CN103864220B - 一种阶梯式水体生态净化系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阶梯式水体生态净化系统，包括混凝土床体，所述混凝土床体从上至下包括三个区，分别为浮床区、微生物区和沉床区，所述浮床区设有通气管，所述通气管上端设有通风口和风车，所述风车固定设置在通风口的下方靠近通风口处；所述通气管下端设有曝气口和搅拌器，所述搅拌器固定设置在曝气口上方；所述通气管下端深入至微生物区；所述混凝土床体的左、右两侧分别设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口处分别设有可拆卸的滤网。本发明还公开了一种阶梯式水体生态净化系统的施工方法。本发明的阶梯式水体生态净化系统净化速度快，净化效果好，易于养护和管理，成本较低。

Description

一种阶梯式水体生态净化系统及其施工方法

技术领域

   本发明涉及一种阶梯式水体生态净化系统及其施工方法，属于水体修复技术领域，应用于河道、湖泊和小型生活污水等水域。

背景技术

   当前我国水体富营养化呈现加速恶化的趋势，河流、湖泊等生态系统严重退化，导致了一系列的环境问题。现有技术中一般采用水生植被、生物浮岛和生物沉床的方法对水体进行修复。水生植被的恢复利于形成“水生植物—微生物—微型动物”系统，其对污染物的净化机理主要包括:l）水生植物对氮、磷营养物质的吸收作用；2)微生物和微型动物对有机物的降解作用和硝化反硝化作用；3)根茎叶系统的吸附过滤作用；4)促进沉降和抑制溶出作用。

生物浮岛作为一种新的生态修复技术，由于不受自然环境条件的限制，因此成为一种重要的水体修复的手段。水体中的天然岛屿是许多水生生物的主要栖息场所，在天然岛屿上形成了植物—微生物—动物共生体，它们对水体的净化起着非常重要的作用。生物浮岛是绿化技术和漂浮技术的结合体，植物生长的浮体一般是采用聚氨醋涂装的发泡聚苯乙烯制成的，分量轻、耐用。岛上的植物可供鸟类等休息和筑巢，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫等生息环境，同时能吸收引起富营养化的氮和磷。形成稳定的植物—微生物—动物净化系统。

生物沉床技术是将沉水植物种植在有基质材料的沉床载体上，通过固定桩将沉床在水体中固定，利用沉水植物对营养物质含量高的水体进行净化。

    现有的水体净化装置功能比较单一，一些浮岛结构简单，植物吸收净化效果受限，浮岛水下部分长期运行后会进入缺氧状态，净化速度慢，影响水质净化效果。导致水质越来越差，且养护管理难度大，成本较高。

发明内容  

   针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种阶梯式水体生态净化系统及其施工方法，具有综合利用植物的吸收、吸附，生物浮岛的过滤吸附、接触氧化等技术，微生物调控技术及水循环技术等的集成优点。净化速度快，净化效果好，易于养护和管理，成本较低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种阶梯式水体生态净化系统，包括混凝土床体，其特征在于：所述混凝土床体从上至下包括三个区，分别为浮床区、微生物区和沉床区，所述浮床区设有通气管，所述通气管上端设有通风口和风车，所述风车固定设置在通风口的下方靠近通风口处；所述通气管下端设有曝气口和搅拌器，所述搅拌器固定设置在曝气口上方；所述通气管下端深入至微生物区；所述混凝土床体的左、右两侧分别设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口处分别设有可拆卸的滤网。

所述浮床区包括基质层和种植于基质层之上的挺水植物。

所述基质层包括密度小于1的悬浮材料和设于悬浮材料之上的无机轻质材料，所述悬浮材料为聚苯乙烯板或加气混凝土板，所述无机轻质材料为陶粒或蛭石。

所述微生物区包括密度与水接近的悬浮载体，所述悬浮载体内部生长有厌氧菌和兼氧菌，外部生长有好氧菌。

所述沉床区包括沉床和设置于沉床之上的沉水植物，所述沉床的材质为毛竹，所述沉床两侧通过钢丝绳连接在固定桩上。

所述微生物区和沉床区之间设有混凝土隔板。

所述混凝土床体为轻质混凝土床体，且采用混凝土锚固定在水体中。

所述挺水植物为美人蕉、葱兰、凤眼莲、香根草、芦苇、香蒲或空心菜中的一种或多种。

所述的沉水植物为狐尾藻或伊乐藻。

一种阶梯式水体生态净化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）混凝土床体的构建：将陶粒、膨胀珍珠岩、蛭石、混凝土混合，加入无机粘合剂和水，搅拌均匀，填入预先制作的模具中，干燥成型；

