CN104973689B - 一种管式生物净水装置及其净水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种管式生物净水装置，设置于水体中，包括：集水槽和净水盘管；其中，所述集水槽的槽体固定于所述水体上方，其内部具有空腔，用于存放收集的污水；所述槽体的底部设置有集水槽出水口；所述净水盘管设置在所述槽体的下方，并与所述集水槽出水口连通；所述净水盘管内设置有基质和植物；所述净水盘管上设置有通孔。本发明利用污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能实现管式生物净水装置的进水和循环；其次，综合利用管内基质、植物及其根系、生物膜实现污染水质的多功能、高效净化。本发明具有不占地、成本低、管理简便、净水效果好、综合收益高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种管式生物净水装置及其净水方法。
背景技术
为了有效控制水污染、治理水环境，不仅需要提升污水的收集处理水平，而且需要利用河湖、池塘等地表水体强化水质的原位净化。
国内外已有较多的水体净化技术、工艺、装置，如：曝气增氧机、生物/生态浮岛(浮床)等。但都存在能源利用率不高、净水效果有限等问题，特别是，污水厂尾水以及污染水体的曝气增氧过程中产生的硝酸盐氮过量积存于水体中，这对水环境质量升级和水体富营养化控制形成了很大的制约。而且污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能也没有获得充分利用。
因此，现在市场上亟需一种能源利用率高、净化效果明显的净水装置。
发明内容
本发明的目的在于开发出一种净水装置，用于中小型污水厂尾水的深度净化以及中小型缓流或死水型污染河湖、池塘的原位净化。
为实现本发明的目的，本发明提出了一种管式生物净水装置，其设置于水体中，包括：集水槽和净水盘管；其中，所述集水槽的槽体固定于所述水体上方，其内部具有空腔，用于存放收集的污水；所述槽体的底部设置有集水槽出水口；所述净水盘管设置在所述槽体的下方，并与所述集水槽出水口连通；所述净水盘管内设置有基质和植物；所述净水盘管上设置有通孔。
本发明提出的管式生物净水装置中，所述净水盘管采用同心圆式向外盘绕结构。
本发明提出的管式生物净水装置中，所述基质为多孔轻质材料。
本发明提出的管式生物净水装置中，所述植物为挺水植物。
本发明提出的管式生物净水装置中，所述净水盘管为PE材质；所述净水盘管的厚度为0.3mm。
本发明提出的管式生物净水装置中，进一步地，所述槽体内设置有进水溢流管；所述槽体底部设置有进水导管；所述进水导管的出水口与所述进水溢流管连通。
本发明提出的管式生物净水装置中，进一步包括：射流曝气机；所述射流曝气机的射流口与所述进水导管的进水口相对。
本发明还提出了一种管式生物净水装置的净水方法，其包括以下步骤：
步骤一：将污水导流至集水槽；
步骤二：所述污水通过集水槽出水口分流至净水盘管中；
步骤三：通过所述净水盘管中的基质和植物对所述污水进行净化处理；
步骤四：所述污水经净化后重新流入至水体中。
本发明提出的管式生物净水方法中，进一步包括以下步骤：
步骤五：所述植物生长成熟后对其进行收割；
步骤六：收割后，在所述基质中重新放置所述植物的种子。
本发明提出的管式生物净水方法中，所述污水直接导入或通过进水导管导入至所述集水槽中。
本发明利用污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能实现管式生物净水装置进水的导流和循环系统的设计与构建。
本发明提出的管式生物净水装置能够应用在污染水体的原位净化、中小型污水厂尾水的生态净化和水资源综合利用中。
