CN104229996B - 一种漂浮生物生态反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种漂浮生物生态反应装置，包括：上挡板；置于所述上挡板正下方位置的下挡板；置于所述下挡板下方位置的多个组合填料，以及，置于所述上挡板和下挡板之间用于种植生物的基质板，置于所述基质板和所述下挡板之间的过滤袋，所述过滤袋中放置有吸附过滤材料，所述吸附过滤材料包括锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒；其中，所述上挡板、所述下挡板和所述基质板在侧边边缘固定连接。本方案中，通过加入复合吸附材料提高氮、磷的吸附去除效果，此外，采用废弃的塑料瓶作为漂浮材料，做到废物利用，制作和运行费用低，尤其适合农村严重污染的水体。
Description
技术领域
本发明涉及一种生态反应装置，特别涉及一种漂浮生物生态反应装置。
背景技术
江河湖库等水体受到氮、磷等营养物质污染后，会产生富营养氧化，发生水华。影响水体感官和功能。国内外学者研究了各种受污染水体的处理和修复技术，包括物理、化学、生物处理和修复技术等。生物(生态)浮岛修复技术是国内外研究和应用较多的一项水体修复技术。近年来国内外己有许多受污染湖泊、池塘和河流采用了这一修复技术。在国外，德国很早以前就利用橡皮筏提供浮力制作干式浮岛来改善水体景观，日本在霞浦湖(Kasumikaura)利用高强度泡沫、木架、棕网制作浮岛来改善水体。国内也有一些生态浮岛的应用实例，如云南滇池、南京玄武湖、上海苏州河、无锡五里湖等，均获得很好的应用效果。
目前的生物浮岛主要是利用漂浮栽培的技术在被污染的水体中人工种植水生植物，利用水生植物直接吸收水体中的氮、磷等营养元素，同时在根系附着大量微生物，利用微生物的分解和代谢作用，有效去除水中的污染物。研究人员的研究结果表明，目前的生物浮岛对有机物的去除效果较好，但对氮、磷的去除能力还比较有限，有待提高其脱氮、除磷效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种漂浮生物生态反应装置，提高氮、磷、有机物的去除效果。
为了解决上述问题，本发明提供了一种漂浮生物生态反应装置，包括：上挡板；置于所述上挡板正下方位置的下挡板；置于所述下挡板下方位置的多个组合填料；以及，置于所述上挡板和下挡板之间用于种植生物的基质板，还包括：
置于所述基质板和所述下挡板之间的过滤袋，所述过滤袋中放置有吸附过滤材料，所述吸附过滤材料包括锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒；
其中，所述上挡板、所述下挡板和所述基质板在侧边边缘固定连接。
进一步地，所述吸附过滤材料包括15％至25％的锯末、15％至25％的轮胎粉、10％至20％的珍珠岩、10％至20％的蛭石、8％至12％的泥炭和15％至25％的生物陶粒，具体地，所述吸附过滤材料包括20％的锯末、20％的轮胎粉、15％的珍珠岩、15％的蛭石、10％的泥炭和20％的生物陶粒。
进一步地，所述上挡板和所述下挡板分别为栅格状，由金属、聚乙烯或聚丙烯材料制成，植物从格栅的空隙中生长。
进一步地，所述基质板采用聚丙烯无纺布、椰棕纤维材料或有机植物纤维素材料制成，这些材料无毒、比表面积大，促进植物的根部生长和营养吸收，植物可以直接吸收水中的氮、磷等营养物质，此外植物根部的呼吸作用形成好氧厌氧微环境，利于硝化和反硝化作用的发生。这些高比表面积材料还有利于微生物的附着生长，增强了微生物降解水中污染物的功能。
进一步地，所述过滤袋中还放置有塑料瓶，所述吸附过滤材料设置于所述过滤袋与塑料瓶之间的空隙位置。
进一步地，所述过滤袋为无纺布过滤袋。
进一步地，所述上挡板、所述下挡板和所述基质板在侧边边缘通过螺栓固定连接。
进一步地，所述上挡板的相对两边缘和所述下挡板的相对两边缘位置还分别固定有一能够在水面上漂浮管子。
进一步地，所述管子为PVC管、聚丙烯管或金属管。