（2）沉床区的构建：在混凝土床体的底部设置两根固定桩，将毛竹用钢丝捆绑成沉床，沉床两侧通过钢丝绳连接在固定桩上，沉床上部种植沉水植物；

（3）微生物区的构建：在沉床区上方设置混凝土隔板，所述混凝土隔板固定在混凝土床体内，在混凝土隔板上放置悬浮载体，所述悬浮载体内部生长有厌氧菌和兼氧菌，外部生长有好氧菌；

（4）浮床区的构建：在微生物区的上方设置聚苯乙烯板或加气混凝土板，然后在聚苯乙烯板或加气混凝土板的上方铺设陶粒或蛭石，在陶粒或蛭石的上方种植挺水植物；

（5）通风、搅拌装置的构建：在上述的聚苯乙烯板或加气混凝土板上开设圆孔，将通气管插入圆孔内，通气管下端深入至微生物区，在通气管上端安装风车，下端安装搅拌器；

（6）滤网的构建：在混凝土床体进水口和出水口处分别安装可拆卸的滤网；

（7）放入水体、固定：将混凝土床体放入水体中，采用混凝土锚固定。

    本发明的有益效果是：

（1）混凝土床体设置浮床区、微生物区和沉床区三个区域，利用浮床区和沉床区水生植物的根系吸收水体中的氮、磷，防止水体富营养化，微生物区的微生物通过硝化和反硝化作用来分解氨氮，将氨氮分解成硝酸盐和亚硝酸盐；

（2）浮床区设有通气管，通气管下端深入至微生物区，可以为微生物区的好氧菌提供氧气；通气管上端固定设置有风车，通气管下端固定设置有搅拌器，可利用风能使风车转动，同时带动通气管下端的搅拌器转动，增大水体中溶解氧的同时加速水体流动，促进水体更新，从而加速了水体的净化；

（3）进水口和出水口处分别设有可拆卸的滤网，将水体中的树叶、垃圾等杂物过滤，并定期更换滤网，防止堵塞；

（4）床体用混凝土构建且用混凝土锚固定，防止风浪出现时将床体冲走。

附图说明

图1是本发明阶梯式水体生态净化系统的结构示意图。

具体实施方式

为进一步揭示本发明的技术方案，下面结合附图详细说明本发明的实施方式：如图1所示，一种阶梯式水体生态净化系统，包括混凝土床体，所述混凝土床体从上至下包括三个区，分别为浮床区1、微生物区2和沉床区3，所述微生物区2和沉床区3之间设有混凝土隔板4。所述混凝土床体为轻质混凝土床体，且采用混凝土锚固定在水体中。床体用混凝土构建且用混凝土锚固定，防止风浪出现时将床体冲走。

所述浮床区1包括基质层和种植于基质层之上的挺水植物11，所述基质层包括密度小于1的悬浮材料13和设于悬浮材料13之上的无机轻质材料12，所述悬浮材料13为聚苯乙烯板或加气混凝土板，所述无机轻质材料12为陶粒或蛭石。所述挺水植物11为美人蕉、葱兰、凤眼莲、香根草、芦苇、香蒲或空心菜中的一种或多种，挺水植物11的根系吸收水体中的氮、磷，防止水体富营养化。

所述微生物区2包括密度与水接近的悬浮载体21，所述悬浮载体21内部生长有厌氧菌和兼氧菌，外部生长有好氧菌。微生物通过硝化和反硝化作用来分解氨氮，将氨氮分解成硝酸盐和亚硝酸盐。

所述沉床区3包括沉床31和设置于沉床31之上的沉水植物32，所述沉床31的材质为毛竹，所述沉床31两侧通过钢丝绳33连接在固定桩34上。所述的沉水植物32为狐尾藻或伊乐藻，其根系吸收水体中的氮、磷，防止水体富营养化。

所述浮床区1设有通气管5，所述通气管5上端设有通风口6和风车7，所述风车7固定设置在通风口6的下方靠近通风口6处，所述通气管5下端设有曝气口8和搅拌器9，所述搅拌器9固定设置在曝气口8上方，可利用风能使风车7转动，同时带动通气管5下端的搅拌器9转动，增大水体中溶解氧的同时加速水体流动，促进水体更新，从而加速了水体的净化。

所述通气管5下端深入至微生物区2，可以为微生物区2的好氧菌提供氧气。

所述混凝土床体的左、右两侧分别设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口处分别设有可拆卸的滤网10，将水体中的树叶、垃圾等杂物过滤，并定期更换滤网10，防止堵塞。