本发明利用污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能实现管式生物净水装置的进水和循环；其次，综合利用管内基质、植物及其根系、生物膜实现污染水质的多功能、高效净化。本发明具有不占地、成本低、管理简便、净水效果好、综合收益高等优点。
本发明的有益效果为：(1)不占地：利用污水厂尾水的受纳水体或污染的河湖、池塘实施，原位净化污染水体，不额外占用土地资源。(2)一能多用：利用污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能实现管式生物净水装置进水的导流和循环，不额外增加能耗。(3)成本低：塑料盘管及其填充基质价廉易得。(4)易加工：净水盘管采用“灌入式”方法填充轻质多孔基质，净水盘管上的通孔采用“热烙式”轻易烫孔，加工简便，成本低廉。(5)一管多用、一管多能：无色透明薄型塑料盘管既是轻质多孔基质的填充容体，又是植物发芽和生长的承载体；填充基质既是植物的生长载体，又是水质净化的功能材料；同时，由于盘管内部空隙较多具有一定浮力，必要时也可给为盘管增加浮力(如绑定浮球、竹筒等)，由此整个盘管构成净水通道、填充基质、挺水植物的浮体。(6)净化效果好：其一是根据水质特点及其净化要求，通过延长净水盘管的长度调节水质净化功能和效果，其二是利用净水盘管内的填充基质、植物根系及其负载生物膜的物理过滤、微生物净化、植物吸收利用等作用来去除水中颗粒物及溶解态有机碳和氮磷等污染物；其三是利用净水盘管内填充基质及植物根系生物膜的有机碳源和相对缺氧环境实现硝酸盐氮的快速净化。(7)综合收益高：栽种在净水盘管内的水生蔬菜/花卉等植物可供市售产生一定的经济收益。
附图说明
图1为本发明管式生物净水装置的立面图。
图2为本发明管式生物净水装置的平面图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
如图1所示，本发明提出了一种放置于水体中的管式生物净水装置，其包括：集水槽1和净水盘管2。其中，集水槽1的槽体11固定于水体上方，其内部具有空腔，用于存放收集的污水。槽体11的底部设置有集水槽出水口12。净水盘管2设置在槽体11的下方，并与集水槽出水口12连通。
本发明中，集水槽出水口12约高出水面30-80cm，以保证管式生物净水装置有足够的进水压力。
本实施例中，槽体11采用圆柱体结构，通过焊接钢管与河床固定(图中未显示)。
如图2所示，槽体11内收集的污水通过若干个集水槽出水口12平均分配给附近的若干个净水盘管2，从而实现装置进水的导流和循环。
本发明中，净水盘管2上设置有通孔，净水盘管2内设置有基质和植物。
本实施例中，净水盘管2采用PE材料的透明塑料软管，厚度0.3mm。管内填充基质可选择稻草、甘蔗渣、丝瓜瓤、轻质陶粒、辫式填料等多孔轻质材料以及其组合材料，填充密度以利于所种植植物根系生长并保证管内水流畅通为宜。基质选择、组合及空间布置的设计根据水质特点、净化要求和植物类型灵活调控。
本实施例中，净水盘管2可选用生菜、水芹、空心菜、香菇菜等挺水植物栽种其上。植物选择及其栽种：生菜、水芹、空心菜、香菇草等。种子填埋、发芽，及植物的选择与设计根据水质特点、净化要求和盘管尺寸灵活调控。
本实施例中，待净水盘管2填充完毕后，将软管采用同心圆方式盘绕，一圈一圈向外拓展。环绕完毕将净水盘管2用扎带或塑料绳固定，用电烙铁在盘管的一面按均匀分布烫孔。盘管的长度、管径、通孔的间距与孔径根据水质特点、净化要求和植物类型以及水面空间灵活调控。
本实施例中，植物种子从净水盘管2上的通孔处放置到基质中，放置深度与种子数量以利于种子发芽生长为宜。放置得当，装置即可投入运行。待栽种植物生长成熟，即可收割植物。收割完毕方可放置新的种子再次栽种，实现持续收益。
本发明中，槽体11内设置有进水溢流管13，槽体11底部设置有进水导管14，进水导管14的出水口与进水溢流管13连通。本发明可以将污水厂的尾水直接排放至集水槽1或通过进水导管14导流至集水槽1中。
