一、项目背景

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和自净能力即水体的环境容量，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在人类生活和生产中的作用。降低了水体的使用价值和功能的现象。目前我国不仅一直受水资源短缺的困扰，还面临着水污染日益严重、水环境持续恶化的威胁，生活污水、工业废水及其他污染物未经处理而大量排放，对河流、湖泊、水库、地下水和海洋水资源造成污染，严重违纪到国民健康、社会生产和生活，阻碍了城市化和工业化的进程，甚至威胁到国家安全和社会的可持续发展。

中国是现今世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中有大约一半的城市缺水，水污染使水质的恶化更使水短缺雪上加霜。有资料显示：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75％的湖泊出现了不同程度的富营养化，90％的城市水系污染严重，南方城市总缺水量60％～70％是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有11个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40％。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺。以上这些对我国可持续成长战略的实施带来了负面影响。城市污水处理设施所采用的污水处理技术是污水处理效率高低的决定因素。目前，我国污水净化和处理技术相对落后，大多数的污水处理设备都是从国外进口，一旦设备出现故障，维修成本很高。国产化的设备又存在污水处理效率不高、能耗高，自动化程度低，运行费用高等缺点。因此，亟需一种能大规模应用的、处理效率高的污水净化处理的方法。

二、技术方案

利用天然冷能净化污染水体的冻结装置，包括：污染水体容器、污水处理箱体容器、高浓度污染水体收集容器和人工冷能控制系统四个部分；所述的污染水体处理箱体容器周围铺设有聚苯乙烯保温层，污水处理箱体容器内设有将其分割为多个独立单一隔间的隔板，所述隔板的高度小于污水处理箱体容器的高度，使污水处理箱体容器上部留有冷量循环空间；每个独立单一隔间上均设有可视窗口，每单一隔间中心插有热棒，在污水处理箱体容器的侧壁及热棒的上设有进行实时温度监测的温度传感器，污水处理箱体容器的顶部设有保温板，保温板上设有一端插入污水处理箱体容器内的人工冷能供给管路和人工冷能返回管路，人工冷能供给管路和人工冷能返回管路的另一端分别与人工冷能控制系统相连，污水处理箱体容器的底座中部设有排出高浓度污染水的通道，通道口处连有与高浓度污染水体收集容器相连的高浓度污染水体收集导管，所述污染水体容器内插装有与污水处理箱体容器进水口相连的由污染水导管。

三、技术优点

利用冻结过程水结冰自净化原理，利用绿色无污染的天然冷能，借助热棒冻结技术，在箱体容器外壁增加可视窗口，结合温度监测结果，可以直观判断冻结锋面推进的不同阶段及速率。采用驱替方式将污染水中污染物质集中到底部圆筒的范围内，底部高浓度污染水体部分通过箱体容器的排水口经由导管排出集中再进行化学处理。在冻结过程中，当外界温度低于待处理污染水温度，热棒开始工作，充分利用外部自然冷能自热棒中心向外冻结污染水体。通过置于容器侧壁及热棒外侧壁上的温度传感器实时对污染水体的温度进行监测，并实时调整冻结温度，控制冻结锋面推进速率，大大提高了污染水体净化效果，是一种能够大面积使用更为环保的高效净化污染水体污染处理技术。在我国深季节冻土区可以利用自然冷能进行大规模的室外污染水体净化。同时该方法可以用于溶液的浓缩，药水提纯等领域。其结构简单，操作方便，污染水体处理效率高，能耗低，自动化程度高，运行费用低，在本技术领域内具有广泛的实用性。