技术领域
[0001] 本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种缓解和控制水体富营养化的水体净化装置。
背景技术
[0002] 随着社会的不断发展和城市化
进程的加快，大量污染物没有经过适当处理就直接排入城市的河流和湖泊，造成严重的水污染和黑臭问题，导致水资源的可利用性降低，严重影响周边居民生活和河道
生态系统。改善城市水体的水质是目前新型城镇化中紧迫的任务。在没有充分水动
力的水体中，富营养化的水质经常导致蓝绿藻爆发，花费大量人力物力仍难以治理，是城市治水的老大难问题。目前，缓解和控制水体富营养化，技术上较成熟装置有造流曝气机和人工湿地滤床系统两种。
[0003] 造流曝气机是一种普遍应用的水体充
氧技术，通过机器
泵组在水体中曝气供氧，增加水体中含氧量，推动水流连续流动，使有机物、
微生物及氧之间充分混合
接触，提供好氧微生物氧气，保证微生物正常生长和繁殖，水中的有机物被氧化分解，有效去除BOD(
生化需氧量)、COD(
化学需氧量)、带
颜色和臭味的有机物、营养盐(氮、磷)等，最终有效消除黑臭现象，有效地平衡生态系统及改善水环境。
[0004] 造流曝气机的
缺陷是：功能除了曝气充氧外比较单一，去除有机物效率高，但是除磷除氮功能不强，对于严重污染的水体或者富营养化程度较高的水体污染无法完全解决水污染问题；曝气过程消耗的
电能较大，运行
费用较高。
[0005] 人工湿地滤床是一种模仿天然湿地净化水流的系统，充分利用基质、水生
植物和微生物三者协同的物理化学和生物过程去除污染物。人工湿地包括表流湿地、垂直潜流湿地、水平潜流湿地等几种类型，一般建设在水系的岸上，对进入水系的污染水进行收集和处理，然后排入水体，或者将水体的污染水通过自流或者泵的提升进入湿地后净化。一个功能型的净化滤床核心构造包括净化填料构造层、布水集水管线系统和防渗系统。净化填料一般为500-800mm厚，由碎石、砂子或者火山岩等材料构成；填料层底部一般设置排水层，厚度一般为250-300mm，可在其底部埋置穿孔
排水管，将处理后的水导出后排入水系。
[0006] 人工湿地的缺陷是：运行中容易堵塞、效率低、维护难度大；人工湿地往往建设在水体旁边的岸上，占用了额外的土地和空间；由于单位面积
水处理量低，导致处理相同水量需要的土地面积和同类技术相比更大，再加
上管线等投资，总体造价较大。实用新型内容
[0007] 针对
现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种缓解和控制水体富营养化的水体净化装置，以达到运行稳定可靠、去除水体中有机物及磷氮高效、维护成本低的目的。
[0008] 本实用新型的技术方案如下：一种缓解和控制水体富营养化的水体净化装置，包括没于水面以下、竖直设置的填料管，所述填料管内部填充有净化填料，所述填料管下端为气液进口、并配有气液混合装置，所述填料管的周壁上设置有若干穿孔、构成气液出口。
[0009] 优选的：所述净化填料为除磷填料或除氮填料。
[0010] 优选的：所述填料管的上端设有压顶板，所述压顶板的径向尺寸大于所述填料管的径向尺寸。
[0011] 优选的：所述气液混合装置为文丘里管结构，所述文丘里管结构的收缩段外接气源、扩展段连通所述填料管、喉部连通水体。
[0012] 优选的：所述气液混合装置包括锥形收缩室与锥形扩散室，所述锥形收缩室与锥形扩散室的缩口相对，所述锥形收缩室构成所述文丘里管结构的收缩段，所述锥形扩散室构成所述文丘里管结构的扩展段，所述锥形收缩室与锥形扩散室之间的间隙构成所述文丘里管结构的喉部。
[0013] 优选的：所述气液混合装置还包括与所述锥形扩散室一体的外罩壳，所述锥形收缩室设置在所述外罩壳内，所述锥形收缩室通过气管外接至气源，所述外罩壳上设有水流吸入口。
[0014] 优选的：所述外罩壳锚固在水底的
混凝土基础上，并对所述锥形扩散室起支承作用。
[0015] 优选的：所述填料管、扩散室及外罩壳为一体结构，所述填料管与扩散室之间设有带孔隔板，所述扩散室与外罩壳之间设有加固肋板。
