一种水草式EHBR河道水体净化装置系统与方法.pdf

本发明属于生态与环境保护领域，涉及一种水草式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河道水体净化装置系统与方法。EHBR河道水体净化装置系统的核心部分是水草式EHBR膜组件，水草式EHBR膜组件由中空纤维膜构成。水草式EHBR河道水体净化装置系统与方法能够长期净化河道污水，降低悬浮物含量，提高水体透明度，增加溶解氧，改善河道水体生态环境。水草式EHBR河道水体净化装置系统受季节更替的影响较小，不会像真正的水生植物那样死亡腐烂，可短时间内消除河道水质恶化现象，恢复河道水体的自净能力。

1.   一种水草式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河道水体净化装置系统，其特征在于： EHBR河道水体净化装置系统主要是由水草式膜组件、膜组件架及供气系统组成的。

2.   根据权利要求1所述的EHBR河道水体净化装置系统，其特征在于：水草式膜组件的核心部分是由中空纤维膜构成的。

3.   根据权利要求1所述的EHBR河道水体净化装置系统，其特征在于：膜组件架是用于固定水草式膜组件的，一个膜组件架上固定一个及一个以上的水草式膜组件。

4.   根据权利要求1所述的EHBR河道水体净化装置系统，其特征在于：供气系统是可以为本发明的水草式膜组件提供含氧气体的气源及供气设备。

5.   根据权利要求1所述的EHBR河道水体净化装置系统，其特征在于：装有水草式膜组件的膜组件架安装于河道底部，供气系统通过气体管路与水草式膜组件相连接。

6.   根据权利要求2所述的中空纤维膜，其特征在于：水草式膜组件的中空纤维膜具有优异的氧气透过性能、良好的稳定性和机械强度，中空纤维膜的外侧表面具有良好的生物附着性，即良好的挂膜性能；在水草式膜组件中，中空纤维膜的两端固定于组件封头内，或一端固定于组件封头内另一端为死端或微开放端；在河道内中空纤维膜分散漂浮于水体中。

7.   一种利用如权利要求1所述EHBR河道水体净化装置系统的方法，其特征在于：（1）根据河道水体的污染程度和水流量计算水草式膜组件的数量和设计膜组件架；（2）根据河道的结构和水文特点设计水草式膜组件在河道内的布放，以使水体净化达到最佳效果为设计目的；（3）根据上述计算与设计将装有水草式膜组件的膜组件架安装于河道底部，通过气体管路将供气系统与膜组件相连接；（4）开启供气系统在设置的压力下给中空纤维膜供气，由于良好的透过性能使中空纤维膜外表面保持较高的氧浓度，水体中的微生物在中空纤维膜表面附着生长，继而培育出完整的生物膜；中空纤维膜外侧表面生物膜的挂膜过程也可通过外加菌种和营养成分而加速进行；（5）在EHBR河道水体净化过程中，河道水体中的富营养物质被中空纤维膜外侧表面的生物膜吸附和降解，以此达到净化水体、保持河道水体清洁的目的。

8.   根据权利要求1所述EHBR河道水体净化装置系统和权利要求7所述利用EHBR河道水体净化装置系统的方法，其特征在于：该系统装置和方法不仅能够适应于流动水体的净化，还能够应用于静止水体的净化。

