CN105800771B - 生物滤墙系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垂直的生物滤墙，具体讲是将垂直生物过滤装置与植物墙相互结合的生活污水处理及植物栽培技术，包括不锈钢框架、滤墙、植物墙、喷水管道、遮阳棚、遮光板、过滤池。不锈钢框架的四个立面上均焊接有不锈钢钢丝网；滤墙包括不锈钢框架结构、滤料、生化棉；植物墙包括种植毯和种植袋；喷水管道位于不锈钢框架上方，管壁上有均匀分布出水孔；过滤池位于生物滤墙下面，承接处理过的污水。喷水管道将生活污水从过滤池输送到滤墙、植物墙内，滤墙、植物墙对污水进行生物过滤净化和植物吸收等处理。本发明生物滤墙是向空中垂直展开的，将生物过滤、植物吸收、物理过滤功能三者溶为一体，实现多方位生活污水处理和植物观赏功能。

Description

生物滤墙系统

技术领域

本发明涉及生活污水处理及植物栽培技术领域，特别是一种垂直生物过滤与植物墙相结合的生活污水处理及植物栽培系统。

背景技术

目前生活污水处理中最有效和最常用的技术方案，是采取生物膜法中的生物滤池技术方案，该技术方案具有污水处理效果好，满足严格的环保要求，不受季节限制，无须加投营养剂，不产生二次污染等诸多优点，被污水处理厂广泛采用，成为主流的生活污水处理方案。但该技术方案投资较大，技术设备复杂，需专业人士管理操作和维护，且占地面积较大，局限于污水处理厂等公用部门进行生活污水统一处理，不适用于家庭、小区等生活区内，生活污水排放源头地点的污水处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种按生物膜法设计的垂直生物过滤装置并与植物墙有机结合的生物滤墙系统。

为了实现上述发明目的，本发明所述生物滤墙包括不锈钢框架、滤墙、植物墙、喷水管道、遮阳棚、遮光板、过滤池等。本发明所述不锈钢框架，是用不锈钢钢管焊接而成的类似墙体的框架结构件，框架高度为100cm－500cm，宽度为30cm－100cm，长度为100cm－600cm，不锈钢框架底部固定在地面混凝土结构上，框架的四个立面上均焊接有不锈钢钢丝网；本发明所述滤墙包括不锈钢框架结构、滤料和生化棉块，在不锈钢框架结构内部，用不锈钢钢丝网分隔成20cm－40cm高类似货架的网架隔层，每层网架隔层上面部分再用不锈钢网隔出一个小隔层，小隔层的高度为3－6厘米，网架隔层内盛装着适宜微生物生长和繁殖的滤料，小隔层内放置生化棉；本发明所述植物墙包括种植毯和种植袋，种植毯缝制在不锈钢框架外墙立面的钢丝网上，种植袋一行行平行缝制在种植毯上（本发明所述植物墙也可以不用种植毯，直接将种植袋一行行平行缝制在不锈钢框架外墙立面的钢丝网上）；本发明所述喷水管道为环形，位于不锈钢框架上方，喷水管道的管壁上均匀分布有喷水孔，喷水管道有二个进水口，其一个进水口与污水收集池通过管道相通，另一个进水口与过滤池通过管道相通；本发明所述过滤池，位于生物滤墙下方，处理过的污水从生物滤墙直接落入过滤池中，过滤池内安装有水泵，水泵通过管道与喷水管道相连通，水泵将过滤池内的水再抽到喷水管道内进行不断的循环，实现对过滤池内的污水净化处理目的；本发明所述遮阳棚位于不锈钢框架的上方；本发明所述遮阳板分别安放在不锈钢框架结构的二侧和后面。

进一步的，本发明所述不锈钢框架结构包括不锈钢框架及四个立面上的不锈钢钢丝网，均使用耐腐蚀、不生锈的不锈钢材质，不锈钢框架的底座固定在地面混凝土浇注件上，为节约成本，所述不锈钢框架结构也可以用混凝土结构或砖混结构代替。

进一步的，本发明所述滤墙，其滤料应使用经过加工处理的石英砂、无烟煤、陶粒、麦饭石、珊瑚石、火山石、活性炭等多孔、硬质材质，可选择一种或多种滤料混合使用，为了使污水与滤料充分混合，可使用颗粒较小的滤料。

