[发明专利]一种自持式景观修复生态浮岛装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于修复富营养化水体的自持式景观修复生态浮岛装置，属于环境工程和水处理技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，大量工业废水、生活污水中的有机污染物排放，导致湖泊等水体中氮磷营养物盐含量过高，引起水体富营养化，进而导致水生生态系统紊乱、藻类爆发，水生生物种类减少，生物多样性受到破坏。

目前主要采用物理法、化学法和生物法处理富营养化水体。物理法包括机械过滤、底泥疏浚、高压放电、水位调节、超声波、吸附法、曝气等。物理方法见效快，但大多耗时，费用高，操作困难，不易大规模实施，且只能暂时解决富营养化问题，因此应用不多。化学法即通过投加CuSO₄、高锰酸盐、液氯、C1O₂和H₂O₂等化学药剂修复富营养化水体，该方法操作简单，可在短时间内取得明显的处理效果，提高水体透明度，但加入的化学药剂本身具有二次污染，对其他水生生物产生毒性。因此该法仅用于应急处理。生物法主要包括水生植物修复技术、水生动物修复技术、微生物抑藻技术和光合细菌技术等，生物法投资低、能持续发挥和强化水体污染净化作用、副作用小等优点，但需要控制水生植物的种植密度及修复工程的生态安全性，而光合细菌属光能自养菌，不含有硝化及反硝化菌种、去除率低。

光催化技术反应条件温和、选择性好，不受污染物浓度限值，可通过一系列氧化还原去除含氮污染物。利用半导体光催化技术修复富营养化水体是近年来水体治理的新领域。

光催化氧化-生物浮床除藻技术装置(CN101723555A)叙述了一种包括光催化氧化装置、浮体和生物浮床等的装置，其在除藻、杀死细菌、降解有机物等方面效果较好，但不能将水体中的硝酸盐氮、氨氮污染物转化为氮气，不能有效地降低水中的总氮量。太阳能生物浮床净化富营养化水体装置(CN102107948A)叙述了一种包括太阳能装置、太阳能电板和生物浮床的装置，其太阳能只是增加了水体中溶解氧，但不能有效去除富营养化水体中的难降解有机物及氮素污染物。

然而，仅仅利用半导体作为光催化剂时，因其产物大多是硝酸根、亚硝酸根、氨等之间的转换，难以转换为氮气，不能很好地脱除水体中的总氮污染物。柳丽芬等(Ag/TiO₂光催化氧化还原反应脱除水体中无机氮，感光科学与光化学，2006，24(4)：291-300；以ACF为模板制备掺氮TiO₂及其光催化脱氨氮研究，感光科学与光化学，2005，23(5)：374-381；纳米TiO₂薄膜耦合光催化氧化还原反应脱除水体中无机氮，感光科学与光化学，2006，(1)：17-27)对光催化脱除水体中的无机氮进行了系统研究，研究表明可以利用活性碳纤维做模板制备的高活性氮掺杂TiO₂实现氨氮的日光光催化脱除，氨氮脱除率可达47％，其中总氮去除率达38％，在紫外光条件下氨氮和总氮的去除率进一步增大；而金属掺杂催化剂可以实现紫外光照射下高效的氧化和还原反应的耦合，同时脱除水体中氧化态氮和还原态氮。陈晓慧(硫化镉/二氧化钛光催化去除水体无机氮的研究，硕士学位论文，大连理工大学，2006)通过对TiO₂进行改性制备复合纳米颗粒催化剂，并用其进行了紫外光、日光灯和太阳光全波长光催化去除水中氨氮和其他形式无机氮的对比实验研究，成功地将氧化态和还原态的无机氮耦合去除，产物以氮气等气态产物为主，达到去除污染物而不产生二次污染的目的。

因此，生物法与改性TiO₂光催化剂结合修复富营养化水体前景广阔。

发明内容

本发明要解决的主要问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于修复富营养化水体的自持式景观修复生态浮岛装置，形成一套集水体修复效率高、适用性广、节约能源、景观效果好为一体化的装置。