一种河道氮磷污染物的去除装置的制作方法

1.本实用新型涉及河道水处理技术领域，具体为一种河道氮磷污染物的去除装置。


背景技术：

2.根据现场采样水质基本判定进水水质如图1所示；排水水质标准如图2所示。现有的污水处理技术与设备，一般都是用于市政或工业污水厂的，不适用于专门进行河道水处理。而且现有的河道水处理设备一般是针对cod等有机污染物的，对河道以及河道底泥中的氮磷污染物的处理效果较差，难于实现河道tp、tn达标。尤其是一般不具备根治河道底泥以及河道水体磷污染物的长效稳定化功能。此外，现有水处理装置的体积重量较大，在用于河道等地区的污水处理时，占地面积较大，不可避免的影响周围的景观以及正常生产生活；同时水处理的原材料及装置制造等各项成本较高，对于需要小规模污水处理的用户的负担较大；而且在水处理的材料选取上，用于净化吸附等的物质容易引起二次污染，周边的空气、水体以及操作人员仍有安全隐患，不符合绿色环保生产作业的理念。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种河道氮磷污染物的去除装置，解决了现有含氮磷元素的污水处理设备不是专门适用河道水处理，不易移动且处理过程的时间长、原材料使用成本较高、环保性较差的问题。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种河道氮磷污染物的去除装置，包括船体和泥水处理系统；所述船体包括船首、船中和船尾；船中设置有泥水处理系统，所述泥水处理系统包括底泥提取系统、淘洗区、cdt高效耦合降解装置、光反应催化区和排出系统；
5.所述底泥提取系统设在靠近船首的位置，包括吸泥泵、吸泥管和吸泥耙头，吸泥管的两端分别连接着吸泥泵和吸泥耙头，吸泥泵位于船中的最前端，吸泥耙头位于船体外部；
6.吸泥泵的另一端与淘洗区连接，所述淘洗区包括淘洗反应装置，淘洗反应装置中还包括有与鼓风机连接的第一曝气装置，所述鼓风机位于淘洗反应装置外部，第一曝气装置位于淘洗反应装置的底部；所述淘洗反应装置的中部安装有第一过滤网，避免泥沙中的大颗粒物质随着水流进入下一个工艺环节。
7.所述淘洗区的另一侧与cdt高效耦合降解装置连接，cdt高效耦合降解装置分为反应区和沉淀区；所述反应区包括有反应池，还包括有置于反应池底部的提升泵，提升泵的出口连接有导管，该导管通向沉淀区，所述沉淀区设有沉淀池，沉淀池的上部与光催化反应区连接；
8.所述光催化反应区包括有光催化反应器，光催化反应器的侧壁开有排水口；
9.靠近船尾的位置设置有排出系统，排出系统包括排水系统和排泥系统，分别安装在光催化反应区的旁边；光催化反应区通过排水口与排出系统中的排水系统连接。
10.该水中磷元素的处理装置的整体构造置于船形主体之上，可漂浮放置于待处理的
河道水面上，便于移动，也可实现原位处理，对于区域的水处理更有针对性。沉淀池采用竖流式沉淀池，占地面积小、排泥容易；历经反应池、沉淀池和光催化反应池的处理，整个过程较为简单，用时少且能够保证处理效果。
11.优选的，所述淘洗反应装置采用碳钢防腐材质，内壁附着一层防腐材料；所述光催化反应器的四周及顶面为透明塑料。淘洗反应装置是第一个接触污水的处理装置，保证其仿佛有利于提高装置的使用寿命；光催化反应器采用透明材质则便于太阳光照射促进内部的反应进行，还可以进一步过滤其他波段的光源，使得更多能让光催化剂产生光谱反应的特定波段光线进入光催化反应器中。
12.优选的，采用二氧化钛作为光催化剂，所述光催化反应器的内部纵向安装有紫外光源，所述紫外光源位于内部的纵向中心线处，紫外光源的长度为光催化反应器高度的0.5~0.75倍。二氧化钛具有很高的光催化活性、很强的抗氧化能力、稳定的光化学性质，有较大的比表面积，以吸附溶液中的有机杂质；并且价格低廉，无毒无害的特点，用作水处理的催化剂成本较低，容易获得。使用固定态的tio2光催化剂，提高tio2光能利用率，方便收回并可以二次利用。
