CN105384252A - 一种多功能浮水式水处理设备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多功能浮水式水处理设备，包括容器，所述容器内从上到下布置有固定支架、粉煤灰基质滤料、承托层、曝气器和滤头，所述固定支架具有上下两层，两层之间放置有火山岩滤料或陶粒滤料，固定支架上层上栽植有植物；所述容器连接有出水渠。所述容器外设置有配水渠，配水渠通过配水管道连接容器。与常规生态浮岛设备相比，本发明提出的设备增加了粉煤灰基质过滤区功能，通过粉煤灰基质滤料的物理吸附及化学吸附功能，实现不加药除磷的同时，深度降解COD_cr等有机物的浓度。利用粉煤灰吸附在低温时吸附效果更为显著的特点，补充仅靠植物生长作用降低污染造成的冬季低温时段处理效果差的缺点。

Description

一种多功能浮水式水处理设备及其应用

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种多功能的水处理设备及其应用。

背景技术

现有的河湖生态处理领域或污水深度处理领域，多采用生态浮岛设备。浮岛主要是利用无土栽培技术，采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术，可为多种野生生物提供生境的漂浮结构，由植被基(人工浮岛平台)、植物和固定系统组成。通过扎在水中的根系吸收大量的氮、磷等营养物质，对有机污染物起到促进降解的作用；植物根系、浮床和基质在吸附悬浮物的同时，为微生物和其他水生生物提供栖息、繁衍场所，兼可美化水域景观。人工浮岛技术是一种具有净化污染、修复生境、恢复生态、改善景观等多种功能的新型生态环境技术。

人工生态浮岛是一种生物和微生物生存繁衍的载体。在富营养化水体中浮岛上植物悬浮于水中的根系，除了能够吸收水中的有机质外，还能给水中输送充足的氧气；为各种生物、微生物提供适合栖息、附着、繁衍的空间，在水生植物、动物和微生物的吸收、摄食、吸附、分解等功能的共同作用下，使水体污染得以修复，并形成一个良好的自然生态平衡环境。

人工浮岛利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量。它能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，对藻类有很好的抑制效果。生态浮岛去除水体中的污染物质的主要工作原理为：一方面通过利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物，使其成为植物的营养物质，通过光合作用转化为植物细胞的成分，促进其生长，最后通过收割浮岛植物和捕获鱼虾减少水中营养盐；另一方面，浮岛通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物生长量，通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止“水华”发生，提高水体的透明度。

但是生态浮岛仅仅依靠所种植的植物的生长和根系的过滤能力(即植物的吸收和吸附能力)去除污染物，具有明显的应用限制，具体在于：1)冬季水温低时，植物生长速度慢，对污染物的去除效率大为下降，难以保障出水水质达标，2)仅靠植物生长作用，对磷的去除效率较低。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种可高效去除水体/污水中的磷的含量，从而降低水体富营养化风险的多功能浮水式水处理设备。

本发明的另一目的是提出所述多功能浮水式水处理设备的应用，以克服冬季生态浮岛去除效率低，无法保证处理出水达标的缺陷。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种多功能浮水式水处理设备，包括容器，所述容器内从上到下布置有固定支架、粉煤灰基质滤料、承托层、曝气器和滤头，所述固定支架具有上下两层，两层之间放置有火山岩滤料或陶粒滤料，固定支架上层上栽植有植物；所述容器连接有出水渠。所述容器外设置有配水渠，配水渠通过配水管道连接容器。

其中，所述承托层为卵石垫层滤料，高度在0.1-0.7m之间。

进一步地，所述容器底部设置滤头，滤头位于所述曝气器的下方，滤头通过反冲洗管连接出水渠，所述反冲洗管上设置有阀门。

优选地，所述配水管道进入容器的进口位于滤头下方；所述容器连接出水渠的出口位于固定支架上下两层之间。

其中，所述容器通过连接装置与水底固定，所述连接装置为绳索、链条、浮漂、铁丝、钢丝、锚桩、石块中的一种或多种。

优选地，所述粉煤灰基质滤料高度为所述粉煤灰基质滤料高度为0.4-1.3m，所述固定支架上下两层间距为0.2-0.4m，粉煤灰基质滤料的粒径为0.8-2mm，火山岩滤料或陶粒滤料的粒径为10-30mm(保证浮岛浮水主要依靠浮漂实现，滤料主要实现过滤功能)。