进一步的，向网架隔层内充填滤料时，其数量为网架隔层1/2－2/3的体积，并成梯形充填，靠植物墙一面应填充满，使滤料与种植毯表面充分接触，以利于滤料与种植毯内表面充分接触，便于水分、营养和微生物成份在生物滤墙和植物墙之间交互流动和相互渗透。

进一步的，每层网架隔层上面部分用不锈钢钢网隔出一个小隔层，小隔层内平行放置生化棉块，生化棉块贴近上面的网架隔层；其宽度和长度与小隔层长、宽空间一致，同时还应方便在生化棉块发生堵塞时取出清洗或者更换。生化棉内有大量孔洞，可以涵养更多的水份，且不易阻塞，便于清洗。污水通过生化棉块时，其中的有机物会被生化棉块上的微生物膜所吸收和分解，在平没有污水通过时，生化棉内涵养的水份，也不易丧失，可长期留存，有利于微生物膜的生长。

进一步的，在本发明所述滤墙部分，每一层网架隔层外侧的不锈钢钢丝网的上部，被裁剪制作成活动的可以向外开合的窗扇结构，以利于充填、更换、整理和清洗滤料，并方便生化棉块的取出与清洗。

进一步的，本发明所述种植毯采用抗腐蚀、透水透气性好的无纺布或其它具有相同性能的土工布或毛毯材质；为让种植毯加厚，增加含水量，可以采用多层无纺布重叠缝制。种植毯应牢固紧密的与不锈钢钢网缝制在一起。

进一步的，本发明所述种植袋，也是采用与种植毯相同材质的无纺布缝制而成，袋内有吸水和透气性能良好的吸水绵，吸水绵将所栽培的植物根部包裹，以更多的吸纳和固定污水中水分和有机质，涵养并提供植物生长，以及附着在植物根部和吸水棉上的微生物生长所需要的水分和营养。

进一步的，本发明所述植物墙，也可不用种植毯，此时植物墙由不锈钢框架外墙立面钢丝网及种植袋组成，在制作种植袋时，直接将袋形无纺布缝制在不锈钢钢丝网上，使种植袋外层是无纺布，里层是钢丝网；具体制作时，应将袋形无纺布一行行平行缝制在不锈钢框架外墙立面的钢丝网上。这样制作的好处在于，利于植物墙上植物的根系可以深入到滤料中去，吸收滤料内的营养成份，使植物墙与滤墙融合为一体。

进一步的，本发明所述喷水管道，为环形管道，位于框架结构上面，生活污水经过格栅拦截和收集池处理后，通过水泵提升从喷水管道中部进入管内；另外，过滤池中的处理水，通过水泵提升，也从中部进入到喷水管道内，进入喷水管道内污水从管道上喷水孔均匀的流入到下面的生物滤墙内，最后落入到过滤池中。可以通过调节潜水泵速率来控制通过生物滤墙的污水量。

进一步的，因为污水在重力作用下通过生物滤墙的速度相对较快，为防止一次过滤难以实现污水完全净化的目的，故此，须将过滤池内的水循环抽到喷水管道内，对过滤池内的污水通过生物滤墙进行反复循环净化处理。

进一步的，对过滤池内的生活污水实施如上所述的生物处理和植物吸收的反复循环过程。循环处理运行的时间，应根据一定量的生活污水多次通过生物滤墙累计距离所对应的速度，该速度符合生物对污水进行有效处理采用的标准的要求和用户对水质的要求来设定。处理合格的污水通过过滤池上面管道排出。

进一步的，因为阳光和紫外线照射不利于滤料和生化棉内的微生物生长和繁殖，因此本发明所述遮阳棚和遮阳板的安装，应阻挡太阳光和紫外线对生物滤墙的直接和间接照射。同时，因植物生长需要充分的阳光，因此，上述遮阳棚和遮阳板在安装时，应充分考虑不能阻挡阳光对植物墙的直接和间接照射。

