一种河道治理一体化装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种河道治理一体化装置。

背景技术

随着工农业的发展和城市化进程的加快，含氮化合物的大量排放已导致河流中硝酸盐质量浓度日益增加，水生态系统受到了严重损害，水体富营养化、蓝藻水华以及缺氧。此外，长期饮用受硝酸盐污染的水源会引起高铁血红蛋白血症等一系列疾病。因此，开发有效的河水硝酸盐污染修复技术显得尤为迫切。

现有的用于水体净化及修复技术的装置通常采用生态浮岛、曝气装置等简单装置。上述装置难以应对突发性污染。同时，现有技术的一体化净化装置又存在占地面积过大、能耗较高、后期维护困难且处理情景单一的问题。

同时，当被处理污水的流量增大或者减小时，现有用于水体净化的装置无法在第一时间对处理的效率进行修改，需要通过人工或者机器检测的方式进行检测，再对反应效率进行调整。该方式将严重影响对被处理污水的及时性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种河道治理一体化装置。

本发明提供一种河道治理一体化装置，包括反应池、分隔板、水轮发电机和滤液反应组件；所述的分隔板固定在反应池内，将反应池分隔为反应区域和排液区域；反应池一端的顶部开设有与反应区域连通的进水口；反应池另一端的底部开设有与排液区域连通的出水口；所述的分隔板的顶部设置有溢流口；所述的水轮发电机的叶轮设置在排液区域内，且处于溢流口的下方；

所述的滤液反应组件包括生物填料和电促进式反应组件；生物填料填充在反应区域内，用于对被处理污水中的杂质进行吸附；所述的生物填料采用导电材料，且内部设置有空腔；阳极板安装在空腔内，且与空腔的各侧壁均不接触；阳极板与空腔的侧壁之间设置有质子交换膜；所述的电促进式反应组件包括阳极板和阴极引出接口；阴极引出接口与生物填料电连接；所述的阳极板和阴极引出接口由水轮发电机供电；工作过程中，水轮发电机的输出电压随分隔板的溢流口输出流量增大而增大，使得反应池内的流量增大时，输入阳极板和阴极引出接口的电压增大。

作为优选，该装置还包括集液导流组件；集液导流组件包括分别设置在分隔板顶部相反侧的溢流堰和集液导流件；溢流堰处于反应区域内，背离分隔板的一侧开设有一个或多个溢流入口；溢流堰靠近分隔板的一侧开设有溢流出口；溢流出口与排液区域内的集液导流件通过隔板上的溢流口连通；集液导流件内腔呈漏斗状，且底部连接有落水管；落水管的底端与水轮发电机的叶轮对齐。

作为优选，所述的溢流堰的溢流出口处设置有导流板；导流板呈倾斜设置；在反应区域到排液区域的方向上，导流板的顶面逐渐降低。

作为优选，所述的生物填料包括多个呈螺旋状的滤料；各滤料沿竖直方向排列成多层；同一层滤料的各滤料轴线相互平行，且沿自身直径方向依次排列；相邻两层滤料的轴线相互垂直；所述的滤料采用生物炭。

作为优选，该装置还包括设置在生物填料下方的排污组件；所述的排污组件包括沉淀板、围板和排污阀；围板固定在反应池的底面上；围板的侧壁与反应池内壁的底部合围形成沉淀区域；所述的反应池开设有与沉淀区域连通的排污口；排污阀设置在排污口的出口处；沉淀板的一侧边缘与围板的顶部边缘固定；沉淀板呈倾斜设置，在背离排污口的方向上，沉淀板的顶面逐渐上升。

作为优选，所述的排污组件还包括压力水冲洗阀管和排污泵；所述的压力水冲洗阀管一端通过水泵连接外部水源，另一端连接至沉淀区域内；排污泵设置在排污阀的出口处。

作为优选，所述的沉淀板的顶面与水平面的夹角为30°。

作为优选，该装置还包括冲洗管组，冲洗管组包括进水管、传输水管和流水管；进水管固定在反应池的池口处，与外部水源连通；多个传输水管均与进水管连通；各传输水管的出水端伸入反应区域的底部，并分别连接对应的流水管；各流水管在反应区域的底部水平设置，并依次间隔排布；各根流水管的顶部和传输水管的侧部均开设有多个冲洗口；工作过程中，外部水源向进水管输入水流，空气泵向进水管输入气流，使得各冲洗口输出水气混合体，对生物填料进行冲洗。

作为优选，所述的反应池侧壁上开设有与进水口连通的加药口。

作为优选，所述的阳极板采用石墨柱。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过溢流的方式输出被处理污水，并在溢流输出口处设置水轮发电机；使得被处理污水得到充分沉淀。同时，工作过程中，水轮发电机的输出电压能够随分隔板的溢流口输出流量增大而增大，当输入阳极板和阴极引出接口的电压增大时，将加速与被处理污水反应；使得装置能够根据输入的被处理污水流量，自动调节对阳极板和阴极引出接口输入的电压。