[0016] 本实用新型的有益效果体现在：本实用新型综合了曝气机和功能湿地滤床的优点，气液混合装置能将空气和水体进行混合，形成局部的水动力循环和好氧环境，填料管中的净化填料能对水中的磷或氮进行高效的
吸附或者转化去除，具有不占用额外空间、除磷去氮高效、功能安全耐用、维护方便、制造简易等优点。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0018] 图1为本实用新型
实施例的剖视图(省略净化填料)；
[0019] 图2为本实用新型实施例的剖视图；
[0020] 图3为本实用新型实施例的俯视图。
[0021] 图4为本实用新型第二个实施例的示意图。
[0022] 附图中，1-填料管，2-净化填料，3-气液混合装置，4-混凝土基础，101- 穿孔，102-压顶板，103-带孔隔板，104-顶肋板，301-锥形收缩室，302-锥形扩散室，303-外罩壳，304-气管，305-水流吸入口，306-加固肋板,307-止回
阀；
[0023] 附图中，细直箭头表示气流，弯箭头表示水流，粗箭头表示气-水混流。
具体实施方式
[0024] 下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本
申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0025] 实施例中，如图1～3所示：一种缓解和控制水体富营养化的水体净化装置，包括填料管1，所述填料管1内部填充有净化填料2，所述填料管1至少一端为气液进口、并配有气液混合装置3，所述填料管1的周壁上设置有若干穿孔 101、构成气液出口。本实施例综合了曝气机和功能湿地滤床的优点，气液混合装置3能将空气和水体进行混合，形成局部的水动力循环和好氧环境，填料管1中的净化填料2能对水中的磷或氮进行高效的吸附或者转化去除，具有不占用额外空间、除磷去氮高效、功能安全耐用、维护方便、制造简易等优点。
[0026] 实施例中，如图1～3所示：所述净化填料2为除磷填料或除氮填料。本实施例的净化填料2为加强除磷填料或加强除氮填料，净化填料2的粒径一般大于穿孔101的内径，可避免净化填料2发生
泄漏。加强除磷填料一般利用基质对磷的
化学吸附机理，将污水中可溶性
磷酸盐与填料中的
铝铁钙等
金属离子，金属氧化物和氢氧化物以及黏土矿物通过配位体交换发生吸附和沉淀作用，生成难溶性磷酸盐而固定下来，本实施例采用的加强除磷填料的磷吸附能力应达到80ug/g或以上，含泥量和有机物含量≤1％。加强除氮填料一般采用在普通石料上添加除
氨去氮高效微生物来达到优异的除氮能力，本实施例采用的除氮填料为包覆微生物菌剂与基质的复合物，要求包覆微生物碾碎200目后放于水中可以镜检出一定量的活菌。
[0027] 实施例中，如图1～3所示：所述填料管1没于水面以下。本实施例结构简[0028] 单可靠，因此适于采用水下多点安装的方式，这样一是能形成良好的局部水动力循环，二是不占用额外空间，不会影响水体的景观。
[0029] 实施例中，如图1～3所示：所述填料管1竖直设置，所述气液混合装置3 设置在所述填料管1的下端，所述填料管1的上端设有压顶板102，所述压顶板102的径向尺寸大于所述填料管1的径向尺寸。本实施例填料管1采用竖直设置的方式，使水体的不同深度都能在填料管1获得充分的净化，提高装置整体的净化能力。压顶板102相对于填料管1尺寸较大，其作用是阻挡垃圾和泥沙，避免穿孔101被
覆盖或堵塞。压顶板102与填料管1之间设有顶肋板104，以保证其结构
稳定性。压顶板102也可设置成可拆卸的结构，以方便净化填料 2的清洗或更换。
[0030] 实施例中，如图1～3所示：所述气液混合装置3为文丘里管结构，所述文[0031] 丘里管结构的收缩段外接气源、扩展段连通所述填料管1、喉部连通水体。文丘里管除了能通过气流带动水流形成局部水动力循环外，更重要的是扩展段具有良好的混合、分散效果，会使得外部压缩气体在水体中形成微小气泡，提高曝气效果，而且在后续通过净化填料2的过程中，会明显增加净化填料2 与水流的反应面积，提高装置的除氨去氮性能。
