一種水體修復(fù)系統(tǒng)及修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源與生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水體修復(fù)系統(tǒng)及修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人類的生存發(fā)展離不開水資源，水是整個(gè)人類社會(huì)穩(wěn)定與發(fā)展的基礎(chǔ)，尤其是與人類生產(chǎn)和生活息息相關(guān)的飲用水資源。近年來我國環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境遭到極度破壞，不僅外源性污染加劇，內(nèi)源性污染源也成為水體污染的一個(gè)重要來源，大量有毒有害污染物質(zhì)排放到水環(huán)境中，水體呈現(xiàn)出富營養(yǎng)化、溶解氧降低、發(fā)黑發(fā)臭、透明度降低、水生生物死亡、大量污染物質(zhì)堆積到水底引起淤泥層不斷增厚等狀況，致使水體生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，使得可利用水資源遭到嚴(yán)重污染，甚至水體利用價(jià)值完全喪失，從而導(dǎo)致了我國水資源短缺現(xiàn)狀進(jìn)一步惡化。
[0003]近年來，隨著眾多河流、湖泊等水體污染不斷加劇，水體凈化和水生生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)也越來越受到社會(huì)各界關(guān)注。水體的富營養(yǎng)化、藻類大面積爆發(fā)、水體生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞等環(huán)境問題，導(dǎo)致了水體水質(zhì)不斷惡化。其中，由于藻類大面積爆發(fā)向水體釋放大量藻毒素，藻毒素在水中溶解性大于lg/L，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而藻毒素在水中自然降解過程是十分緩慢的。藻毒素有很高的耐熱性，加熱煮沸不能將毒素破壞，也不能將其去除；自來水處理工藝的混凝沉淀、過濾、加氯也不能將其徹底去除。有調(diào)查試驗(yàn)研究顯示我國某湖泊周圍三個(gè)自來水廠出廠水中檢出低濃度藻毒素(120?1400ng/L)，也就是說，采用常規(guī)飲水處理工藝不能完全消除水體中的藻毒素。
[0004]藻毒素是一種肝毒素，這種毒素是肝癌的強(qiáng)烈促癌劑，引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。世界各國針對(duì)飲用水水源地的不斷惡化，提出了許多辦法用以改善水源水繼續(xù)惡化的趨勢，其中大多發(fā)達(dá)國家投入了大量財(cái)力物力，強(qiáng)化了常規(guī)的水處理工藝，又引入了先進(jìn)的水質(zhì)深度處理工藝，使飲用水水源各種污染物污染得以暫時(shí)的控制。但是尋求一種廉價(jià)的、有效的、長期維持的方法徹底地改善飲用水源地生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)遭到破壞的水體生態(tài)系統(tǒng)則是一個(gè)不可忽視的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種水體修復(fù)系統(tǒng)和修復(fù)方法，本發(fā)明提供的水體修復(fù)系統(tǒng)能夠長期有效地改善水體的生態(tài)環(huán)境。
[0006]本發(fā)明提供了一種水體修復(fù)系統(tǒng)，包括供電系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、沉水植物、水生動(dòng)物、人工介質(zhì)、電解池和電阻器；
[0007]所述供電系統(tǒng)分別與所述曝氣系統(tǒng)和電解池相連，為所述曝氣系統(tǒng)和電解池提供動(dòng)力；
[0008]所述人工介質(zhì)包括固定裝置和設(shè)置在所述固定裝置上的鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)，所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)包括鐵質(zhì)材料和懸掛于所述鐵質(zhì)材料上的碳素纖維；
[0009]所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)通過電阻器與曝氣系統(tǒng)相連；
[0010]所述電解池設(shè)置在所述曝氣系統(tǒng)的曝氣范圍內(nèi)；
[0011]所述沉水植物、水生動(dòng)物和人工介質(zhì)分散在待修復(fù)的水體中。
[0012]優(yōu)選的,所述供電系統(tǒng)為風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)；
[0013]所述風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池、整流器和蓄電池；
[0014]所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池通過所述整流器將電能儲(chǔ)存在蓄電池中。
[0015]優(yōu)選的，所述供電系統(tǒng)在水體中的設(shè)置密度為I套/(10?1000)m2。
[0016]優(yōu)選的，所述曝氣系統(tǒng)包括曝氣泵和與所述曝氣泵相連的微孔曝氣器；
[0017]所述曝氣泵與所述供電系統(tǒng)相連；
[0018]所述電解池設(shè)置在所述微型曝氣器的曝氣范圍內(nèi)。
[0019]優(yōu)選的，所述曝氣系統(tǒng)的在水體溶解氧低于3mg/L?4mg/L時(shí)運(yùn)行。
[0020]優(yōu)選的，相鄰人工介質(zhì)的間隔距離為0.5m?2.5m。
[0021]優(yōu)選的，所述沉水植物在水體中的設(shè)置區(qū)域?qū)挾葹?.0m?3.0m ;
[0022]所述沉水植物的設(shè)置密度為(10?100)株/m2。
[0023]本發(fā)明提供了采用上述技術(shù)方案所述的水體修復(fù)系統(tǒng)對(duì)待處理的水體進(jìn)行水體修復(fù)的方法。
[0024]優(yōu)選的，所述水體修復(fù)的方法包括以下步驟:
[0025]在所述待處理的水體中鋪設(shè)人工介質(zhì)、供電系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、電解池和電阻器；
[0026]在所述待處理的水體中設(shè)置沉水植物；
[0027]在所述待處理的水體中放養(yǎng)水生動(dòng)物。
[0028]優(yōu)選的，所述水體修復(fù)系統(tǒng)在待處理水體中設(shè)置的面積大于待凈化面積的20% ；
[0029]所述水體修復(fù)系統(tǒng)在所述待處理水體中設(shè)置的深度為0.5m?3.0m。
[0030]本發(fā)明提供了一種水體修復(fù)系統(tǒng)，包括供電系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、沉水植物、水生動(dòng)物、人工介質(zhì)、電解池和電阻器；所述供電系統(tǒng)分別與所述曝氣系統(tǒng)和電解池相連，為所述曝氣系統(tǒng)和電解池提供動(dòng)力；所述人工介質(zhì)包括固定裝置和設(shè)置在所述固定裝置上的鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)，所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)包括鐵質(zhì)材料和懸掛于所述鐵質(zhì)材料上的碳素纖維；所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)通過電阻器與曝氣系統(tǒng)相連；所述電解池設(shè)置在所述曝氣系統(tǒng)的曝氣范圍內(nèi)；所述沉水植物、水生動(dòng)物和人工介質(zhì)分散在待修復(fù)的水體中。將本發(fā)明提供的水體修復(fù)系統(tǒng)用于待處理的水體中，所述供電系統(tǒng)為所述曝氣系統(tǒng)和電解池提供電力，所述電解池設(shè)置在所述曝氣系統(tǒng)的曝氣范圍內(nèi)，電解池的陽極區(qū)利用水體中已經(jīng)存在的氯離子，將其原位轉(zhuǎn)化為活性氯混合氧化試劑，降解水體中的藻毒素等難降解的有機(jī)污染物，陰極區(qū)還原曝氣系統(tǒng)附近的氧氣，生成雙氧水等物質(zhì)；所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)通過電阻器與曝氣系統(tǒng)相連，組成微生物燃料電池，其中鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)構(gòu)成微生物燃料電池的陰極電極，曝氣系統(tǒng)構(gòu)成微生物燃料電池的空氣陰極電極，空氣陰極電極區(qū)通過還原曝氣系統(tǒng)附近的氧氣，生成雙氧水等物質(zhì)，所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)還能夠通過鐵碳微電解反應(yīng)，源源不斷的向水體中提供Fe2+，形成的微生物燃料電池和所述電解池生成的雙氧水，利用芬頓原理，生成羥基自由基，可達(dá)到高效滅活藻細(xì)胞、快速降解藻毒素等有機(jī)物的目的。
[0031]通過本發(fā)明提供的水體修復(fù)系統(tǒng)的各組件相互作用，充分發(fā)揮了芬頓反應(yīng)的優(yōu)勢，抑制藻類的繁殖，提高對(duì)藻毒素的降解能力，進(jìn)一步加強(qiáng)了水體的凈化能力。在此過程中水質(zhì)凈化和水底有機(jī)淤泥分解同時(shí)進(jìn)行，各個(gè)系統(tǒng)得以有機(jī)的結(jié)合，無需清淤排泥，不僅降低了水體氮磷含量，使水體生態(tài)系統(tǒng)得以恢復(fù)，而且把底泥中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀蝗祟愂秤玫拇罅咳忸惖鞍祝瑴p少底泥中有機(jī)質(zhì)的累積量，從根本上改善了水體環(huán)境。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的水體修復(fù)系統(tǒng)的一個(gè)系統(tǒng)單元總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例采用的風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)一個(gè)組合方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明實(shí)施例采用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片和太陽能電池板結(jié)合的兩種方式；
[0035]圖4為本發(fā)明實(shí)施例采用的風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)；
[0036]圖5為本發(fā)明實(shí)施例采用的曝氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6為本發(fā)明實(shí)施例采用的固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖7為本發(fā)明實(shí)施例采用的人工介質(zhì)單元的設(shè)置方式；
[0039]圖8為本發(fā)明實(shí)施例采用的一種鐵碳結(jié)合方式示意圖；
[0040]圖9為本發(fā)明實(shí)施例采用的微型電解池裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本本發(fā)明提供了一種水體修復(fù)系統(tǒng)，包括供電系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、沉水植物、水生動(dòng)物、人工介質(zhì)、電解池和電阻器；
[0042]所述供電系統(tǒng)分別與所述曝氣系統(tǒng)和電解池相連，為所述曝氣系統(tǒng)和電解池提供動(dòng)力；
[0043]所述人工介質(zhì)包括固定裝置和設(shè)置在所述固定裝置上的鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)，所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)包括鐵質(zhì)材料和懸掛于所述鐵質(zhì)材料上的碳素纖維；
[0044]所述鐵碳結(jié)合碳素纖維介質(zhì)通過電阻器與曝氣系統(tǒng)相連；
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