2、本发明通过在反应池中设置生物填料和电促进式反应组件，利用生物填料对被处理污水中悬浮的絮状沉淀进行吸附。电促进式反应组件对被处理污水进行氧化还原反应，在去除NO

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中滤料的结构示意图；

图3为本发明中多个滤料交错排列示意图；

图4为本发明中冲洗管组的结构示意图；

图5为本发明中集液导流组件的结构示意图。

其中，1、反应池；2、进水口；3、排液区域；4、滤料；5、反应区域；6、冲洗管组；6-1、进水管；6-2、传输水管；6-3、流水管；7、电促进式反应组件；8、溢流堰；9、集液导流件；10、落水管；11、沉淀板；12、沉淀区域；13、排污口；14、水轮发电机；15、出水口；16、整流器；17、空气泵。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种河道治理一体化装置，包括反应池1、分隔板、空气泵17、滤液反应组件、集液导流组件、发电组件、排污组件和冲洗管组6。分隔板固定在反应池1内，将反应池1分隔为反应区域5和排液区域3。反应池1一端的顶部开设有与反应区域5连通的进水口2；反应池1另一端的底部开设有与排液区域3连通的出水口15。分隔板的顶部设置有溢流口。反应区域5的下方设置有排污口13。反应池1的侧壁上开设有与进水口2连通的加药口。工作时，被处理污水从进水口2通入，流经加药口后通入反应池1中。在污水通入的过程中，向加药口中加入混凝剂，使得混凝剂充分溶入被处理污水中，并在反应池1中进行反应。滤液反应组件、冲洗管组6和排污组件均设置在反应区域5内。滤液反应组件用于对被处理污水中的沉淀物，以及含氮化合物进行处理。冲洗管组6用于对附着的沉淀物进行冲洗，增加装置的可持续处理。排污组件用于对冲刷下来的沉淀物进行排出。

滤液反应组件包括生物填料和电促进式反应组件7。生物填料填充在反应区域5内。在污水处理过程中，生物填料表面生成生物膜，用于吸附水中残留的少量不溶性杂质、大部分可溶性杂质、水中异味、颜色等。生物填料采用导电材料，即废弃生物质为原料通过高温裂解而制成，富含碳元素。生物填料内部设置有空腔。如图2和3所示，生物填料包括多个呈螺旋状的滤料4。各滤料4沿竖直方向排列成多层；同一层滤料4的各滤料4轴线相互平行，且沿自身直径方向依次排列；相邻两层滤料4的轴线相互垂直。通过设置滤料4呈螺旋状设置，对被处理污水进行导流，被处理污水沿着螺旋状滤料4的表面自下而上缓慢上升，使得对被处理污水中的不溶性杂质进行充分吸附。

电促进式反应组件7包括阳极板和阴极引出接口。阳极板采用石墨柱等惰性导电材料。阳极板安装在空腔内，且与空腔的各侧壁均不接触；阳极板与空腔的侧壁之间设置有质子交换膜。质子交换膜的设置有助于分隔阳极板和阴极引出接口形成的阳极区和阴极区。阳极板和阴极引出接口由水轮发电机14进行供电。工作过程中，水轮发电机14的输出电压随分隔板的溢流口输出流量增大而增大，使得反应池1内的流量增大时，输入阳极板和阴极引出接口的电压增大。

在被处理污水通入过程中，向反应池的反应区域加入反硝化细菌。反硝化细菌对被处理污水中的NO

如图1和5所示，集液导流组件包括分别设置在分隔板顶部相反侧的溢流堰8和集液导流件9。溢流堰8处于反应区域5内，溢流堰8为两端溢流堰8。溢流堰8背离分隔板的一侧开设有两个溢流入口；溢流堰8靠近分隔板的一侧开设有溢流出口；溢流出口与排液区域3内的集液导流件9通过隔板上的溢流口连通。溢流堰8的溢流出口处设置有导流板。导流板呈倾斜设置。在反应区域5到排液区域3的方向上，导流板的顶面逐渐降低。当反应区域5内的被处理污水经过电处理和生物处理后，随着水位的逐渐上涨，从溢流堰8的溢流出口处流入排液区域3中。集液导流件9内腔呈漏斗状，且底部连接有落水管；集液导流件9用于汇聚从反应区域5输出的被处理污水，并从落水口流出。落水管10设置在落水口处。

发电模块包括水轮发电机14和整流器16。水轮发电机14的叶轮位于落水管10的正下方。当集液导流件9对从反应区域5输出的被处理污水进行汇聚，下落的水流冲击在水轮发电机14的叶轮上，水轮发动机将被处理污水的重力势能转换为电能。部分输出的交流电通入装置内的泵中，对其进行供电。另一部分输出的电能通过整流器16直流电能输出，直流电通过正、负极分别流向阳极板和阴极引出接口。被处理的污水在冲击叶轮后，从反应池1的出水口15处排出。