本发明所述垂直生物过滤和植物墙污水处理技术，与现有主流生活污水生物滤池处理技术相比，具有以下优点：

本垂直生物过滤和植物墙技术，是向空中垂直展开的，无须占用墙体外更多的土地，因此节约用地面积，如果利用现有墙体，则不用占用土地；生活污水是从喷水管的喷水孔顺本发明所述生物滤墙靠自身重力流下来，有利于空气中的氧气溶解在污水中，且滤料常态处于氧气充分的环境下，污水、空气中氧气与微生物三者之间自然充分混合，无须安装爆气增氧设备；盛装滤料的隔架层外面是方便开关的不锈锈钢钢丝网，可随时观察滤料和生化棉块的污染情况，并很方便对滤料和生化棉块进行冲洗维护，无须安装反冲水清洗设备；同时，本发明所载技术，将滤墙中滤料的生物过滤功能、植物墙内的植物吸收功能、无纺布的过滤功能三者溶为一体，同时实现多方位多角度的生活污水处理目的。因此，本发明节约了用地和大量投资，容易安装、操作、管理和维护，简便易行，便于推广和适用，具有较大的优点。并通过生物过滤、植物吸收等过程的反复循环的方式，克服生活污水在过滤墙和植物墙上停留时间过短的弊端。建设单位如果能结合使用发明人发明的其它免水自然生态厕所，居民生活不再产生冲厕水，生物滤墙系统则将实现更高效的污水净化功能，直接安装在居民楼房的外墙立面上。另外，本发明所述的植物墙上可立体种植适宜观赏的各类植物以及时令蔬菜，为人们创造立体、绿色、生态的自然景观，陶冶情操，愉悦人们的心情。如果直接利用小区房屋的墙壁，设计制作生物滤墙，可以使居民如生活在绿色植物王国般的惬意和温馨。

附图说明

图1是运用本发明生物滤墙系统进行生活污水处理系统结构示意图。

图2是本发明生物滤墙系统剖面结构图。

图3是本发明生物滤墙系统中的滤墙示意图。

图4是本发明生物滤墙系统中的植物墙示意图。

图中所示：1.格栅池；2.污水收集池；3.生物滤墙；4.过滤池；5.滤墙；6.植物墙；7.喷水管道；8.遮阳棚；9.遮阳板；10.种植毯；11.种植袋；12.不锈钢框架；13.内不锈钢钢丝网；14.外不锈钢钢丝网；15.滤料；16.网架隔层，17.小隔层，18.生化棉块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示：一种通过生物滤墙进行生活污水处理的系统，包括格栅池1、污水收集池2、生物滤墙3、过滤池4组成。生活污水进入格栅池1后，通过格栅过滤掉固体污染物，再流入污水收集池2，通过污水收集池2沉淀过滤处理后的污水，通过水泵被送到生物滤墙3上喷水管道内，污水顺环形喷水管道内部均匀排列的小孔，依靠自身重力作用，落到生物滤墙3内，通过植物吸收、生物过滤后，落入生物滤墙3下面的过滤池4内，过滤池4内的污水通过水泵被再次提升到生物滤墙3上的喷水管内，循环轮回进行处理。

如图2所示：本发明所述生物滤墙包括：不锈钢框架12、滤墙5、植物墙6、喷水管道7、遮阳棚8、遮阳板9，并以不锈钢框架12为龙骨建立起来的；不锈钢框架12是用不锈钢钢管焊接而成的类似墙体的坚固的框架结构件，框架高度为100cm－500cm，宽度为30cm－100cm，长度为100cm－500cm，不锈钢框架12的底部固定在地面混凝土结构件上；不锈钢框架12的四个立面上均焊接有不锈钢钢丝网，其中内不锈钢钢丝网13，外不锈钢钢丝网14。所述滤墙5，包括不锈钢框架12和滤料15以及生化棉块18，在不锈钢框架12结构内部，用不锈钢钢丝网分隔成多层20cm－40cm高度的网架隔层16，网架隔层16内盛装着适宜微生物生长和繁殖的滤料15，在每层网架隔层的上面部分再用不锈钢钢网隔出小隔层17，小隔层内平行放置生化棉块18。植物墙6附着在不锈钢框架12上，包括种植毯10和种植袋11，种植毯10和种植袋12都是用无纺布等具有耐腐蚀、透水性好的材质制作的，种植毯10紧密的缝制在内不锈钢钢丝网13上，种植袋11一行行平行缝制在种植毯10上。环形喷水管道7位于生物滤墙3的上部，其进水口位于管道中间部位，污水收集池2，过滤池4内的污水均通过水泵抽到喷水管道7内，喷水管道7内有均匀分布的小孔，污水从小孔内均匀流到生物滤墙3内，经过生物滤墙3过滤后的污水，落入到过滤池4内；本发明所述遮阳棚8安装在不锈钢框架12上部；遮阳板9分别安装在不锈钢框架12的二侧面和滤墙5的外面，其中滤墙5后面的遮阳板9应为活动的，可开关和拆卸。