本发明还可以通过射流曝气机3，将射流曝气机3的射流口与进水导管14的进水口相对，通过连接集水槽1的硬质PVC进水导管14导流至集水槽1内，该PVC管底端迎接射流曝气机3的出射水流方向可以设置弯头与大小头以增大进水流量。
基于以上装置，本发明提出了一种管式生物净水装置的净水方法，其包括以下步骤：
步骤一：将污水导流至集水槽1；
步骤二：污水通过集水槽出水口12分流至净水盘管2中；
步骤三：通过净水盘管2中的基质和植物对污水进行净化处理；
步骤四：污水经净化后重新流入至水体中。
进一步地，本发明方法还包括以下步骤：
步骤五：植物生长成熟后对其进行收割；
步骤六：收割后，在基质中重新放置植物的种子。
本发明利用污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能实现管式生物净水装置进水的导流和循环。在净水盘管2的靠近进水口的管段可填充无机的、孔隙率较大的基质(如轻质陶粒、辫式填料等)以强化微生物的好氧处理以及氨化、硝化和除磷效果。由于微生物的代谢消耗了水体溶解氧，所以在随后的管段自然形成了缺氧环境。在该区段可填充具有缓释有机质功能的基质(如稻草、甘蔗渣、丝瓜瓤等)以强化微生物的反硝化脱氮效果，同时为植物提供良好的同化作用。另外净水盘管2内的填充基质、植物根系及其负载生物膜还具有物理过滤、植物吸收利用等作用，从而去除水中颗粒物及溶解态有机碳和氮磷等污染物。以上过程实现了污染水质的全方位、多功能、高效净化。
本发明相比现有水体净化装置的改进之处在于，既充分利用了污水厂尾水排放的剩余势能以及污染水体的曝气增氧产生的动能，又实现了水体在净化装置中的流通与循环，加之多孔基质的过滤截留、微生物的代谢降解、挺水植物的粘附吸收等综合作用，大大提升了原位净化装置的效率与效果。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (5)
1.一种管式生物净水装置，设置于水体中，其特征在于，包括：集水槽(1)、净水盘管(2)和射流曝气机(3)；其中，
所述集水槽(1)的槽体(11)固定于所述水体上方，其内部具有空腔，用于存放收集的污水；
所述槽体(11)的底部设置有集水槽出水口(12)；
所述槽体(11)内设置有进水溢流管(13)；
所述槽体(11)底部设置有进水导管(14)；所述进水导管(14)的出水口与所述进水溢流管(13)连通；污水源直接与所述槽体(11)连通，或通过所述进水导管(14)与所述集水槽(1)连通；
所述净水盘管(2)设置在所述槽体(11)的下方，并与所述集水槽出水口(12)连通；
所述净水盘管(2)内设置有基质和植物，所述基质为多孔轻质材料；
所述净水盘管(2)上设置有通孔；所述净水盘管(2)采用同心圆式向外盘绕结构；
所述射流曝气机(3)的射流口与所述进水导管(14)的进水口相对。
2.如权利要求1所述的管式生物净水装置，其特征在于，所述植物为挺水植物。
3.如权利要求1所述的管式生物净水装置，其特征在于，所述净水盘管(2)为PE材质；所述净水盘管(2)的厚度为0.3mm。
4.一种如权利要求1所述的管式生物净水装置的净水方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一：污水直接导入或通过进水导管(14)导入至所述集水槽(1)中；
步骤二：所述污水通过集水槽出水口(12)分流至净水盘管(2)中；
步骤三：通过所述净水盘管(2)中的基质和植物对所述污水进行净化处理；
步骤四：所述污水经净化后重新流入至水体中。
5.如权利要求4所述的净水方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
步骤五：所述植物生长成熟后对其进行收割；
步骤六：收割后，在所述基质中重新放置所述植物的种子。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170419 |