本高新技术公开一种黑臭水体治理装置，属于环境生态修复治理领域。
背景技术：
随着我国社会经济的高速发展，城市化与工业化的进程加快，河流湖泊水质面临来自农业、工业和生活等方面的不同程度的污染。受污染的河流湖泊长期得不到治理，致使水体富营养化日趋严重，水质不断恶化，造成藻类大面积爆发，鱼类、水生动物死亡，导致水体发黑发臭，水体生态平衡最终被破坏。2015年国务院发布的《水污染防治行动计划》为黑臭水体治理划定了路线图，明确了时间表，即到2020年，我国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10％以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。
目前，常用的黑臭水体治理水质净化技术有：人工曝气增氧、植物净化、生物膜法等。人工曝气增氧可以提高河道水体中的溶解氧，但是对黑臭水体中cod、氨氮等污染物去除效果不佳。植物净化技术主要采用在水体中种植水体植物，依靠水生植物的根系吸附去除一些有机物污染物，但是对于污染较严重的黑臭水体，水生植物很难生长，因此治理黑臭水体效果有限。生物膜法是向黑臭水体投加微生物载体填料同时进行曝气增氧，使填料上负载微生物膜，从而高效降解黑臭水体中的污染物，净化水质，其中曝气装置的选择是影响生物膜法治理黑臭水体效果的关键所在。现行大量穿孔曝气管和曝气盘均采用大孔曝气，该种曝气方法气泡颗粒大，氧气利用率低，曝气量需求大，能耗高且部分曝气头材料使用寿命短。
技术实现要素：
本高新技术提供一种新型生物湖泊净化装置。新型生物湖泊净化器是将生物膜法与中空透气膜曝气装置耦合，充分利用中空透气膜的微纳米曝气技术，可在水体中产生微纳米气泡，有效提高水体中氧气传质效率，增加水体中溶解氧的含量，提高黑臭水体及河道治理效果，同时降低能耗。同时新型生物湖泊净化器耦合膜传氧生物膜技术（mabr）强化了新型生物湖泊净化器的对黑臭水体的氨氮和总氮的去除。
一种黑臭水体净化器，包括：
固定框架，固定框架的一端为水流进口，另一端为水流出口；
在固定框架朝向水流进口的一侧内部设有膜透氧生物膜组件，在固定框架朝向水流出口的一侧内部设有固定件，固定件分布有生物填料；
中空透气膜曝气装置，设于生物填料的下方，用于向生物填料的表面曝气；
膜透氧生物膜组件中安装有中空纤维膜丝，并且中空透气膜曝气装置同时与中空纤维膜丝的内部通道连通。
在一个实施方式中，在膜透氧生物膜组件上还设有连接口，用于连接曝气管道。
在一个实施方式中，还包括鼓风机，与曝气管道连通，用于向曝气管道中鼓入空气。
在一个实施方式中，鼓风机可以为空气压缩机、罗茨风机或离心风机。
在一个实施方式中，中空透气膜曝气装置中安装有曝气膜丝，所述的曝气膜丝孔径在0.1-1μm，外径在2.0~2.5mm。
在一个实施方式中，中空纤维膜丝和中空透气膜曝气装置5之间是通过减压阀连接。
在一个实施方式中，固定件是绳索、锁链、软管、硬管、连接杆、网、笼中的至少一种。
在一个实施方式中，固定件的数量为多个，并且在每个固定件3上设置有多个悬挂点，悬挂点呈矩阵分布；所述悬挂点用于固定生物填料。
在一个实施方式中，生物填料比表面积大于500m2/m3。
一种黑臭水体治理方法，包括以下步骤：
在水体中安装多个上述的黑臭水体净化器，并且黑臭水体净化器的水流进口朝向水体的流入方向；
通过鼓风机向中空透气膜曝气装置中曝气，使生物填料的外表面充氧；
中空透气膜曝气装置再将剩余的气体压入至膜透氧生物膜组件中的中空纤维膜丝的内部通道，使氧气从膜丝的膜孔中排出至膜丝外表面；
在膜透氧生物膜组件中的中空纤维膜丝外表面的内层形成好氧处理区，外层形成缺氧处理区，对黑臭水体进行处理；
在生物填料的外表面形成好氧处理区，对黑臭水体进行处理。
在一个实施方式中，膜透氧生物膜组件中的中空纤维内气体压力10~20kpa。
在一个实施方式中，中空透气膜曝气装置中的曝气压力为30~40kpa。
有益效果