如图3所示：是本发明生物滤墙中的滤墙5示意图，滤墙5，位于不锈钢框架12内，不锈钢框架12的内部空间，被不锈钢钢丝网分隔成多层20cm－40cm高度的网架隔层16，网架隔层16内盛装着适宜微生物生长和繁殖的滤料15。滤料15在向生物滤墙内网架隔层16上充填时，其体积占网架隔层1/2－2/3的体积，并成梯形充填，梯形的一面为固定在不锈钢框架12上不锈钢钢丝网13，滤料15与种植毯10表面充分接触，以利于水分、营养和微生物成份在滤墙5和植物墙6之间交互流动或相互渗透；梯形的另一面为固定在不锈钢框架12上的不锈钢钢丝网14，每一层网架隔层16外侧面的不锈钢钢丝网14的上半部份，都被制作成活动的可以向外开合的窗扇结构，以利于充填、更换、调整和清洗滤料15。每层网架隔层16的上面再用不锈钢钢网隔出一个小隔层17，小隔层17内平行放置生化棉块18，生化棉块18高度应贴近上面的网架隔层16底面，其长宽高以填满小隔层17空间为宜，同时还应便于生化棉块18取出清洗。

如图4所示：是本发明生物滤墙3中的植物墙6的示意图，植物墙6附着在不锈钢框架12上，包括种植毯10和种植袋11，种植毯10紧密的缝制在不锈钢框架12的内不锈钢钢丝网13立面上，种植袋11一行行平行缝制在种植毯10上。种植毯10采用抗腐蚀、透水透气性好的无纺布或其它具有相同性能的土工布或毛毯材质；种植袋11，也是采用与种植毯相同材质的无纺布缝制而成，袋内有吸水和透气性能良好的吸水绵，吸水绵将所栽培的植物根部包裹，以更多的吸收附着污水中的水分和营养物质，涵养并提供植物生长所需要的营养和水分。在制作植物墙6时，也可不用种植毯10，此时植物墙6由不锈钢框架外墙立面钢丝网13及种植袋11组成，在制作种植袋11时，直接将无纺布缝制在不锈钢钢丝网13上，使种植袋11外面是无纺布，里面是不锈钢钢丝网13；具体制作种植袋时，应将袋形无纺布一行行平行缝制在不锈钢钢丝网13上，这样制作利于植物墙6上植物的根系可以深入到滤墙5中滤料15中去，吸收滤料15内的营养和水分，增加植物生长空间和抗倒伏能力。

在图2、3、4中，污水收集池2内的污水，通过水泵提升到框架结构12上面的环形喷水管道7内，从喷水管道7上面的均匀分布的喷水孔，污水被合理分配，依靠自身重力作用，流到下面的滤墙5和植物墙6内，流入植物种植墙6的部分污水，顺种植毯10流入种植袋11内，污水浸润种植毯10和种植袋11，种植袋8内的植物根系可以有效吸收污水中的氨氮磷等污染物质。被分配流入到滤墙5内污水，在通过滤墙和植物墙过程中，很多的氧气溶解在污水中，因为滤料15是经过加工处理的表面和内部有很多细微孔洞的火山石、石英石、陶粒等，而生化棉块18内部同样有大量空隙和孔洞，这样会在滤料15和生化棉18的表面和内部附着大量的微生物，形成了大量的生物膜，污水、空气、生物膜三者之间自然充分混合，发生有氧生物反应，污水中碳、氮、磷等有机物会被去除掉。处理过的污水落入到生物滤墙3下面的过滤池4内。过滤池4的水被水泵循环提升到喷水管道7内进行多次过滤。这样通过多次反复循环的生物过滤和植物吸收处理后，污水会变成完全符合排放标准处理水予以排放。