优选地，固定支架上层上栽植的植物为根系发达，生长快速的植物。并尽可能筛选具备耐寒和生长期长特点的植物。具体植物种类须与地域及气候状况结合，例如华北地区可以选水葫芦，大薸，千屈菜、水葱、小香蒲、黄花鸢尾，睡莲，荷花中的一种或多种，华南地区可以选浮萍，黄菖蒲，槐叶萍，水竹芋，荇菜，雨久花，慈菇、睡莲，荷花中的一种或多种。本发明所述的多功能浮水式水处理设备的应用，是用于湖泊、河道、水库的水体的净化。

具体地，应用本发明所述的多功能浮水式水处理设备的方法为间歇进行反冲洗和曝气，反冲洗的频率为5-7日一次，曝气的频率为每日曝气一次。

进一步地，所述反冲洗的操作为：每次反冲洗分为气冲洗，水气联合反冲洗和水冲洗三个过程，气冲洗的强度为15L/s.m²,历时5分钟，水气联合反冲洗的强度为均为5L/s.m²，历时3分钟，水反洗的强度为5L/s.m²，历时4分钟。

所述曝气的操作为：曝气时间安排在晚上10:00—12:00之间，曝气时间为10min-2小时(视水质确定)，供气量约为0.06—2m³/m²水面。

本发明的有益效果在于：

与常规生态浮岛设备相比，本发明提出的设备增加了粉煤灰基质过滤区功能，通过粉煤灰基质滤料的物理吸附及化学吸附功能，实现不加药除磷的同时，深度降解COD_cr等有机物的浓度。利用粉煤灰吸附在低温时吸附效果更为显著的特点，补充仅靠植物生长作用降低污染造成的冬季低温时段处理效果差的缺点。

同时，本设备的反冲洗排水进入粉煤灰滤床的上端后，由于根系的过滤和吸收作用，悬浮杂质不排放到出水渠中，其中丰富的CODcr以及氮、磷等污染物可成为植物生长的营养，悬浮物则为植物根系以及火山岩滤料(或陶粒滤料)所截留，成为植物生长的基质。

附图说明

图1是本发明多功能浮水式水处理设备的结构简图。

图中，1、配水渠，2、进水管，3、阀门，4、出水渠，5、出水管，6、冲洗管，7、滤头，8、承托层，9、粉煤灰基质滤料，10、火山岩滤料，11、植物，12、供气管，13、曝气器，14、固定支架，15、浮漂，16、锚桩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。

本领域技术人员应当知晓，以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

如图1、一种多功能浮水式水处理设备，包括容器，所述容器内从上到下布置有固定支架14、粉煤灰基质滤料9、承托层8(卵石垫层滤料，高度0.2m)、曝气器13，曝气器13连接有供气管12。

固定支架14具有上下两层，两层之间放置有火山岩滤料10，固定支架上层上栽植有植物，植物11为黄菖蒲和荇菜；支架下层和粉煤灰层之间空隙约为1.8米高，其作用有两个，一是作为下部滤料反冲洗时的缓冲层，同时可为附着在植物根系生长的多种微生物和水生动物提供生存空间，形成较长的生物链，以提高污染物去除效果。

容器底部设置有滤头7，滤头7固定在滤板上、位于曝气器13的下方，滤头7通过反冲洗管6连接出水渠，反冲洗管6上设置有阀门。所述容器连接有出水渠4，容器连接出水渠的出口位于固定支架14的上下两层之间。容器外设置有配水1，配水渠通过进水管2连接到容器下方，进口位于滤头7下方，进水管2上设置有阀门3。

本设备通过绳索与水底的锚桩16固定，绳索上设置浮漂15。

其中，所述粉煤灰基质滤料高度为1.2m.，所述固定支架上下两层间距为0.3m，粉煤灰基质滤料的粒径中值为1.0mm，火山岩滤料或陶粒滤料的粒径中值为15mm。本实施例的设备设置于浙江省瑞安市，用于污水深度处理，水中CODcr，NH₃-N,TN,TP为55mg/L，4mg/L,15mg/L,1.0mg/L.，反冲洗的频率为每6日反冲洗一次，每日曝气一次，其中夏季曝气1小时，冬季曝气0.5小时。所述反冲洗的操作为：每次反冲洗分为气冲洗，水气联合反冲洗和水冲洗三个过程，气冲洗的强度为15L/s.m²,历时5分钟，水气联合反冲洗的强度为均为5L/s.m²，历时3分钟，水反洗的强度为5L/s.m²，历时4分钟。