进一步地，所述组合填料的直径为10cm，多个所述组合填料之间的行间距为5cm，列间距为10cm。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过加入包括锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒的复合吸附材料，有效提高水中氮、磷的去除效率，复合吸附材料中均为天然材料或废旧材料，易得且成本低；漂浮生物生态反应装置中的上挡板、下挡板及基质板的选材上，无污染、耐用，同时还采用塑料瓶作为漂浮材料，做到充分利用废旧材料，节省成本。
附图说明
图1表示本发明实施例中漂浮生物生态反应装置结构示意图；
图2表示本发明实施例中多个组合填料悬挂于下挡板的结构示意图；
图3表示本发明实施例中组合填料的结构示意图；
图4表示本发明实施例中漂浮生物生态反应装置种植植物的结构示意图。
附图标记说明：
1-上挡板；2-下挡板；3-基质板；4-过滤袋；5-塑料瓶；6-螺栓；7-螺母；8、9、10、11-管子；12-植物；13-过滤层；14-组合填料。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对目前生物浮岛对氮、磷去除能力有限的问题，提供了一种漂浮生物生态反应装置。
如图1所示，本发明实施例提供了一种漂浮生物生态反应装置，包括：
上挡板1；
置于上挡板1正下方位置的下挡板2；
置于上挡板1和下挡板2之间的基质板3，基质板3为植物12生长提供表面积；
置于基质板3和下挡板2之间的过滤袋4，即图4中基质板3与下挡板2之间的过滤层，过滤袋4中放置有吸附过滤材料，吸附过滤材料包括锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒。
具体地，上挡板1、下挡板2和基质板3在侧边边缘使用螺栓6、螺母7固定连接。
进一步地，为提高氮、磷的吸附效果，吸附过滤材料包括15％至25％的锯末、15％至25％的轮胎粉、10％至20％的珍珠岩、10％至20％的蛭石、8％至12％的泥炭和15％至25％的陶粒，其中生物陶粒的粒径为0.5-1mm。本实施例中，为达到对水中氮、磷的去除效果最好，锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒的配比依次为4:4:3:3:2:4，这些材料可以吸附水中的氮、磷营养物质，一方面被植物根部吸收，另一方面被附着在上面的微生物利用，发生硝化反硝化，且这些吸附材料是天然材料或废旧材料，成本低，适合微污染和重污染水体的修复。
应当说明的是，锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭、生物陶粒对磷的吸附效果很好，锯末、轮胎粉、蛭石、泥炭、生物陶粒对氮有很好的吸附效果，而蛭石、泥炭、锯末、珍珠岩又能为植物生长提供营养，使得植物根部深扎于生物生态反应装置的底部，植物根部具有巨大的比表面积，除能直接摄取水中和吸附在滤料上的氮、磷等营养物质外，其根部具有特殊的泌氧能力，在系统内部形成好氧、厌氧交替的微环境，有利于硝化反硝化生物脱氮作用的发生。此外植物根系分泌物中含有大量的还原性物质，如柠檬酸、苹果酸等，这些物质可以促进微生物的生长，增加植物根际区域的微生物量。滤料除了具有吸附能力外，其巨大的比表面积利于附着微生物，增加吸附区的生物量，提高了氮、磷、有机物的去除效果。
此外陶粒、蛭石、珍珠岩、锯末、轮胎粉属于轻质滤料，适合本漂浮生物生态反应装置。
进一步地，如图2所示，如果所修复的水体较深，在下挡板的下层位置安装直径为10cm的组合填料，多个组合填料的行间距为5cm，列间距为10cm。如图3所示，组合填料呈羽毛球状，其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，技能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，组合填料具有良好的挂膜能力及过水能力，其上附着生长大量的微生物，能够有效降解水中的污染物。