以上内容仅仅是对本发明所作的说明，本发明所述植物墙6和滤墙5是以垂直方式相互有机结合，相互连接，共生共存，使微生物、植物组合成为一个有机的生态系统。因生物膜结构本身制作具有多样性，因此滤墙5的制作方式也有多种多样的方式，包括以MBR膜组件直接替代本发明所述滤墙。所以，所属本技术领域的技术人员对发明描述所做的各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种生物滤墙系统，其特征是包括格栅池、污水收集池、生物滤墙和过滤池，其中生物滤墙包括不锈钢框架、滤墙、植物墙、喷水管道、遮阳棚和遮阳板；不锈钢框架是用不锈钢钢管焊接而成的类似墙体的框架结构件，不锈钢框架的四个立面上均焊接有不锈钢钢丝网；滤墙是在不锈钢框架结构内部，用不锈钢钢丝网分隔成多层网架隔层，每层网架隔层的上部用不锈钢钢网分隔出一个小隔层，在网架隔层内盛装适宜微生物生长和繁殖的滤料，滤料选用石英砂、无烟煤、陶粒、麦饭石、珊瑚石、火山石、活性炭中的一种或多种混合，滤料充填量占网架隔层体积的1/2－2/3，滤料成梯形充填，靠植物种植墙一面应填充满；在小隔层内放置生化棉块；植物墙附着在不锈钢框架外墙立面的不锈钢钢网上，包括种植袋，种植袋一行行平行缝制在不锈钢框架外立面的不锈钢钢丝网上；喷水管道位于不锈钢框架上方，管道的管壁上均匀分布有出水孔；喷水管道为环形管道，位于管道中部的进水口与污水收集池及过滤池通过管道相连；过滤池位于生物滤墙下方；遮阳棚在不锈钢框架上方；遮阳板分别安装在不锈钢框架的二侧面和滤墙的外面。

2.如权利要求1所述生物滤墙系统，其特征是格栅池与污水收集池连通，污水收集池与生物滤墙通过喷水管道连接，过滤池位于生物滤墙正下方，生物滤墙上的喷水管道与过滤池通过管道连接。

3.如权利要求1所述生物滤墙系统，其特征是不锈钢框架是用不锈钢钢管焊接而成，框架高度为100cm－500cm，宽度为20cm－100cm，长度为100cm－600cm，不锈钢框架的底部固定在地面混凝土结构件上；不锈钢框架四个立面上均焊接有不锈钢钢丝网。

4.如权利要求1所述生物滤墙系统，其特征是植物墙还包括种植毯，种植毯缝制在不锈钢框架外立面的不锈钢钢丝网上，种植袋一行行平行缝制在种植毯上。

5.如权利要求4所述生物滤墙系统，其特征是滤墙是将不锈钢框架结构内部的空间，用不锈钢钢丝网分隔成多层20cm－40cm高度的网架隔层，每一层网架隔层的上部用不锈钢钢网隔出一个小隔层，网架隔层内盛装滤料，滤料选用石英砂、无烟煤、陶粒、麦饭石、珊瑚石、火山石、活性炭中的一种或多种混合；滤料与种植毯表面充分接触；小隔层内放置生化棉，生化棉铺满小隔层内空间；每一层网架隔层靠外面的不锈钢钢丝网的上半部，被裁剪成活动的可以向外开合的窗扇结构。

6.如权利要求4所述的生物滤墙系统，其特征是植物墙上的种植毯应牢固紧密的与不锈钢框架的外立面上的不锈钢钢网紧密的缝制在一起；种植毯和种植袋采用多层无纺布重叠缝制；种植袋内有吸水和透气性能良好的吸水绵，吸水绵将所栽培的植物根部包裹。

7.如权利要求6所述的生物滤墙系统，其特征是种植袋以袋形无纺布做为外层，不锈钢钢网为里层；种植袋的无纺布采用多层重叠缝制。

8.如权利要求1所述的生物滤墙系统，遮阳棚安装在生物过滤和植物种植墙上部；遮阳板安装在不锈钢框架的二侧面和滤墙的外面，其中滤墙后面的遮阳板应为活动的，可开关和拆卸。

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