁺)。氨氮作為水體營養(yǎng)物質(zhì)，濃度高，水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，降低河道內(nèi)溶解氧；氨氮濃度上升，游離氨(NH₃)和氨離子(NH₄⁺)對于水體的魚類等生物產(chǎn)生毒害作用；氨氮通過亞硝化細菌、硝化細菌的硝化作用產(chǎn)生亞硝酸氮與硝酸氮，形成相應(yīng)的鹽類物質(zhì)，進入水源，可對人體造成危害。

目前國內(nèi)去除氨氮的主要技術(shù)有植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、生物膜修復(fù)技術(shù)。生物膜法被認為是性價比最高的去除氨氮方法，也是河道修復(fù)工藝中運用最多的。生物膜技術(shù)通過較大比表面積物質(zhì)作為填料，聚集微生物形成生物膜，類似小型的接觸氧化池，進行河道氨氮等有機污染物的凈化處理。

例如，授權(quán)公告號為102219339B的中國發(fā)明專利公開了一種污染河道水體凈化模塊化系統(tǒng)及其應(yīng)用。污染河道水體凈化模塊化主要由生物格柵模塊、彈性填料吸附床模塊、微生物生態(tài)分解懸床模塊、以及沉水植物生態(tài)凈化懸床模塊組成；生物格柵模塊由框架及沉水植物、浮水植物、挺水植物組成，彈性填料模塊由框架結(jié)構(gòu)與親水型彈性填料、疏水性彈性填料構(gòu)成，微生物床模塊由框架結(jié)構(gòu)、微孔曝氣裝置、微生物構(gòu)成，沉水植物凈化床模塊由沉水植物種群及床體構(gòu)成。

但是現(xiàn)有技術(shù)均存在設(shè)備占地面積大，前期投資高，后期運行維護繁瑣等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有河道修復(fù)技術(shù)對于氨氮的去除裝置，設(shè)備占地面積大，前期投資高，后期運行維護繁瑣等問題，故提出氨氮去除效果良好、實用性強的一種具有脫氮功能的水體凈化廊道。

一種河道水體凈化廊道，包括：

浮框體，該浮框體包括浮于水面的浮管、沿浮管打入河底的若干根固定桿以及對應(yīng)穿套在固定桿上的塑料管；

網(wǎng)框，所述網(wǎng)框的進水面和出水面為過水網(wǎng)、底面及沿水體流向的兩個側(cè)面為掛膜后不透水的細目網(wǎng)，所述網(wǎng)框的頂邊與浮管縫合、側(cè)面與對應(yīng)的塑料管縫合，所述網(wǎng)框內(nèi)沿水流方向由過水網(wǎng)依次分隔為硝化填料區(qū)、過渡區(qū)和反硝化填料區(qū)；

以及設(shè)于硝化填料區(qū)內(nèi)的布水管，該布水管外接納米曝氣機。

浮管浮于河道水面，端頭處用堵頭封閉處理，固定桿采用鍍鋅管，沿浮管布置，鍍鋅管下端打入河底40～60cm，鍍鋅管上穿套PE塑料管，網(wǎng)框的頂邊縫合在浮管上，側(cè)面與塑料管接觸處均與塑料管縫合，整體浮于河道水體中，可隨水位變化浮動，由鍍鋅管對其進行限位。

河道水體由控速裝置控速后進入廊道內(nèi)，保證廊道內(nèi)水體流速在0.01m/s～0.03m/s內(nèi)，廊道內(nèi)反復(fù)流經(jīng)硝化區(qū)和反硝化區(qū)，循環(huán)間隔進行消化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，通過納米曝氣機及布水管向硝化區(qū)內(nèi)充氧，控制控制硝化填料區(qū)溶解氧在3～6mg/L，過渡區(qū)溶解氧0.5～3mg/L，反硝化填料區(qū)溶解氧0.1～0.5mg/L，對河道水體進行原位凈化，整個處理裝置浮于底泥上方，曝氣與底泥分開，可避免底泥中污染物的二次污染。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)框的進水側(cè)設(shè)有推流器。

廊道處于不流動水體中，在廊道裝置前端0～20cm處放置功率為0.3kW/m².h～0.4kW/m².h的推流器，可控制水體流速為0.01m/s～0.03m/s。推流器使用牽引繩綁定，錨固定；

