本實(shí)用新型屬于水質(zhì)凈化領(lǐng)域，涉及污染地表水體修復(fù)凈化裝備，具體涉及一種污染水體生物修復(fù)綜合裝置。

背景技術(shù)：

由于工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，有限的地表水資源遭受著不同程度的污染，水體生態(tài)環(huán)境日趨惡化，生物多樣性遭到嚴(yán)重破壞，影響人類(lèi)生活也制約著經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，污染地表水的修復(fù)成為現(xiàn)實(shí)和迫切的環(huán)保問(wèn)題。污染地表水體具有受污染途徑廣、流動(dòng)性大、季節(jié)性強(qiáng)、污染濃度低等特征，常用生物修復(fù)法。傳統(tǒng)的生物修復(fù)法利用微生物對(duì)水中污染物的降解作用來(lái)凈化水體，但微生物缺少載體，導(dǎo)致其游離分散，難以形成優(yōu)勢(shì)菌群，不能對(duì)水體進(jìn)行高效處理，也存在溶解氧不足的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)目前較多采用人工濕地及生態(tài)浮島法，但該類(lèi)技術(shù)受植物和氣候的影響較大。曝氣充氧在污染地表水處理中較常用，通過(guò)曝氣來(lái)增加水中溶解氧含量以改善水質(zhì)，但曝氣設(shè)備耗能巨大，投資費(fèi)用高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種污染水體生物修復(fù)綜合裝置，解決傳統(tǒng)生物修復(fù)法的不足及單一技術(shù)的缺陷。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種污染水體生物修復(fù)綜合裝置，包括固定架，所述的固定架中部安裝有控制箱，控制箱四周的固定架內(nèi)對(duì)稱(chēng)安裝有浮筒組，每個(gè)浮筒組頂部的固定架上安裝有太陽(yáng)能電池板，每個(gè)浮筒組底部的固定架上安裝有生物箱，生物箱上均勻加工有多個(gè)邊壁小孔；

所述的控制箱內(nèi)安裝有光伏控制器，光伏控制器將太陽(yáng)能電池板與蓄電池連接在一起，蓄電池為曝氣機(jī)構(gòu)供電。

本實(shí)用新型還具有如下區(qū)別技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述的生物箱底部設(shè)置有懸掛架，懸掛架上懸掛有人工水草。

具體的，所述的曝氣機(jī)構(gòu)包括加工在控制箱側(cè)壁上的空氣入口，還包括安裝在控制箱內(nèi)與蓄電池相連的電機(jī)，電機(jī)與中空攪拌軸的一端相連帶動(dòng)中空攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)，控制箱內(nèi)的中空攪拌軸上加工有通氣孔，通氣孔與中空攪拌軸的中空腔連通，中空攪拌軸的另一端伸出控制箱底部并且在端部連通有負(fù)壓腔，中空攪拌軸上還安裝有能夠使得負(fù)壓腔產(chǎn)生負(fù)壓的攪拌槳。

優(yōu)選的，所述的中空攪拌軸為分段式結(jié)構(gòu)，各段之間通過(guò)聯(lián)軸器相連。

優(yōu)選的，所述的負(fù)壓腔為喇叭狀，負(fù)壓腔邊壁開(kāi)有小孔。

優(yōu)選的，所述的浮筒組為矩陣式對(duì)稱(chēng)排列的四組。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本實(shí)用新型的裝置安裝操作簡(jiǎn)單，能夠?qū)λw進(jìn)行原位生物修復(fù)，本裝置能夠輔助固定化細(xì)胞技術(shù)，使得微生物不會(huì)游離分散，體現(xiàn)和發(fā)揮優(yōu)勢(shì)菌群的作用。此外，利用曝氣設(shè)備來(lái)提供足夠氧氣，更優(yōu)化了水下處理環(huán)境。太陽(yáng)能電池板的應(yīng)用突顯了本裝置零能耗、綠色環(huán)保的特征。對(duì)于低碳/氮比，富營(yíng)養(yǎng)化較嚴(yán)重的地表水體，該裝置綜合性高，修復(fù)效果顯著。

