[发明专利]基于智能传感的水体增氧去污修复装置及其方法

权利要求书

1.一种利用基于智能传感的水体增氧去污修复装置截留净化沟渠排水的方法，其特征在于，所述基于智能传感的水体增氧去污修复装置包括传感器模块（9）、格栅（1）和至少两个氮磷同步去除模块，沿水流方向，在沟渠中依次设置传感器模块（9）、格栅（1）和至少两个氮磷同步去除模块；所述格栅（1）内部填充有吸附材料；每个氮磷同步去除模块均包括上层脱氮除磷植物笼（2）、下层脱氮除磷植物笼（6）、升降装置（3）、配重底座（8）、第一拦截板（71）、第二拦截板（72）、曝气装置（4）和太阳能供电装置（5）；

所述上层脱氮除磷植物笼（2）的高度与水面平齐，通过升降装置（3）与下层脱氮除磷植物笼（6）固定连接，所述下层脱氮除磷植物笼（6）通过升降装置（3）与配重底座（8）固定连接，所述配重底座（8）固定于沟渠底部；所述上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）均可以通过升降装置（3）上下移动进行高度调节；所述上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）均为无盖箱体结构，所述箱体下方的箱面开设若干孔洞；所述箱体内的上部填充有大颗粒植物生长营养基质，下部填充有细颗粒填料和粗颗粒填料的混合填料，箱体的孔隙直径小于内部填充材料的粒径；所述上层脱氮除磷植物笼（2）的箱体顶部种植挺水植物，所述挺水植物的根部延伸至箱体内填充的植物生长营养基质及混合填料中；所述下层脱氮除磷植物笼（6）的箱体顶部种植沉水植物，所述沉水植物的根部延伸至箱体内填充的植物生长营养基质及混合填料中；所述曝气装置（4）包括曝气机和曝气管线，所述曝气机固定于上层脱氮除磷植物笼（2）箱体上方，所述曝气管线的一端从曝气机中伸出，另一端固定于所述配重底座（8）；

沿水流方向，所述第一拦截板（71）的上端与上层脱氮除磷植物笼（2）的尾部下方固定连接，第一拦截板（71）的下端与下层脱氮除磷植物笼（6）的尾部上方固定连接，第一拦截板（71）将上层脱氮除磷植物笼（2）箱体下部和下层脱氮除磷植物笼（6）箱体上部之间的水流完全拦截；所述第二拦截板（72）的上端与下层脱氮除磷植物笼（6）的尾部下方固定连接，第二拦截板（72）的下端与沟渠底部固定连接，第二拦截板（72）将下层脱氮除磷植物笼（6）和沟渠底部之间的水流完全拦截；所述第一拦截板（71）和第二拦截板（72）均为可升降闸门结构；

所述传感器模块（9）包括相互连接配合的测量单元和控制单元，所述测量单元包括氨氮浓度测量仪和磷酸盐浓度测量仪，所述控制单元用于控制第一拦截板（71）和第二拦截板（72）的升降；传感器模块（9）安装于固定杆（10）上，所述固定杆（10）的底部固定在沟渠底部；

所述太阳能供电装置（5）固定于上层脱氮除磷植物笼（2）箱体上部，通过防水电线与耗电装置连接供电；

所述方法步骤如下：

水流首先流经格栅（1）及其中填充的吸附材料，拦截水流中的悬浮物、吸附水中氮磷污染物的同时，降低水流速度、增加水力停留时间，并且减少了水流对后续装置内植物和基质的冲刷；

经过格栅（1）拦截缓冲后的水流进入氮磷同步去除模块，在每个氮磷同步去除模块中，通过第一拦截板（71）和第二拦截板（72）的阻隔作用，水流进入上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）处理区域，通过调节升降装置（3），使上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）分别对不同深度的水流进行脱氮除磷处理；在氮磷同步去除模块中经过步骤1）~3）的处理过程：

1）上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）中填充的粒径大小不同的混合填料延长了填料之间形成的孔隙通道，水流在填料间的水力停留时间延长，填料对水流中氮磷污染物的去除作用得到增强；

2）所述植物在光照条件下进行光合作用和有氧呼吸，通过植物根系作用去除拦截水中污染物，同时，植物根系利用吸附的有机物及营养盐作为植物生长养分，增加了氮磷的利用率；通过曝气装置（4）的曝气充氧作用，植物根系周围微环境呈现好氧、缺氧和厌氧区域，根系微生物多样性增加，脱氮除磷性能提高；

3）通过水流的冲刷作用和曝气装置（4）对水体充氧，在不同区域的混合填料表面逐渐形成不同的生物膜，利用生物膜作用进行硝化反应、好氧吸磷作用、亚硝化反应和反硝化反应；

在利用基于智能传感的水体增氧去污修复装置处理沟渠排水的过程中，根据目标工艺调节不同氮磷同步去除模块曝气装置（4）的曝气量大小，使进入上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）中水流的溶解氧浓度不同，实现好氧环境、缺氧环境和厌氧环境的区域大小的不同；

设置在格栅（1）前的传感器模块（9）定期检测沟渠水流的氨氮和磷酸盐浓度，当氨氮和磷酸盐浓度高时，传感器模块（9）控制第一拦截板（71）和第二拦截板（72）闭合，使水流只能通过上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）处理后排出；当氨氮和磷酸盐浓度低时，传感器模块（9）控制第一拦截板（71）和第二拦截板（72）开启，使水流能从升降装置（3）处不经上层脱氮除磷植物笼（2）和下层脱氮除磷植物笼（6）处理就能排出，增加混合填料的使用寿命。