優(yōu)選地，所述布水管包括與納米曝氣機連接的布水主管和設(shè)于布水主管上且對應(yīng)伸入硝化填料區(qū)內(nèi)的布水支管。

進一步優(yōu)選地，相鄰布水支管之間的間距為1～2m。

填料區(qū)內(nèi)硝化微生物內(nèi)部發(fā)生硝化反應(yīng)，消耗一部分溶解氧，經(jīng)過填料區(qū)反應(yīng)的河水進入過渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)附著在聚氨酯的生物膜進一步消耗剩余溶解氧，使溶解氧濃度達到反硝化條件。從而控制硝化填料區(qū)溶解氧在3～6mg/L，過渡區(qū)溶解氧0.5～3mg/L，反硝化填料區(qū)溶解氧0.1～0.5mg/L。

進一步地，所述布水支管位于硝化填料底部。

納米曝氣機為市售產(chǎn)品，產(chǎn)生的納米氣泡粒徑60％～80％在200nm-400nm之間，實際所測富含該納米氣泡的水體ζ電位高達-20～-40mV，控制氣水比為(3.5～4)：1。

納米曝氣機設(shè)置配套的提升泵和進水管，控制聚氨酯填料區(qū)溶解氧在3～6mg/L，過渡區(qū)溶解氧0.5～3mg/L，竹球填料區(qū)溶解氧0.1～0.5mg/L。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)框的頂面為40～50目細目網(wǎng)、進水面與出水面為漁網(wǎng)、底面及沿水流方向的兩個側(cè)面為100～150目細目網(wǎng)。

網(wǎng)框頂面的細目網(wǎng)用于防止填料溢出，側(cè)面和底面選用100～150目細目網(wǎng)，掛膜后不透水，使廊道內(nèi)形成封閉處理空間。

所述過水網(wǎng)為漁網(wǎng)，保證水流通透的同時防止填料隨水流流動。

優(yōu)選地，所述硝化填料區(qū)、過渡區(qū)和反硝化填料區(qū)的容積比為7：(1～1.5)：4?？刂葡趸盍蠀^(qū)、過渡區(qū)與反硝化填料區(qū)內(nèi)HRT(水力停留時間)為7:1:4。

優(yōu)選地，所述硝化填料區(qū)內(nèi)填充邊長為3～5cm的聚氨酯填料塊；所述反硝化填料區(qū)內(nèi)填充直徑為3～4cm的竹球。聚氨酯填料塊為邊長為3～5cm的正方體塊。

優(yōu)選地，所述硝化填料區(qū)內(nèi)硝化填料的填充率為30％～50％；所述反硝化填料區(qū)內(nèi)反硝化填料的填充率為10％～30％。

硝化填料區(qū)內(nèi)填充比表面積10000～20000m²/m³、密度20～25g/cm³的聚氨酯填料，硝化填料區(qū)內(nèi)填充率為30％～50％；反硝化填料區(qū)內(nèi)填充比表面積60000～90000m²/m³、密度0.3-0.4g/cm³的竹球，反硝化填料區(qū)內(nèi)填充率為10％～30％。

進一步地，所述聚氨酯填料為5×5×5cm聚氨酯填料，均勻分布于硝化區(qū)內(nèi)；所述竹球的直徑為3～4cm。

竹球與污泥混合后均勻投撒于反硝化區(qū)內(nèi)，所述反硝化區(qū)內(nèi)的填充率包含了混入的污泥，優(yōu)選地，所述竹球與污泥的混合質(zhì)量比為2～3:1。

本實用新型中通過納米氣泡機與特定的布水管向廊道通入氣水混合物，所述納米發(fā)泡機所產(chǎn)生的氣泡帶有負電荷，可對水體微粒產(chǎn)生吸附效果，可以使懸浮物分離；氧傳質(zhì)速率高，溶解氧維持在較高水平，大大加快廊道內(nèi)硝化填料微生物的繁殖代謝，加快污染物的分解。

本實用新型選取硝化填料聚氨酯為大孔與納米級孔隙相結(jié)合：大孔保持良好的氣液固的接觸條件，納米氣泡可長時間停留在大孔內(nèi)；微孔中帶有氨基羧基、環(huán)氧基等親水性活性基團，可與微生物肽鍵中的活性基團形成離子鍵或共價鍵，適合硝化微生物掛膜。

進一步地，所述硝化填料區(qū)和反硝化填料區(qū)內(nèi)每間隔2～3m均采用過水網(wǎng)隔斷。使填料更好的保持均勻分布。更進一步地，過水網(wǎng)采用漁網(wǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型就有如下有益效果：

