用于黑臭水治理的连续层流转换加氧与生物强化集成装置技术领域
本发明属于污染水体恢复技术领域，具体涉及一种用于黑臭水治理的连续层流转
换加氧与生物强化集成装置。
背景技术
城市黑臭水体主要出现在城市建成区内，呈现出令人不舒服的颜色或散发出难闻
的气味。近几十年来，黑臭水体的范围和程度不断加剧，成为政府和公众普遍关注的环境问
题之一。水体发生黑臭的主要原因是缺氧和富营养化。应用于黑臭水体治理的技术主要有
控源截污技术（截污纳管、面源控制）、内源治理技术（垃圾清理、生物残体及漂浮物清理、清
淤疏浚）、生态修复技术（岸带修复、生态净化、人工增氧）和其他治理措施（活水循环、清水
补给、就地处理、旁路治理）。但这些技术的应用都有一定的限制因素，如工程量大、成本高、
需持续运行维护、消耗电能、存在二次污染风险等。
目前水体污染控制主要采用的技术是混合充氧，通过岸边电力驱动曝气设备，但
能量的利用效率低，在水中铺设空气管施工安装难度大、日常维护检修困难，且在电力供应
不方便的地区难以应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可利用太阳能的用于黑臭水治理的连续层流
转换加氧与生物强化集成装置。
为了达到上述的目的，本发明提供用于黑臭水治理的连续层流转换加氧与生物强
化集成装置，包括依次连接的生化反应器、空气泵、太阳能发电系统以及人工生物浮岛；
其中，所述生化反应器内部设有曝气装置，所述曝气装置连接于所述空气泵的排气口，
所述空气泵的电源输入端连接于所述太阳能发电系统的电源输出端；所述生化反应器通过
拉绳悬挂于所述人工生物浮岛下面的水体中；所述太阳能发电系统包括太阳能电池板，所
述人工生物浮岛包括UPVC框架，所述UPVC框架顶部铺设有用作载体的尼龙网，所述尼龙网
的表面种植有水生植物；所述尼龙网上还设有第一基板及第二基板，所述第一基板上固定
有防水箱，且所述第二基板固定有太阳能电池板，且所述第二基板与太阳能电池板之间的
倾角基本与当地纬度一致，以使投射在太阳能电池板上的平均日照强度最高。
优选地，所述生化反应器的四周还罩设有圆筒形的反应器外壳。
优选地，所述反应器外壳由聚丙烯构成；所述反应器外壳的高度为2000-2500mm，
直径为400-500mm；所述反应器的侧面和上面具有用于进水和出水的多个网眼。
优选地，多个所述网眼的孔径为20mm，相邻两个网眼之间的间距为50mm。
优选地，所述生化反应器的侧面与上面之间的连接方式为法兰连接；所述拉绳设
于所述生化反应器外壳的两侧。
优选地，所述生化反应器的内部填充有正方形的聚氨酯填料，所述聚氨酯填料的
边长为2-3cm；所述填料负载有活性污泥。
优选地，所述太阳能发电系统还包括蓄电池、充电控制器及逆变器；所述太阳能电
池板电线连接于所述充电控制器的一端，所述充电控制器的另一端电线连接于蓄电池的一
端，所述蓄电池的另一端电线连接于所述逆变器的输入端所述逆变器的输出端与所述空气
泵连接。
优选地，所述空气泵、蓄电池、充电控制器及逆变器设置于防水箱内。
优选地，所述太阳能电池板的下端通过转动的不锈钢管和铰链与所述第二基板连
接，其上端通过垂直于所述第二基板的不锈钢支架固定，所述水生植物绕设于所述第一基
板及第二基板的周侧；所述第一基板及第二基板的高度设定为20-30cm。
优选地，所述曝气装置为具有穿孔的曝气管。
本发明能够达到以下效果：
本发明所提供的装置，其太阳能发电系统产生的电能用于驱动空气泵，可以实现自动、
高效运行，解决了能源利用问题；其生化反应器通过空气泵进行曝气，在充氧的同时使水体
通过反应器外壳的网眼进出形成循环，促进了水体的流动；在充氧条件下，附着在填料上的
活性污泥进行好氧呼吸，可去除水中的有机污染物；填料不仅可以作为活性污泥的载体，还
是活性污泥进行好氧呼吸的场所；在活性污泥和水生植物的共同作用下，可有效去除水中
的污染物，解决水体缺氧和富营养化问题，如可以吸收水中的氮、磷等，还可抑制藻类生长；
且该生化反应器通过拉绳悬挂于该人工生物浮岛下面水体中，该空气泵和该太阳能电池发
电系统设置于该人工生物浮岛的表面，整个装置结构紧凑、设计合理、可实现自动稳定运
行、成本低、投资费用少、维护检修方便，很好地弥补了现有黑臭水体处理技术的不足。