一种阶梯式水体生态净化系统的施工方法，包括以下步骤：

（1）混凝土床体的构建：将陶粒、膨胀珍珠岩、蛭石、混凝土混合，加入无机粘合剂和水，搅拌均匀，填入预先制作的模具中，干燥成型。

（2）沉床区的构建：在混凝土床体的底部设置两根固定桩，将毛竹用钢丝捆绑成沉床，沉床两侧通过钢丝绳连接在固定桩上，沉床上部种植沉水植物。

（3）微生物区的构建：在沉床区上方设置混凝土隔板，所述混凝土隔板固定在混凝土床体内，在混凝土隔板上放置悬浮载体，所述悬浮载体内部生长有厌氧菌和兼氧菌，外部生长有好氧菌。

（4）浮床区的构建：在微生物区的上方设置聚苯乙烯板或加气混凝土板，然后在聚苯乙烯板或加气混凝土板的上方铺设陶粒或蛭石，在陶粒或蛭石的上方种植挺水植物。

（5）通风、搅拌装置的构建：在上述的聚苯乙烯板或加气混凝土板上开设圆孔，将通气管插入圆孔内，通气管下端深入至微生物区，在通气管上端安装风车，下端安装搅拌器。

（6）滤网的构建：在混凝土床体进水口和出水口处分别安装可拆卸的滤网。

（7）放入水体、固定：将混凝土床体放入水体中，采用混凝土锚固定。

   以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发明绝不限于上述所列实施方式，凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及润饰等行为，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 一种阶梯式水体生态净化系统，包括混凝土床体，其特征在于：所述混凝土床体为轻质混凝土床体，且采用混凝土锚固定在水体中，所述混凝土床体从上至下包括三个区，分别为浮床区、微生物区和沉床区，所述微生物区和沉床区之间设有混凝土隔板，所述浮床区设有通气管，所述通气管上端设有通风口和风车，所述风车固定设置在通风口的下方靠近通风口处；所述通气管下端设有曝气口和搅拌器，所述搅拌器固定设置在曝气口上方；所述通气管下端深入至微生物区；所述混凝土床体的左、右两侧分别设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口处分别设有可拆卸的滤网。

2.根据权利要求1所述的一种阶梯式水体生态净化系统，其特征在于：所述浮床区包括基质层和种植于基质层之上的挺水植物。

3.根据权利要求2所述的一种阶梯式水体生态净化系统，其特征在于：所述基质层包括密度小于1的悬浮材料和设于悬浮材料之上的无机轻质材料，所述悬浮材料为聚苯乙烯板或加气混凝土板，所述无机轻质材料为陶粒或蛭石。

4.根据权利要求1所述的一种阶梯式水体生态净化系统，其特征在于：所述微生物区包括密度与水接近的悬浮载体，所述悬浮载体内部生长有厌氧菌和兼氧菌，外部生长有好氧菌。

5.根据权利要求1所述的一种阶梯式水体生态净化系统，其特征在于：所述沉床区包括沉床和设置于沉床之上的沉水植物，所述沉床的材质为毛竹，所述沉床两侧通过钢丝绳连接在固定桩上。

6.根据权利要求2所述的一种阶梯式水体生态净化系统，其特征在于：所述挺水植物为美人蕉、葱兰、凤眼莲、香根草、芦苇、香蒲或空心菜中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的一种阶梯式水体生态净化系统，其特征在于：所述的沉水植物为狐尾藻或伊乐藻。

8.一种阶梯式水体生态净化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）混凝土床体的构建：将陶粒、膨胀珍珠岩、蛭石、混凝土混合，加入无机粘合剂和水，搅拌均匀，填入预先制作的模具中，干燥成型；

（2）沉床区的构建：在混凝土床体的底部设置两根固定桩，将毛竹用钢丝捆绑成沉床，沉床两侧通过钢丝绳连接在固定桩上，沉床上部种植沉水植物；

（3）微生物区的构建：在沉床区上方设置混凝土隔板，所述混凝土隔板固定在混凝土床体内，在混凝土隔板上放置悬浮载体，所述悬浮载体内部生长有厌氧菌和兼氧菌，外部生长有好氧菌；

（4）浮床区的构建：在微生物区的上方设置聚苯乙烯板或加气混凝土板，然后在聚苯乙烯板或加气混凝土板的上方铺设陶粒或蛭石，在陶粒或蛭石的上方种植挺水植物；

（5）通风、搅拌装置的构建：在上述的聚苯乙烯板或加气混凝土板上开设圆孔，将通气管插入圆孔内，通气管下端深入至微生物区，在通气管上端安装风车，下端安装搅拌器；

（6）滤网的构建：在混凝土床体进水口和出水口处分别安装可拆卸的滤网；

（7）放入水体、固定：将混凝土床体放入水体中，采用混凝土锚固定。