13.进一步地，排泥系统包括螺旋泵和排泥管；还包括有沉淀物收集箱，所述沉淀物收集箱位于沉淀池和光催化反应区旁边，所述沉淀物收集箱的两侧分别设置一组螺旋泵和排泥管，一组排泥管和螺旋泵与沉淀池底部连接，另一组排泥管和螺旋泵与光催化反应器的底部连接。
14.优选的，所述光催化反应器的内部设置有与光催化反应器的尺寸相适应的第二过滤网，所述过滤网位于排水管和排泥管之间，光催化反应器内部的底面中心向下凹陷，中心处与排泥管连接。作为最后一道处理工序，增加过滤网进一步保证水处理效果。光催化反应器的结构是长方体的，底部为棱形收缩斜面，这样的结构便于。
15.优选的，沉淀池中安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括支撑杆和搅拌桨，搅拌桨安装在支撑杆的端部，置于沉淀池的底部。搅拌装置的设置促进了强化沉淀反应的进行，提高对污水处理的效率。伸入底部的搅拌桨也能避免过多的氧气进入该沉淀池，保证了反应的效果。
16.进一步地，反应池靠近船首的一侧开设有加药口，光催化反应器上的光催化剂投放口位于靠近船尾的一侧外表面；便于操作人员添加速效除磷剂和可回收型的二氧化钛光催化剂，避免了装置之间的互相影响，使得船中各个装置的布置更加紧凑。
17.进一步地，两个曝气装置均采用细管曝气；第一曝气装置和第二曝气装置的通气量相同；第一曝气装置中的进气管位于吸泥泵的对侧，第二曝气装置中的进气管位于光反应催化器的中部。进气管的位置设定根据各个处理装置的尺寸进行设计，保证了曝气装置的稳定性和曝气效果，从而降低装置损坏的次数，确保该处理装置的工作效率。
18.优选的，还包括有用于控制各个装置处理时间的定时装置，所述定时装置与底泥提取系统、淘洗区、cdt高效耦合降解装置、光反应催化区和排出系统连接。操作人员通过该定时装置，根据水质和其他工况设定淘洗区的停留时间为15~20分钟，反应区的停留时间为30~40分钟，沉淀区中的停留时间为60~70分钟，光催化反应区的停留时间为60~70分钟。
19.利用该去除装置时，先通过底泥提取系统将河道中的泥水提取入设备中；泥水进入淘洗系统，经淘洗系统使泥、水分离；淘洗后的污水进入cdt高效耦合降解装置，加入速效
除磷剂，通过强化反应沉淀，去除污水中的磷和悬浮物；将沉淀后的上清液加入到光催化反应器中，并投加可回收型纳米tio2光催化颗粒，曝气60分钟，使可回收型纳米tio2光催化颗粒与污水充分反应；曝气装置停止曝气，让污水、可回收型纳米tio2光催化颗粒形成的混合液沉淀20～30分钟，符合排放标准的上清液排入河道，含磷的沉淀物经收集装置收集入指定区域，靠岸后排至岸上指定的废物回收区域。
20.与现有技术相比，本实用新型的实质性特点在于：
21.采用船型的去除装置，实现河道水体与底泥含氮磷污染物的“实时原位”治理，提高了河道污染治理的工作效率；通过在此船型载体上整合多个水处理装置，耦合了物理法、化学法等多种去除机理，包含了泥水分离、物理吸附、化学吸附、混凝沉淀、纳米 tio2/uv 光催化反应、催化颗粒回收等耦合机理。可以实现有机磷向无机磷的转化，以及po
43
–
、hpo
42
–
和 h2po4–
的去除，实现长效稳定的总氮量和总磷量治理效果；处理过程中采用可回收型的纳米tio2光催化颗粒，可以避免离散态的纳米tio2光催化颗粒随出水流失，实现光催化颗粒的高效固定化；同时此种固定化颗粒又可以发挥吸附氮磷污染物的作用。提高对污水处理的效果，并且控制处理成本，更加节能环保。
