CN108249581A - 玄武岩长纤维组合填料人工湿地 - Google Patents

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黄娟
肖君
马溢轩
朱宸
曹冲
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Abstract

本发明公开了玄武岩长纤维组合填料人工湿地，包括过滤区，所述过滤区从下到上依次设有第一过滤区和第二过滤区，所述第一过滤区填充颗粒填料，所述第二过滤区垂直固定若干根玄武岩长纤维，废水从所述过滤区的底部流入，从所述过滤区的上部流出。较传统填料人工湿地而言，该新型填料人工湿地将玄武岩长纤维与传统颗粒填料相结合，强化微生物的作用效果，同时兼具传统人工湿地的诸多优点，是一种高效可行的污水处理装置。

Description

玄武岩长纤维组合填料人工湿地
技术领域
本发明涉及有机污(废)水处理装置，具体涉及玄武岩长纤维组合填料人工湿地。
背景技术
作为新型生态污水处理技术，人工湿地建造成本低、运行费用低、操作简便、处理效果好，能够利用生态系统中植物—基质—微生物的联合效应发挥物理、化学和生物的三重协同作用，在微污染水体的生态修复以及各类有机污(废)水的处理中发挥越来越大的作用。
在人工湿地中，微生物以湿地填料为载体并附着在其表面，充当系统的分解者，参与人工湿地有机污染物去除以及脱氮除磷的过程。微生物生长的好坏、微生物的数量及群落结构，直接受到填料种类及理化性质的影响，不同的湿地填料可以通过影响微生物活性间接影响整个人工湿地系统的处理效果。
研究表明，传统人工湿地中砾石、陶粒、沸石、粉煤灰等颗粒填料，比表面积有限、孔隙率较大，使得微生物难以附着，从而影响污水处理的生化作用；而土壤、砂粒等填料，比表面积较大、孔隙率较小，又容易导致基质堵塞。因此，找到比表面积大、易于微生物附着、不易堵塞的新型填料，成为目前研究的重点。
发明内容
发明目的：为了解决现有人工湿地系统微生物不易附着且基质容易堵塞的问题，本发明提供了玄武岩长纤维组合填料人工湿地。
技术方案：本发明所述玄武岩长纤维组合填料人工湿地，包括过滤区，所述过滤区从下到上依次设有第一过滤区和第二过滤区，所述第一过滤区填充颗粒填料，所述第二过滤区垂直固定若干根玄武岩长纤维，废水从所述过滤区的底部流入，从所述过滤区的上部流出。本发明将玄武岩纤维与传统颗粒填料相结合，形成一种新型填料，能够提供足够的微生物附着表面，增强湿地微生物的降解作用，同时有效防止基质堵塞。
其中，第一过滤区的填料可根据水质要求及实际需要分层铺设不同种类、不同粒径的颗粒填料，如砾石、沸石、火山岩、无烟煤、陶粒等。
所述过滤区由第一中空结构管体和第二中空结构管体连接而成。第一中空结构管体的上端口外侧和第二中空结构管体的下端口外侧焊接有法兰盘，相邻的中空结构管体之间通过法兰连接并且通过螺栓固定。将过滤区设计为可拆卸式，拆装方便，易于更换填料，有效防止人工湿地基质堵塞的现象。更进一步地，所述中空结构管体为圆筒。
相邻的中空结构管体之间设有不锈钢丝网。
所述第二中空结构管体的下端口内侧设有用于固定不锈钢丝网的凸出结构，所述不锈钢丝网通过螺钉固定在所述凸出结构上。相邻的中空结构管体之间的不锈钢丝网设置为可拆卸式的，便于更换，防止出现基质堵塞的现象。
所述玄武岩长纤维的打结固定在所述不锈钢丝网上；优选地，玄武岩长纤维对折后于网格连接处打结固定在不锈钢丝网。在水力作用下，均匀分布的长纤维丝沿水流方向伸展，有利于过滤截留水中污染物，同时作为生物载体，强化微生物作用。
所述过滤区的下方设有进水区，所述进水区和所述过滤区之间设有多孔板；设置多孔板的目的是使曝气后的废水均匀流入过滤区。
所述进水区设有供水泵和进水管，便于将废水从底部泵入过滤区。