附图说明
图1是本发明提供的用于黑臭水治理的连续层流转换加氧与生物强化集成装置结
构示意图。
图2是本发明提供的连续层流转换加氧与生物强化集成装置俯视图。
图3是本发明提供的连续层流转换加氧与生物强化集成装置中生化反应器侧视
图。
图中：1-生化反应器；2-太阳能电池板；3-防水箱；4-UPVC框架；5-尼龙网；6-水生
植物；7-填料；8-拉绳；9-曝气管；10、20-基板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以
更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1-3所示，本发明提供了用于黑臭水治理的连续层流转换加氧与生物强化集
成装置，包括依次连接的生化反应器1、空气泵、太阳能发电系统以及人工生物浮岛； 其中，
所述生化反应器内部设有曝气装置，所述曝气装置连接于所述空气泵的排气口，所述空气
泵的电源输入端连接于所述太阳能发电系统的电源输出端；所述生化反应器1通过拉绳8悬
挂于所述人工生物浮岛下面的水体中；所述太阳能发电系统包括太阳能电池板2，所述人工
生物浮岛包括UPVC框架4，所述UPVC（硬聚氯乙烯）框架4的顶部铺设有用作载体的尼龙网5，
所述尼龙网5的表面种植有水生植物；所述尼龙网5上还设有第一基板10及第二基板20，所
述防水箱3通过不锈钢螺栓固定于所述第一基板10上，且所述太阳能电池板2的下端通过转
动的不锈钢管和铰链与第二基板20连接，其上端通过垂直于所述第二基板20的不锈钢支架
固定，且所述第二基板20与太阳能电池板2之间的倾角基本与当地纬度一致，以使投射在太
阳能电池板上的平均日照强度最高；且所述水生植物6绕设于所述第一基板10及第二基板
20的周侧。所述第一基板10及第二基板20的高度设定为20cm，以对所述防水箱3和太阳能电
池板2进行防水。整个装置成一体化，方便移动或拆卸。
具体实施时，所述曝气装置为具有穿孔的曝气管9。
所述太阳能发电系统还包括蓄电池、充电控制器及逆变器；所述太阳能电池板2电
线连接于所述充电控制器的一端，所述充电控制器的另一端电线连接于蓄电池的一端，所
述蓄电池的另一端电线连接于所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端与所述空气泵连
接；所述空气泵、蓄电池、控制器及逆变器设置于防水箱3内。
所述生化反应器1的四周还罩设有圆筒形的反应器外壳，所述反应器外壳的材质
为PP（聚丙烯）；所述反应器外壳的高度为2000mm左右，直径为400mm左右；所述反应器的侧
面和上面具有多个网眼，用于进水和出水，孔径为20mm，相邻两个网眼之间的间距为50mm。
所述生化反应器1的侧面与外壳采用法兰连接，方便更换填料。所述生化反应器1的内部填
充有填料7，填料的形状为正方形，边长为2-3cm，材质为较轻的多孔性生物填料，优选为聚
氨酯；所述填料7负载有活性污泥，该填料7负载活性污泥后逐一排列填充在反应器外壳内。
具体实施时，将本发明所述的连续层流转换加氧与生物强化集成装置整体地放置
于被污染的黑臭水体中，其中，太阳能电池板2吸收太阳光后通过光电效应或者光化学效应
产生电能并储存于蓄电池中，逆变器将蓄电池中的直流电转换为交流电，驱动空气泵进行
曝气；在曝气条件下，水体不断循环充氧，同时负载在所述填料7上的活性污泥进行好氧呼
吸，氧化降解污染物；所述人工生物浮岛上种植的水生植物6的根系延伸并悬浮于水体中，
吸收水中的氨、氮、磷等有机污染物，为水体中的生物和微生物提供生存和附着的条件，同
时释放出抑制藻类生长的化合物（不同的水生植物产生的抑藻物质不同，有酮、醇、酸等）；
整个连续层流转换加氧与生物强化集成装置在生化反应器1和人工生物浮岛的共同作用下
使水质得以净化，达到修复和重建水体生态系统的目的。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范
围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明
的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。