[0032] 实施例中，如图1～3所示：所述气液混合装置3包括锥形收缩室301与锥形扩散室302，所述锥形收缩室301与锥形扩散室302的缩口相对，所述锥形收缩室301构成所述文丘里管结构的收缩段，所述锥形扩散室302构成所述文丘里管结构的扩展段，所述锥形收缩室
301与锥形扩散室302之间的间隙构成所述文丘里管结构的喉部。本实施例的文丘里管结构并不是典型的文丘里管结构，而是由锥形收缩室301与锥形扩散室302组成，二者的间隙形成一个开放的喉部，这样能使尽可能多的水流进入填料管1，同等能耗下，提高了装置的性能。
[0033] 实施例中，如图1～3所示：所述气液混合装置3还包括与所述锥形扩散室 302一体的外罩壳303，所述锥形收缩室301设置在所述外罩壳303内，所述锥形收缩室301通过气管304外接至气源，所述外罩壳303上设有水流吸入口 305。本实施例的外罩壳303能形成一个相对封闭的
负压区，这样能提高文丘里管结构的性能，特别在水流较急的情况下效果更加明显。
[0034] 实施例中，如图1～3所示：所述外罩壳303锚固在水底的混凝土基础4 上，并对所述锥形扩散室302起支承作用。本实施例结构简单，安装施工比较方便，而且混凝土基础4本身稳定性也较好，无需设置额外的固定装置。
[0035] 实施例中，如图1～3所示：所述填料管1、扩散室302及外罩壳303为一体结构，所述填料管1与扩散室302之间设有带孔隔板103，所述扩散室302 与外罩壳303之间设有加固肋板306。本实施例的带孔隔板103能避免净化填料2的外漏，而加固肋板306也提高整个装置的稳定性和强度，避免在安装或使用的过程中结构受损。
[0036] 本实施例在加工制造时应满足如下要求：
[0037] (1)填料管1一般采用有机玻璃制造，也可采用不锈
钢、PVC、PE等其他材质；填料管1竖直设置，顶部距离水面深度至少为300mm，根据水深填料管1的高度可有调整，一般为500～3000mm；料管1内径一般500mm，穿孔直径 15mm，间距按100mm均匀排布；
[0038] (2)压缩空气(可连至岸边空气
压缩机)通过直径100mm的气管304从底部接入锥形收缩室301，通过文丘里效应在锥形扩散室302进行气液混合，各腔室和上层柱体均为材料整体加工为一体。气管304在进入锥形收缩室301 前加装止回阀307防止反水；
[0039] (3)外罩壳303、锥形扩散室302、填料管1由下至上形成一体结构，锥形收缩室301固定在外罩壳303
底板上，外罩壳303安装在混凝土基础4上的预埋
螺栓上，混凝土基础4靠自重稳定于河床之中。
[0040] 本实施例施工安装时应注意：
[0041] (1)填料管1结构自身应具备稳定性。安装水体流速不大于5m/s；
[0042] (2)净化填料2应提前安装入填料管1，防止在施工期间产生对净化填料2
质量影响，施工安装中应使用
薄膜包覆填料管1防止施工期间泥沙混入；
[0043] (3)根据水体面积确定安装数量，一般一个装置服务100平方米水体；
[0044] (4)施工中不得损坏穿孔；
[0045] (5)在水体底部安装完后，应进行调试启动检测，检测能否正常运作：进行充气冲水实验，检测渗漏和耐压情况，检查曝气和水路是否畅通；进水负荷逐渐提高，是否能正常进出气与水。
[0046] 第二个实施例中，如图4所示：外罩壳303与混凝土基础4上预埋螺栓的安装
位置位于外罩壳303的外部。与第一个实施例相比，该实施例结构的外罩壳303结构相对复杂，但安装较为方便。
[0047] 最后应说明的是：以上各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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的
权利要求和
说明书的范围当中。