本高新技术的实施方式提供的新型生物湖泊净化器能够设置在城市或乡村的黑臭水体内，在水体中呈矩阵布置，风机提供的空气或氧气经过中空透气膜分散成细微的微泡，增加氧气与水体接触面积，降低气泡上升速度，从而达到增强曝气效果，在填料区域形成好氧区，促进微生物降解黑臭水体中的污染物，同时为mabr膜组件的内层的生物膜提供氧气进行硝化反应去除氨氮，外层的生物膜处于缺氧环境，进行反硝化脱除总氮。
附图说明
图1新型生物湖泊净化器结构示意图
图2新型生物湖泊净化器在河道中布置图
其中，1、连接口；2、固定框架；3、固定件；4、生物填料；5、中空透气膜曝气装置；6、膜透氧生物膜组件；7、鼓风机；8、曝气管道。
具体实施方式
更具体地说，整体技术方案如下：
图1展示了根据本高新技术实施方式的新型生物湖泊净化器的结构示意图。如图1所示，本高新技术包括至少一个固定框架2、连接口1、固定件3、固定件3上的生物填料4、以及与曝气管道8相连的好氧区的中空透气膜曝气装置5、缺氧区的膜透氧生物膜组件6和鼓风机7；新型生物湖泊净化器主体为膜透氧生物膜组件（mabr）6、中空透气膜曝气装置5、固定件3及固定件上的生物填料4，膜透氧生物膜组件6和生物填料4为微生物提供大量附着空间，是黑臭水体中污染物降解的主要场所。本领域技术人员可以理解，所述组合生物填料及所述连接装置需组合使用，可以替换为纤维球滤料、软性填料、空心多面球填料、活性生物填料、悬浮球填料、鲍尔环及其他具有为微生物提供附着空间的填料。固定件3具有一定长度该长度根据水深及具体需求确定，可以下探到水面以下较深的位置，有利于组合生物填料上附着的微生物在较大的范围内降解污染物，提高水质净化效果。固定件3的长度可以根据场景需求设计不同长度。在本高新技术的一种实施方式中，如图1所示，中空透气膜曝气装置5安装于新型生物湖泊净化器底部。中空透气膜曝气装置5中安装的曝气纤维的膜孔优选0.1-1μm级孔径，压缩空气经膜孔逸出，能够形成大量直径微小且细密的气泡，有利于氧分子溶解于污染水体，更有效地提高了水体中溶解氧的含量。同时，分散的微气泡对生物填料4周围的水体形成一定的冲击和扰动，起到更新需要净化的水体的作用，用力与提高净化污染水体的效率。新型生物湖泊净化器还包括与中空透气膜曝气装置5连接的鼓风机7。风机吹送的压缩空气经中空透气膜曝气装置5以微小气泡的形式逸出，可以对上方的生物填料4所处的水体充氧，提高该处污染水体中溶解氧的含量，促进生物填料4中的微生物降解污染物。风机可以设置在水岸边，通过输气管道与曝气管道8连接。本高新技术的一种实施方式中，如图1所示，至少一个固定框架2包括多个固定件3，一个固定件3上设置有多个悬挂点，多个悬挂点用于固定生物填料4。为了更好地发挥生物填料4的降解作用，可以如图1所示，设置多个固定件3，并在固定件3上设置有多个悬挂点。在悬挂点上固定生物填料4，通过多个悬挂点形成生物填料4的集合布置，可以使得湖泊污染净化器占据的水域内更好地发挥降解净化的作用。该黑臭水体治理技术及装置直接放置在黑臭水体或河道中，mabr生物膜组件的生物膜内层为好氧区，外层形成缺氧区，膜丝上的微生物进行同步硝化反硝化去除水体中的氨氮和总氮，中空透气膜曝气形成好氧区，生物填料上的微生物进行好氧生物降解cod，从而达到原位治理黑臭水体并保持水质的效果。
中空透气膜曝气装置与曝气管道相连，曝气管与减压阀相连，再与鼓风机相连，通过控制减压阀来控制曝气风压，中空透气膜曝气装置控制风压30~40kpa。所述的mabr生物膜组件空气管道先与减压阀连接，减压阀再与曝气管道相连，通过调节控制减压阀门的大小调节进膜曝气生物膜组件的气压大小，从而达到无泡曝气充氧的效果，mabr生物膜组件曝气风压控制在10~20kpa。
应用例1：
某河道长约3km，宽约10m，深约3m，该河道的水质为cod：40ppm，氨氮：10ppm，总氮：15，总磷：1.2ppm，重度黑臭。将组装好的400组新型生物湖泊净化器放置在水体内并进行管路连接；打开风机，新型生物湖泊净化器放置进行充氧曝气；定期调整曝气压力及供氧量。经过本高新技术的新型生物湖泊净化器处理后20天后，水体透明度增加，臭度降低，水体中的cod：12ppm，氨氮：0.2ppm，总氮：9ppm，总磷：0.5ppm，同步降低了水体中cod、氨氮、总氮、总磷的含量。