一种水草式EHBR河道水体净化装置系统与方法
技术领域
本发明是一种水草式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河道水体净化装置系统与方法，属于生态与环境保护领域。
背景技术
随着工业化、城市化的快速推进，水环境的约束逐渐凸显，淡水资源短缺，河道水体污染严重。目前，传统技术在工程实施上具有难以突破的瓶颈。在河道里种植水草的治污技术，只能适应部分河底为土质的河道，且难以保证效果；目前大部分城市景观河道都是人工构筑的河底，难以生长天然水草。在河道里投放处理药剂等方法，见效快，但可持续性差，特别是对于流动的河水，需要定期投放药剂，费用过高，不具备经济适用性。清淤、截污、换水等方法，由于没有建立起河道水的自净化能力，即没有建立起通过技术行为形成和强化的水生态系统，在保持短暂清洁后，由于自然污染、人为污染等形成的水体富营养，河道水重新变黑发臭，净化处理成果在一定程度上打了折扣。
因此，治理河道水体污染的理想技术，是利用高效的高科技人工强化水生态修复技术，逐步建立起水体除污自净化功能，形成完善的水生态系统，使河道水体的治理实现高效安全、低成本、可持续。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理效果好、操作简单方便、运行成本低、持久提升河道自净化能力且易于实施的河道水体净化装置系统与方法，有效解决河道水体及生态修复的问题，改善人居环境。
本发明是通过如下技术方案实现的：EHBR河道水体净化装置系统主要是由水草式膜组件、膜组件架及供气系统组成的。
本发明的水草式膜组件的核心部分是由中空纤维膜构成的。利用中空纤维曝气膜作为微生物膜附着载体并为生物膜提供氧气，促使河道中原有土著微生物在微生物附着载体上大量繁殖，形成生物膜，最终依靠生物膜上的大量微生物分解净化水体中的污染物，实现水质的直接净化。
本发明的供气系统是可以为本发明的膜组件提供含氧气体的气源及设备，例如：气体压缩设备、制氧设备，以及含有压缩空气及氧气的压力罐体等供气设备等 。
本发明的水草式膜组件固定于膜组件架上，用气路连接膜组件架上的水草式膜组件和供气系统。
本发明的装有水草式膜组件的膜组件架安装固定于河道底部，水草式膜组件的中空纤维膜分散漂浮于河道水体中，实现对河道水体的在线净化。EHBR河道水体净化装置系统与方法可以改善河道水体微生物系统，恢复水体生物多样性，提高水体的自净能力，有效改善河道水体水质。整个工艺不需要清淤，不会引起二次污染。与传统的治理方法相比，可短时间内消除河道水质恶化现象，恢复河道的自净能力。
具体实施方式
本发明的EHBR河道水体净化装置系统其特征在于，EHBR河道水体净化装置系统主要是由水草式膜组件、膜组件架及供气系统组成的。
水草式膜组件的核心部分是由中空纤维膜构成的。水草式膜组件的中空纤维膜具有优异的氧气透过性能、良好的稳定性和机械强度，中空纤维膜的外侧表面具有良好的生物挂膜性能；在水草式膜组件中，中空纤维膜的两端固定于组件封头内，或一端固定于组件封头内另一端为死端或微开放端；在河道内中空纤维膜分散漂浮于水体中。
膜组件架是用于固定水草式膜组件的，一个膜组件架上固定一个或一个以上的水草式膜组件。供气系统主要是指带压空气源和氧气源以及供气设备，供气设备主要是指包括如气体压缩设备、制氧设备，以及含有压缩空气及氧气的压力罐体等供气设备。装有水草式膜组件的膜组件架安装固定于河道底部，供气系统通过气体管路与膜组件相连接。
使用本EHBR河道水体净化装置系统的方法，包括：根据河道水体的污染程度和水流量计算水草式膜组件的数量和设计膜组件架；根据河道的结构和水文特点设计水草式膜组件在河道内的布放，以使水体净化达到最佳效果为设计依据；根据上述计算与设计将装有水草式膜组件的膜组件架安装固定于河道底部，通过气体管路将供气系统与膜组件相连接；开启供气系统给中空纤维膜增压充氧，由于其良好的选择性透过性能使中空纤维膜外表面保持有较高的氧浓度，水体中的微生物在中空纤维膜表面附着生长，继而培育出完整的生物膜；由于供氧方式的特殊性，生物膜会出现功能性分层并形成生物链；中空纤维膜外侧表面生物膜的挂膜过程也可通过外加菌种和营养成分而加速进行；在EHBR河道水体净化过程中，河道水体中的富营养物质被中空纤维膜外侧表面的生物膜吸附和降解，以此达到净化水体、保持河道水体清洁的目的。
本EHBR河道水体净化装置系统和方法不仅能够适应于流动水体的净化，还能够应用于静止水体的净化。
经过上述工艺步骤，河道水体将恢复为正常的浅绿色，水体的各项水质指标将逐步提高；河道的底泥逐步降解、含水率大大降低、底泥减少，底泥颜色也逐步由黑色恢复为浅黄色。最终，河道水体的生态系统将得到稳定，持续的自净能力得以恢复。