(1)納米氣泡供氧，溶氧效果好，曝氣與底泥分開，可避免底泥中污染物的二次污染；

(2)實施本裝置可快速、高效、低能地降低河流中的總氮；

(3)本實用新型獨特的細目網(wǎng)、浮管、固定管設(shè)計，適應(yīng)水位變化；

(4)本實用新型內(nèi)部填料等均位于水位之下，不影響水面景觀。

(5)本實用新型在靜水情況下，通過導(dǎo)流器設(shè)置，部分水體回流可提高水體去除總氮率。

附圖說明

圖1是本實用新型俯視結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實用新型垂直于水流方向的剖視圖。

圖中所示附圖標(biāo)記如下：

1-納米曝氣機 2-提升泵 3-出水管

4-布水主管 5-網(wǎng)框 6-浮管

7-鍍鋅管 8-布水支管 9-進水面

10-推流器 11-塑料管 12-出水面

具體實施方式

如圖1～圖2所示，一種河道水體凈化廊道，包括浮框體、網(wǎng)框、布水管和填料。

浮框體包括沿水流方向布置的兩根浮管6，兩根浮管相互平行布置，沿浮管設(shè)置一排打入河底的鍍鋅管7，每根鍍鋅管外套設(shè)一段塑料管11，網(wǎng)框6通過浮框體懸浮于河道水體中，網(wǎng)框由進水面9、出水面12、底面、頂面以及沿水流方向的兩個側(cè)面組成，進水面和出水面為漁網(wǎng)，河道水體由漁網(wǎng)進出廊道，頂面為40～50目細目網(wǎng)，底面及沿水流方向的兩個側(cè)面為100～150目細目網(wǎng)，網(wǎng)框頂邊與浮管接觸處與浮管縫合、側(cè)面與塑料管接觸處與塑料管縫合。整個網(wǎng)框浮于水體中，且可隨水位變化而上下浮動，鍍鋅管對其進行限位。

100～150目細目網(wǎng)、40～50目細目網(wǎng)和漁網(wǎng)圍成的網(wǎng)框5內(nèi)由漁網(wǎng)分隔為硝化填料區(qū)、過渡區(qū)和反硝化填料區(qū)，順?biāo)鞣较蛞来螢橄趸盍蠀^(qū)、過渡區(qū)和反硝化填料區(qū)，硝化填料區(qū)、過渡區(qū)和反硝化填料區(qū)的容積比為7:(1～1.5)：4。

硝化填料區(qū)填充比表面積10000～20000m²/m³、密度20～25g/cm³的聚氨酯填料，硝化填料區(qū)內(nèi)填充率為30％～50％，聚氨酯填料尺寸為5×5×5cm，均勻投撒于硝化填料區(qū)內(nèi)。反硝化填料區(qū)內(nèi)填充比表面積60000～90000m²/m³、密度0.3-0.4g/cm³的竹球，反硝化填料區(qū)內(nèi)填充率為10％～30％(竹球與污泥以質(zhì)量比2.5:1混合后投入)，竹球的直徑為3～4cm。當(dāng)廊道單體較長時，硝化填料區(qū)和反硝化填料區(qū)內(nèi)每間隔2～3m均采用漁網(wǎng)隔斷。

布水管包括布水支管8和布水主管4，布水支管沿與水流流向相垂直方向分布于硝化填料區(qū)內(nèi)，布水支管位于對應(yīng)區(qū)域內(nèi)底部，硝化填料區(qū)內(nèi)相鄰布水支管之間的間距為1～2m，所有的布水支管的進水端均連接于布水主管4上，布水主管4通過連接頭與納米曝氣機1的出水管3相連，納米曝氣機1設(shè)置在河岸上，并配備提升泵2和進水管。

當(dāng)廊道處于不流動水體中時，在廊道裝置前端10～20cm處放置功率為0.3kW/m².h～0.4kW/m².h的推流器10，可控制水體流速為0.01m/s～0.03m/s。推流器使用牽引繩綁定，錨固定于河底。

本實用新型工作方式如下：

由控速裝置控制進入所述水體凈化廊道內(nèi)的河道水體流速在0.01m/s～0.03m/s內(nèi)，進入所述水體凈化廊道內(nèi)的河道水體依次經(jīng)過硝化填料區(qū)和反硝化填料區(qū)，進行硝化處理和反硝化處理，原位凈化后的水體從廊道的出水面排出；

處理過程中由納米曝氣機及布水管向廊道單體內(nèi)曝氣，控制廊道內(nèi)硝化填料區(qū)溶解氧3～6mg/L，過渡區(qū)溶解氧0.5～3mg/L，反硝化填料區(qū)溶解氧0.1～0.5mg/L。

以上所述僅為本實用新型專利的具體實施案例，但本實用新型專利的技術(shù)特征并不局限于此，任何相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實用新型的專利范圍之中。