人工水草是一種生物膜載體技術(shù)，正在日益興起且發(fā)展前景良好，在本裝置中將其固定在水下，與固定化微生物一起在水下不同深度發(fā)揮作用。由生物箱邊壁小孔流出的優(yōu)勢(shì)菌群可在人工水草上富集，更能加強(qiáng)對(duì)水體的修復(fù)效果。并且，人工水草不受生長(zhǎng)時(shí)間和氣候的影響，無(wú)需專(zhuān)門(mén)打理，操作管理方便。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各個(gè)標(biāo)號(hào)的含義為：1-固定架，2-控制箱，3-浮筒組，4-太陽(yáng)能電池板，5-生物箱，6-邊壁小孔，7-光伏控制器，8-蓄電池，9-曝氣機(jī)構(gòu)，10-懸掛架，11-人工水草，12-固定化微生物，13-氣體；

(9-1)-空氣入口，(9-2)-電機(jī)，(9-3)-中空攪拌軸，(9-4)-通氣孔，(9-5)-負(fù)壓腔，(9-6)-攪拌槳，(9-7)-聯(lián)軸器。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)解釋說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

以下給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，需要說(shuō)明的是本實(shí)用新型并不局限于以下具體實(shí)施例，凡在本申請(qǐng)技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

實(shí)施例：

遵從上述技術(shù)方案，如圖1至圖4所示，本實(shí)施例給出一種污染水體生物修復(fù)綜合裝置，包括固定架1，所述的固定架1中部安裝有控制箱2，控制箱2四周的固定架1內(nèi)對(duì)稱(chēng)安裝有浮筒組3，每個(gè)浮筒組3頂部的固定架1上安裝有太陽(yáng)能電池板4，每個(gè)浮筒組3底部的固定架1上安裝有生物箱5，生物箱5上均勻加工有多個(gè)邊壁小孔6；

所述的控制箱2內(nèi)安裝有光伏控制器7，光伏控制器7將太陽(yáng)能電池板4與蓄電池8連接在一起，蓄電池8為曝氣機(jī)構(gòu)9供電，曝氣機(jī)構(gòu)9通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)增加水下溶解氧含量。

太陽(yáng)能電池板4的尺寸為1200×1000×50mm，安裝傾角為34.30度。

光伏控制器7是用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽(yáng)能電池方陣對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給太陽(yáng)能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。光伏控制器7采用本領(lǐng)域常用的光伏控制器即可。

浮筒組3采用浮筒組成，浮筒為高密度實(shí)芯圓柱形泡沫浮筒，每個(gè)浮筒浮力能達(dá)120kg，每塊太陽(yáng)能電池板4下面安裝三個(gè)浮筒。整個(gè)裝置重量約為240kg，總重遠(yuǎn)小于浮筒的浮力。

本實(shí)施例中，作為一種優(yōu)選情況，浮筒組3為矩陣式對(duì)稱(chēng)排列的四組，對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能電池板4共安裝四塊，太陽(yáng)能電池板4在整個(gè)裝置的最上面，通過(guò)吸收太陽(yáng)光，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為電能，由此帶動(dòng)曝氣機(jī)構(gòu)9運(yùn)轉(zhuǎn)，以增加水中的溶解氧。

固定化微生物12放置在生物箱5內(nèi)，生物箱5的箱體由輕質(zhì)材料制作，生物箱5側(cè)方蓋可打開(kāi)，便于放置固定化微生物12。通過(guò)邊壁小孔6，水體可以自由進(jìn)出生物箱5，固定化微生物12載體無(wú)法通過(guò)，從而高效發(fā)揮微生物降解污染物的作用，對(duì)水體進(jìn)行修復(fù)。