所述曝气的操作为：曝气时间安排在晚上10:00—12:00之间，曝气时间为0.5小时，供气量约为0.2³/m²水面。

本方法达到了良好、稳定的处理效果。即使在冬季，在采用合适的滤速(滤速采用8m/h)情况下CODcr，NH₃-N,TN,TP的去除效果为70％，75％，83％，和55％。

实施例2

本实施例的设备中，粉煤灰基质滤料层的高度为1.0m，所述固定支架上下两层间距为0.4m，粉煤灰基质滤料的粒径中值为0.8mm，陶粒滤料的粒径中值为30mm。固定支架上栽植的植物为黄菖蒲和水葱。其他设置同实施例1。

本实施例设备设置在陕西，用于河湖生态处理，水中CODcr，NH₃-N,TN,TP为58mg/l,5mg/l,17mg/l,0.98mg/l，反冲洗的频率和周期5日1次，曝气的频率和周期每日一次，夏季曝气1小时，冬季20min，达到了良好、稳定的处理效果。即使在冬季，采用滤速6m/h时，CODcr，NH₃-N,TN,TP的去除效果为65％，74％，82％，和50％。

实施例3

本实施例的设备中，粉煤灰基质滤料层的高度为1.0m，所述固定支架上下两层间距为0.4m，粉煤灰基质滤料的粒径中值为0.8mm，陶粒滤料的粒径中值为20mm。固定支架上栽植的植物为黄菖蒲和小香蒲。其他设置同实施例1。

本实施例的设备设置在北京通州，用于人工运河生态处理，水中CODcr，NH₃-N,TN,TP为50g/L，8mg/L，14mg/L，0,8mg/L，反冲洗的频率为每7日反洗一次，曝气的频率为每日曝气一次，夏季1h，冬季30min。

本实施例达到了良好、稳定的处理效果。即使在冬季，在采用滤速8m/h时CODcr，NH₃-N,TN,TP的去除效果为69％，72％，85％，和52％。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能浮水式水处理设备，其特征在于，包括容器，所述容器内从上到下布置有固定支架、粉煤灰基质滤料、承托层、曝气器和滤头，所述固定支架具有上下两层，两层之间放置有火山岩滤料或陶粒滤料，固定支架上层上栽植有植物；所述容器连接有出水渠，容器外设置有配水渠，配水渠通过配水管道连接容器。

2.根据权利要求1所述的多功能浮水式水处理设备，其特征在于，所述承托层为卵石垫层滤料，高度在0.1-0.7m之间。

3.根据权利要求1所述的多功能浮水式水处理设备，其特征在于，所述容器底部设置滤头，滤头位于所述曝气器的下方，滤头通过反冲洗管连接出水渠，所述反冲洗管上设置有阀门。

4.根据权利要求3所述的多功能浮水式水处理设备，其特征在于，所述配水管道进入容器的进口位于滤头下方；所述容器连接出水渠的出口位于固定支架上下两层之间。

5.根据权利要求1-4任一所述的多功能浮水式水处理设备，其特征在于，所述容器通过连接装置与水底固定，所述连接装置为绳索、链条、浮漂、铁丝、钢丝、锚桩、石块中的一种或多种。

6.根据权利要求1-4任一所述的多功能浮水式水处理设备，其特征在于，所述粉煤灰基质滤料层的高度为0.4-1.3m，所述固定支架上下两层间距为0.2-0.4m，粉煤灰基质滤料的粒径中值为0.8-2mm，火山岩滤料或陶粒滤料的粒径中值为10-30mm。

7.根据权利要求1-4任一所述的多功能浮水式水处理设备，其特征在于，固定支架上层上栽植的植物为根系茂密，生长快速的植物。并尽可能筛选具备耐寒和生长期长特点的植物。

8.权利要求1-7任一所述的多功能浮水式水处理设备的应用，其特征在于，用于湖泊、河道、水库的水体的净化。

9.应用权利要求1-7任一所述的多功能浮水式水处理设备的方法，其特征在于，间歇进行反冲洗和曝气，反冲洗的频率为5-7日一次，曝气的频率为每日曝气一次。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述反冲洗的操作为：每次反冲洗分为气冲洗，水气联合反冲洗和水冲洗三个过程，气冲洗的强度为15L/s.m²,历时5分钟，水气联合反冲洗的强度为均为5L/s.m²，历时3分钟，水反洗的强度为5L/s.m²，历时4分钟；

所述曝气的操作为：曝气时间安排在晚上10:00—12:00之间，曝气时间为10min-2小时，供气量为0.06—2m³/m²水面。