22.该去除装置的船型结构便于对河道水流中的氮磷污染物以及河道底泥中的磷污染物进行综合治理；在实现河道水体的总氮量和总磷量达标的同时实现河道底泥的氮磷污染净化治理；既具备河流氮磷污染物超标现象的应急处置能力，又具备根治河道底泥以及河道水体综合氮磷污染物的长效稳定化治理。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
24.图1为在待处理的环境中进水水质的各项指标。
25.图2为使用本实用新型河道氮磷污染物的去除装置处理后的排水水质的各项指标。
26.图3为使用本实用新型河道氮磷污染物去除装置的污染物去除率。
27.图4为本实用新型河道氮磷污染物的去除装置的立体图。
28.图5为本实用新型河道氮磷污染物的去除装置的俯视图。
29.图6为本实用新型河道氮磷污染物的去除装置的侧视图。
30.图7为本实用新型河道氮磷污染物的去除装置的处理流程图。
31.图中：11.船首、12.船中、13.船尾、21.吸泥耙头、22.吸泥管、23.吸泥泵、
32.31.淘洗反应装置、32.第一曝气装置、33.第一过滤网、
33.41.反应池、42.加药口、43.提升泵、44.沉淀池、45.搅拌桨、
34.51.光反应催化器、52.紫外光源、53. 光催化剂投放口、54. 第二曝气装置、55. 第二过滤网、
35.61.排水管、71.沉淀物收集箱、72.螺杆泵、73.排泥管。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本
领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.实施例1
40.一种河道氮磷污染物的去除装置，包括船体和泥水处理系统，以及用于控制装置处理时间的定时装置；船体包括船首11、船中12和船尾13；船中12设置有泥水处理系统，泥水处理系统包括底泥提取系统、淘洗区、cdt高效耦合降解装置、光反应催化区和排出系统，定时装置与前述泥水处理系统中的各部分连接。
41.底泥提取系统设在靠近船首11的位置，包括吸泥泵23、吸泥管22和吸泥耙头21，吸泥管22的两端分别连接着吸泥泵23和吸泥耙头21，吸泥泵23位于船中12的最前端，吸泥耙头21位于船体外部；根据待处理的河道情况，吸泥耙头21的尺寸可以选用0.7m
×
0.3m
×
0.2m，其中耙头齿轮转速：500r/min；选用功率3kw、扬程10m的吸泥泵23，单位流量为80m
³
/h。
42.吸泥泵23的另一端与淘洗区连接，淘洗区包括淘洗反应装置31，淘洗反应装置31可以建造为1.2m
×
1.0m
×
2.1m的长方体筒状结构，采用碳钢防腐材质，内壁附着一层防腐材料；淘洗反应装置31中还包括有与鼓风机33连接的第一曝气装置32，鼓风机33位于淘洗反应装置31外部，第一曝气装置32位于淘洗反应装置31的底部，通过曝气使氨氮转化成为硝酸盐氮与亚硝酸盐氮。淘洗反应装置31的中部安装有第一过滤网34，避免泥沙中的大颗粒物质随着水流进入下一个工艺环节。同时再次出完成总氮量去除过程中的硝化反应。
43.淘洗区的另一侧与cdt高效耦合降解装置连接，cdt高效耦合降解装置分为反应区和沉淀区；反应区包括有反应池41，反应池41靠近船首11的一侧开设有加药口42，操作人员在此处向反应池41内加入除磷剂；还包括有置于反应池41底部的提升泵43，提升泵43的出口连接有导管，该导管通向沉淀区，沉淀区设有沉淀池44，沉淀池44的上部与光催化反应区连接。