如图3和4所示，冲洗管组6包括进水管6-1、传输水管6-2和流水管6-3。进水管6-1固定在反应池1的池口处。进水管6-1呈一端开放，另一端封闭状；开放端连接外部水源。传输水管6-2沿着进水管6-1的轴线方向依次等间距排布在进水管6-1上，且进水端与进水管6-1连通。各传输水管6-2的出水端伸入反应区域5的底部，并分别连接对应的流水管6-3；各流水管6-3在反应区域5的底部水平设置，并依次间隔排布；各根流水管6-3的顶部和传输水管6-2的侧部均开设有多个冲洗口；工作过程中，外部水源向进水管6-1输入水流，空气泵向进水管6-1输入气流，使得各冲洗口输出水气混合体，对位于反应区域5各区域的生物填料进行充分冲洗。生物填料上吸附的不溶性杂质和老化的生物膜经水汽混合气体冲洗，从生物填料表面脱落，从而提高了生物填料使用的可持续性。

排污组件包括沉淀板11、围板、排污阀和压力水冲洗阀管。围板固定在反应池1的底面上。围板的侧壁与反应池1的内壁合围形成沉淀区域12。排污口与沉淀区域连通。沉淀板11的一侧边缘与围板的顶部边缘固定。沉淀板11呈倾斜设置，顶面与水平面的夹角为30°。在靠近排污口的方向上，沉淀板11的顶面逐渐下降。当反应区域5内的生物填料对不溶性杂质的吸附呈饱和状态，以及在对生物填料进行冲洗时，絮状沉淀在水气混合体冲洗下，以及重力作用下进行下落。在下落至沉淀板11上时，将沿着沉淀板11的表面向下滑落至沉淀区域12。压力水冲洗阀管的一端通过水泵连接外部水源，另一端通入反应池1的沉淀区域12内。压力水冲洗阀管用于对反应池1的沉淀区域12进行冲洗，并从排污口13处排出沉淀物，防止沉淀物沉淀积块。排污阀设置在排污口13的出口处，排污阀的出口处设置有排污泵。通过PLC控制导通或者关闭。排污阀的导通与水泵的开启同步，从而保证沉淀区域12中的沉淀物的及时排出。

本发明提供一种非必要技术特征：反应池1上开设有过水腔，且过水腔与进水口2连通，过水腔的侧壁上开设有多个与反应池1连通的过水孔。工作时，被处理污水从进水孔通入过水腔，并从各过水孔流入反应池1中，确保了被处理污水配水的均匀。

本发明的工作原理如下：

被处理污水从反应池1的进水口2处通入；同时，向加药口通入混凝剂。混凝剂与被处理污水充分混合，在反应池1的反应区域5内进行混凝反应。混凝反应形成的絮体矾花直接沉淀，经沉淀板11导向后，滑入沉淀区域内。向反应池1中持续加入反硝化细菌。反硝化细菌生长过程中所利用的碳源不同，可以分为异养反硝化菌和自养反硝化菌。异养反硝化菌利用葡萄糖作为反硝化基质。反硝化细菌中的异养反硝化菌利用葡萄糖作为反硝化基质。反应式为：

C

自养反硝化菌利用碳酸氢根离子及溶解于水中的碳酸等无机碳为碳源，氢气作为无机电子供体。反应式为：

2.16NO

自养反硝化菌在微氧或缺氧条件下利用硝酸盐作为最终电子受体完成呼吸作用，从而获得能量。在反应过程中，异养反硝化菌对于水体中的NO

经过生物处理的被处理污水，反应区域内的被处理污水经过生物处理后，随着水位的逐渐上涨，从溢流堰的溢流出口处流入排液区域中。集液导流件对流入排液区域进行汇集。下落的被处理污水冲击在水轮发电机的叶轮上，水轮发动机将被处理污水的重力势能转换为电能。部分输出的交流电通入装置内的泵中，对其进行供电。另一部分输出的电能通过整流器直流电能输出，直流电通过正、负极分别流向阳极板和阴极引出接口。

阴极引出接口通电，对被处理污水中的H

反应式如下：

Ca

Mg

Na

2H

NO

NO

阳极板通电，进行氧化反应，正电机板(即石墨柱)被氧化：

C+2H

4OH

阴极引出接口上的H

正电机板上析出的CO

完成污水处理后，向冲洗管组进行通水，水流从各布水口流出，对位于反应区域各区域的生物填料进行充分冲洗。生物填料吸附的不溶性杂质和老化生物膜，经冲洗脱落，并冲入反应池的底部。在沉淀板的引流下，不溶性杂质和老化生物膜滑落至沉淀区域内。压力水冲洗阀管通过水泵通入外部水源，同时，排污阀导通。完成对反应池沉淀区域内壁的冲洗。