生物箱5的尺寸為600×600×300mm，作為一種優(yōu)選，每個(gè)生物箱5上的邊壁小孔6的個(gè)數(shù)為36。

固定化微生物12通過(guò)細(xì)胞包埋的方法固定，并使其在特定生物載體上生存。

生物箱5底部設(shè)置有懸掛架10，懸掛架10上懸掛有人工水草11。人工水草11為辮帶式人工水草，充氧時(shí)管狀直徑可變，無(wú)堵塞。綁好之后可利用三年以上，無(wú)需專(zhuān)門(mén)打理。人工水草可根據(jù)具體的情況選擇懸掛的條數(shù)和長(zhǎng)度。生物箱5內(nèi)逸出的微生物可被人工水草11富集，從而加強(qiáng)優(yōu)勢(shì)菌群的作用。

由于曝氣的作用，使人工水草11能在充氧的環(huán)境中更好的掛膜，形成仿生系統(tǒng)，對(duì)水體進(jìn)行凈化。作為本實(shí)施例的優(yōu)選，人工水草11的比表面積在2000m²/m³以上，每個(gè)生物箱下方懸掛四根人工水草11。

曝氣機(jī)構(gòu)9包括加工在控制箱2側(cè)壁上的空氣入口9-1，還包括安裝在控制箱2內(nèi)與蓄電池8相連的電機(jī)9-2，電機(jī)9-2與中空攪拌軸9-3的一端相連帶動(dòng)中空攪拌軸9-3轉(zhuǎn)動(dòng)，控制箱2內(nèi)的中空攪拌軸9-3上加工有通氣孔9-4，通氣孔9-4與中空攪拌軸9-3的中空腔連通，中空攪拌軸9-3的另一端伸出控制箱2底部并且在端部連通有負(fù)壓腔9-5，中空攪拌軸9-3上還安裝有能夠使得負(fù)壓腔9-5產(chǎn)生負(fù)壓的攪拌槳9-6。

中空攪拌軸9-3為分段式結(jié)構(gòu)，各段之間通過(guò)聯(lián)軸器9-7相連。

負(fù)壓腔9-5為喇叭狀，便于形成負(fù)壓環(huán)境和空氣的排出。

本實(shí)用新型的裝置使用時(shí)，將固定化微生物12裝入生物箱5中，將整個(gè)裝置漂浮在水中，太陽(yáng)能電池板4將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)在蓄電池8中，蓄電池8帶動(dòng)中空攪拌軸9-3轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌槳9-6的隨之轉(zhuǎn)動(dòng)使得攪拌槳9-6的下方水體形成負(fù)壓，進(jìn)而使得負(fù)壓腔9-5中形成負(fù)壓，空氣在負(fù)壓的作用下從空氣入口9-1吸入至中空攪拌軸9-3的中空腔中，并從負(fù)壓腔9-5中溢出，以增加水中的含氧量。固定化微生物12在生物箱5中生長(zhǎng)繁殖，隨著繁殖量的增加，有一部分微生物會(huì)從邊壁小孔6中逸出，在人工水草11上富集，從而加強(qiáng)優(yōu)勢(shì)菌群的作用，提高微生物對(duì)污染水體的修復(fù)效果。

本實(shí)用新型針對(duì)污染地表水的特征和傳統(tǒng)生物修復(fù)法的不足，將曝氣技術(shù)、固定化細(xì)胞技術(shù)及人工水草技術(shù)結(jié)合，利用太陽(yáng)能電池板供電進(jìn)行曝氣，設(shè)計(jì)了一種污染水體生物修復(fù)綜合裝置，有效的解決了微生物量不足，水生植物不易存活和難管理的問(wèn)題，克服了單一生物修復(fù)的缺陷，適應(yīng)性強(qiáng)，并且環(huán)保無(wú)能耗，修復(fù)效果顯著。