应用例2：
某河道长约2km，宽约20m，深约5m，该河道的水质为cod：30ppm，氨氮：8ppm，总氮：10，总磷：0.8ppm，重度黑臭。将组装好的200组新型生物湖泊净化器放置在水体内并进行管路连接；打开风机，新型生物湖泊净化器放置进行充氧曝气；定期调整曝气压力及供氧量。经过本高新技术的新型生物湖泊净化器处理后20天后，水体透明度增加，臭度降低，水体中的cod：9ppm，氨氮：0.01ppm，总氮：5ppm，总磷：0.3ppm，
以上结合附图详细描述了本高新技术选实施方式，但是，本高新技术并不限于此。在本高新技术的技术构思范围内，可以对本高新技术的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本高新技术对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本高新技术所公开的内容，均属于本高新技术的保护范围。
技术特征：
1.一种黑臭水体治理装置，其特征在于，包括：
固定框架（2），固定框架（2）的一端为水流进口，另一端为水流出口；
在固定框架（2）朝向水流进口的一侧内部设有膜透氧生物膜组件（6），在固定框架（2）朝向水流出口的一侧内部设有固定件（3），固定件（3）分布有生物填料（4）；
中空透气膜曝气装置（5），设于生物填料的下方，用于向生物填料（4）的表面曝气；
膜透氧生物膜组件（6）中安装有中空纤维膜丝，并且中空透气膜曝气装置（5）同时与中空纤维膜丝的内部通道连通。
2.根据权利要求1所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，在膜透氧生物膜组件（6）上还设有连接口（1），用于连接曝气管道（8）。
3.根据权利要求2所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，还包括鼓风机（7），与曝气管道（8）连通，用于向曝气管道（8）中鼓入空气。
4.根据权利要求3所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，鼓风机（7）可以为空气压缩机、罗茨风机或离心风机。
5.根据权利要求1所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，中空透气膜曝气装置（5）中安装有曝气膜丝，所述的曝气膜丝孔径在0.1-1μm，外径在2.0~2.5mm。
6.根据权利要求1所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，中空纤维膜丝和中空透气膜曝气装置（5）之间是通过减压阀连接。
7.根据权利要求1所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，固定件（3）是绳索、锁链、软管、硬管、连接杆、网、笼中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，固定件（3）的数量为多个，并且在每个固定件（3）上设置有多个悬挂点，悬挂点呈矩阵分布。
9.根据权利要求8所述的黑臭水体治理装置，其特征在于，所述悬挂点用于固定生物填料（4）；生物填料（4）比表面积大于500m2/m3。
技术总结
本高新技术公开一种黑臭水体治理装置，属于环境生态修复治理领域。包括：固定框架，固定框架的一端为水流进口，另一端为水流出口；在固定框架朝向水流进口的一侧内部设有膜透氧生物膜组件，在固定框架朝向水流出口的一侧内部设有固定件，固定件分布有生物填料；中空透气膜曝气装置，设于生物填料的下方，用于向生物填料的表面曝气；膜透氧生物膜组件中安装有中空纤维膜丝，并且中空透气膜曝气装置同时与中空纤维膜丝的内部通道连通。MABR膜组件的内层的生物膜提供氧气进行硝化反应去除氨氮，外层的生物膜处于缺氧环境，进行反硝化脱除总氮，在填料区域形成好氧区，促进微生物降解黑臭水体中的污染物。
技术开发人、权利持有人：陈道康;彭文博;白祖国;王金荣;吴正雷;寇琴;王肖虎;范克银;党建兵