44.光催化反应区包括有光催化反应器51，该光催化反应器51的高度与淘洗反应装置31、反应池41的高度一致，保证该去除装置的船体的平衡性。采用可回收的二氧化钛作为光催化剂，可从靠近船尾13的一侧外表面的光催化剂投放口53投入；光催化反应器51的内部纵向安装有紫外光源52，紫外光源52位于内部的纵向中心线处，紫外光源52的长度为光催化反应器51高度的0.5~0.75倍。光催化反应器51的侧壁开有排水口；靠近船尾13的位置设
置有排出系统，排出系统包括排水系统和排泥系统，分别安装在光催化反应区的旁边；光催化反应区通过排水口与排出系统中的排水系统的排水管61连接。
45.排泥系统包括螺旋泵和排泥管73；沉淀池和光催化反应区旁边设置一个有沉淀物收集箱71，沉淀物收集箱71的两侧分别设置一组螺旋泵72和排泥管73，一组排泥管73和螺旋泵72与沉淀池44底部连接，另一组排泥管73和螺旋泵72与光催化反应器51的底部连接。这样便于将沉淀池44和光催化反应器51中的污泥进行统一收集处理。
46.两个曝气装置均采用细管曝气；第一曝气装置32和第二曝气装置54的通气量相同；第一曝气装置32中的进气管位于吸泥泵23的对侧，第二曝气装置54中的进气管位于光反应催化器51的中部。
47.在提取底泥时，将吸泥耙头21放入河道中，通过吸泥泵将底泥经吸泥耙头21、吸泥管22泵入泥水处理系统中。淘洗反应装置31通过其中第一曝气装置32中的曝气管喷射出的气泡产生的切割作用，将吸来的河道污泥颗粒上黏附的有机磷以及各种形态的含磷污染物实现剥离，使含磷污染物从固相迁移至液相，以利于后续去除磷的反应。接着向cdt高效耦合降解装置的反应池41内投加速效除磷剂，经搅拌后和水体里可溶性总磷发生充分反应，生成不溶性的磷酸盐颗粒；污水进入沉淀区，经过竖流式的沉淀池44，再通过污泥沉降作用使不溶性磷酸盐颗粒随污泥沉降自然沉降，从而达到总磷去除效果。在沉淀池44中投加有固定化反硝化菌群填料，形成利于混合液反硝化的条件，实现反硝化反应，完成tn的去除。
48.本去除装置所采用的光催化氧化反应器51对磷的去除包含有多种机理：对有机磷的氧化降解、纳米材料对磷污染物的吸附降解。向cdt高效耦合降解装置处理后的污水中加入可回收型tio2光催化颗粒，第二曝气装置54进行曝气，采用紫外光源52照射，在紫外光源52照射下二氧化钛促使污水中含有的大分子开始氧化降解，使溶液中大部分磷从体系中分离形成小分子物质，完成有机磷的降解分离；关闭第二曝气装置54，静置20~30分钟，进行固液分离，将沉淀物分离出来。分离后的清水达标经过排出系统排入河道，对可回收型tio2光催化颗粒回收利用。排水系统将处理后的清水达标排放至河道，排泥系统将cdt高效耦合降解装置中的沉淀池44和光催化氧化反应器51中的污泥排入沉淀物收集箱71之中，并定期运送至岸上指定区域统一处理。
49.实施例2
50.一种河道氮磷污染物的去除装置，其光催化反应器51的四周及顶面还可以为透明塑料。并在沉淀池44中安装有搅拌装置，搅拌装置包括支撑杆和搅拌桨45，搅拌桨45安装在支撑杆的端部，置于沉淀池44的底部。
51.光催化反应器51的内部设有与光催化反应器51的尺寸相适应的第二过滤网55，第二过滤网55位于排水管61和排泥管73之间，对从cdt高效耦合降解装置输出的清水进一步过滤；光催化反应器51内部的底面中心向下凹陷，中心处与排泥管73连接，提高了内部物体的排出效率，减少了光反应催化器51内部的物质沉积，一定程度上也起到了保护去除装置的作用。
52.图3为对比进水水质后计算得到的污染物去除率，可以看出该去除装置对于污染物的去除效果较为明显。
53.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理
解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。