采用本實(shí)施例給出的裝置對(duì)受污染的湖泊水進(jìn)行修復(fù)，試驗(yàn)在西安某一受污染的湖泊水中同時(shí)進(jìn)行，湖水pH＝7.4，初始溶解氧濃度為0.7mg/L，總氮濃度為2.4mg/L，處于地表劣Ⅴ類(lèi)水平，COD為35mg/l，總磷濃度為0.13mg/L，處于地表類(lèi)Ⅴ類(lèi)水平。該方法具體包括以下步驟：

步驟一，基質(zhì)溶液的制備：

配置基質(zhì)溶液，所述的基質(zhì)溶液中COD(化學(xué)需氧量)為500mg/L，氨氮濃度為20mg/L，磷酸鹽濃度為10mg/L；基質(zhì)溶液中COD的調(diào)配是通過(guò)常規(guī)的有機(jī)物進(jìn)行調(diào)配的，只需要基質(zhì)溶液中COD滿(mǎn)足要求濃度即可。

步驟二，菌懸液的制備：

取待處理污染地表水當(dāng)?shù)匚鬯畯S(chǎng)的污泥混合液，本實(shí)例中所取混合液懸浮固體濃度為3000mg/L，將污泥混合液按30％的體積比例接種于含有步驟一制得的基質(zhì)溶液的發(fā)酵罐中，加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使得發(fā)酵罐中的酵母膏的濃度為50mg/L，發(fā)酵罐中的微量無(wú)機(jī)鹽為(NH₄)₂SO₄、KH₂PO₄、MgSO₄、FeSO₄和CaCl₂；

在30℃下恒溫曝氣馴化，每2～3天換一次水，檢測(cè)COD、氨氮和總磷含量，當(dāng)馴化出的菌種對(duì)COD、氨氮和總磷的降解能力均達(dá)到90％以上后，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，將菌種接入LB培養(yǎng)基(酵母膏5g/L，NaCl 10g/L，蛋白胨10g/L)，在發(fā)酵罐中30℃恒溫曝氣培養(yǎng)2d，將培養(yǎng)后的菌液靜置沉淀24h，棄去上清液，用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液洗滌，同樣靜置沉淀后棄去上清液，使菌體懸浮于磷酸鹽緩沖液中，形成菌懸液，菌懸液中的微生物含量為20×10¹¹～30×10¹¹個(gè).mL^-1；

步驟三，微生物的包埋與固定：

配制濃度為4％的海藻酸鈉溶液，作為包埋材料，待其徹底溶解后與步驟二制得的菌懸液等體積均勻混合。將混合液灌進(jìn)長(zhǎng)度約為30cm的絲瓜瓤?jī)?nèi)部，然后將其放入濃度為4％的CaCl₂溶液中交聯(lián)18h。交聯(lián)結(jié)束后，用無(wú)菌水沖洗絲瓜瓤，得到吸附有固定化微生物的絲瓜瓤；

步驟四，修復(fù)：

將步驟三得到的吸附有固定化微生物的絲瓜瓤裝滿(mǎn)生物箱，每個(gè)生物箱的下方掛4根人工水草，所述的人工水草的直徑為5cm，長(zhǎng)度為1.5m，然后將污染地表水體綜合修復(fù)裝置放入污染地表水體中懸浮，開(kāi)啟曝氣機(jī)構(gòu)，所述的曝氣機(jī)構(gòu)使得裝置周?chē)w中溶解氧含量維持在4mg/L以上，轉(zhuǎn)速一般控制在1500rpm，進(jìn)行修復(fù)。

經(jīng)過(guò)1個(gè)月的修復(fù)，對(duì)生物箱下方6m處水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，溶解氧濃度上升到4mg/L，總氮濃度為1.5mg/L，達(dá)到地表Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，COD為20mg/L，總磷濃度為0.05mg/L，達(dá)到地表Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。