再具体地，上挡板1和下挡板2分别形成为栅格状，由用2至4块金属或塑料材料的、有一定强度的土工格栅固定在一起组成，基质板3是一种种植植物的材料，如图4所示，可以把水生植物种子或水生植物种在上面，如美人蕉、芦苇、菖蒲、水芹菜、竹叶菜、凤眼莲等能净化水质的植物。植物从栅格的空隙中长出。基质板采用2层或3层80g/m2-100g/m2聚丙烯无纺布、6cm至8cm厚的椰棕纤维材料或有机植物纤维素材料制成。这些材料无毒、比表面积大，促进植物的根部生长和营养吸收，植物可以直接吸收水中的氮、磷等营养物质，此外植物根部的呼吸作用形成好氧厌氧微环境，利于硝化和反硝化作用的发生。这些高比表面积材料还有利于微生物的附着生长，增强了微生物降解水中污染物的功能。
目前浮力材料大部分为竹子、泡沫塑料、木头等，本实施例中选用废弃的塑料瓶5放置于过滤袋4，成本低，且不易腐烂，充分做到了废物利用。为了防止滤料流失，将复合吸附过滤材料装填在过滤袋4中，过滤袋4为无纺布过滤袋，具体地，吸附过滤材料设置于过滤袋4与塑料瓶5之间的空隙位置。
此外，上挡板1的相对两边缘和下挡板2的相对两边缘位置还分别固定有一能够漂浮于水面上的管子8、9、10、11。具体地，管子8、9、10、11为PVC管、聚丙烯管或金属管。
上述发明实施例的漂浮生物生态反应装置，通过加入包括锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒的复合吸附材料，有效提高水中氮、磷的去除效率，复合吸附材料均为天然材料或废旧材料，易得且成本低；漂浮生物生态反应装置中的上挡板、下挡板及基质板的选材上，无污染、且经久耐用，同时还采用塑料瓶作为漂浮材料，做到充分利用废旧材料，节省成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种漂浮生物生态反应装置，包括：上挡板；置于所述上挡板正下方位置的下挡板；置于所述下挡板下方位置的多个组合填料；以及，置于所述上挡板和所述下挡板之间用于种植生物的基质板，其特征在于，还包括：
置于所述基质板和所述下挡板之间的过滤袋，所述过滤袋中放置有吸附过滤材料，所述吸附过滤材料包括锯末、轮胎粉、珍珠岩、蛭石、泥炭和陶粒；
其中，所述上挡板、所述下挡板和所述基质板在侧边边缘固定连接。
2.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述吸附过滤材料包括15％至25％的锯末、15％至25％的轮胎粉、10％至20％的珍珠岩、10％至20％的蛭石、8％至12％的泥炭和15％至25％的陶粒。
3.根据权利要求2所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述吸附过滤材料包括20％的锯末、20％的轮胎粉、15％的珍珠岩、15％的蛭石、10％的泥炭和20％的陶粒。
4.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述上挡板和所述下挡板分别为栅格状，由金属、聚乙烯或聚丙烯材料制成。
5.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述基质板采用聚丙烯无纺布、椰棕纤维材料或有机植物纤维素材料制成。
6.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述过滤袋中还放置有塑料瓶，所述吸附过滤材料设置于所述过滤袋与所述塑料瓶之间的空隙位置。
7.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述过滤袋为无纺布过滤袋。
8.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述上挡板、所述下挡板和所述基质板在侧边边缘通过螺栓固定连接。
9.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述上挡板的相对两边缘和所述下挡板的相对两边缘位置还分别固定有一能够在水面上漂浮的管子。
10.根据权利要求9所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述管子为PVC管、聚丙烯管或金属管。
11.根据权利要求1所述的漂浮生物生态反应装置，其特征在于，所述组合填料的直径为10cm，多个所述组合填料之间的行间距为5cm，列间距为10cm。
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