所述进水区设有曝气装置，曝气装置包括依次连接的曝气泵、曝气管和微孔曝气头，微孔曝气头均匀曝气，提高进水区的废水溶解氧，有利于附着在填料上的微生物对有机污染物或氮磷进行降解。
所述过滤区的上方种植浮水植物，如凤眼莲、槐叶萍等，具有生长速度快、根系发达、耐污染的特点，对于水体中氮磷污染物都有良好的去除效果。
工作原理：污水从下到上依次经过第一过滤区和第二过滤区。污水流经第一过滤区时，水中的有机污染物及氮磷等营养物质主要通过基质的吸附沉淀方式去除，微生物和植物起到的作用较弱；污水流经第二过滤区(玄武岩长纤维)时，在水力作用下，玄武岩长纤维丝沿水流方向(自下而上)伸展，污水与玄武岩长纤维表面充分接触，玄武岩纤维作为良好的生物载体，污染物主要通过微生物的同化代谢方式去除，基质和植物发挥的作用较弱；污水流经植物根系区时，污染物在基质、植物及微生物的共同作用下得到去除，并且水生植物具有较发达的根系，吸收污染物的同时向湿地环境中分泌氧气，有利于氮磷污染物的去除。较传统填料人工湿地而言，该新型填料人工湿地将玄武岩长纤维与传统颗粒填料相结合，强化微生物的作用效果，同时兼具传统人工湿地的诸多优点，是一种高效可行的污水处理装置。
有益效果：(1)本发明采用的玄武岩长纤维具备比表面积大、易于微生物附着、抗水体冲击负荷大、耐腐蚀、过滤性好、稳定性强等优异特点，不但来源广泛、成本较低，并且在生产过程中几乎无污染，是一种天然的环境友好型材料。(2)本发明中采用玄武岩长纤维作为生物载体，较传统湿地填料更利于微生物的聚集、生长和繁殖，从而增加水处理过程中微生物的浓度，大幅度提高生化反应的效率。(3)本发明中玄武岩长纤维垂直固定于底部不锈钢丝网上，在水力作用下，玄武岩长纤维丝沿水流方向(自下而上)伸展，污水与纤维丝表面充分接触，有利于微生物降解及吸附过滤作用，更好的发挥玄武岩纤维的污水净化效果。(4)本发明中选用浮水植物如凤眼莲、槐叶萍等，具有生长速度快、根系发达、耐污染的特点，对于水体中氮磷污染物具有良好的去除效果。(5)本发明中第一过滤区和第二过滤区通过上下法兰连接，拆装方便，易于填料组合更换，有效防止人工湿地基质堵塞的现象，提高运行效率。
附图说明
图1为玄武岩长纤维组合填料人工湿地装置示意图；
图2为A-A剖面的示意图；
图3为玄武岩长纤维示意图；
图4为相邻圆筒连接示意图。
具体实施方式
参见图1，玄武岩长纤维组合填料人工湿地包括从下到上依次设置的进水区(布水区)、过滤区、出水区，废水采用自下而上的流动方向，由进水区流入过滤区，在吸附过滤、微生物降解的共同作用下，有效去除废水中的有机污染物及氮磷等营养物质，净化后的废水经出水区流出。
过滤区从下到上依次设有第一过滤区和第二过滤区，第一过滤区填充颗粒填料1，可根据水质要求及实际需要分层铺设不同种类、不同粒径的颗粒填料，如砾石、沸石、火山岩、无烟煤、陶粒等；第二过滤区垂直固定若干根玄武岩长纤维2；第一过滤区和第二过滤区之间设有不锈钢丝网5，玄武岩长纤维2对折后于网格连接处打结固定在不锈钢丝网5上。
过滤区由第一圆筒3和第二圆筒4连接而成，第一圆筒3围成第一过滤区，第二圆筒4围成第二过滤区，第一圆筒3和第二圆筒4之间设有不锈钢丝网5。第二圆筒4的下端口外侧焊接有法兰盘12，第一圆筒3的上端口外侧焊接有法兰盘12，每个法兰盘12上设有8个孔洞，每个法兰盘12的端面设有密封圈13避免漏水和漏气，第一圆筒3和第二圆筒4之间通过法兰连接并且通过螺栓14(螺丝和螺帽)固定；第二圆筒4的下端口内侧设有用于固定不锈钢丝网5的一圈圆环状凸出结构6，圆环状凸出结构6上设有4个孔洞，分别用螺钉7将不锈钢丝网5固定在圆环状凸出结构6上。
进水区包括多孔板8、供水泵9(图2未示出)、进水管10和曝气装置11，曝气装置11包括依次连接的曝气泵111、曝气管112和微孔曝气头113，微孔曝气头113均匀曝气，提高进水区的废水溶解氧；进水区和过滤区通过多孔板8隔开，废水在供水泵9的作用下由进水管10流入，均匀曝气后经多孔板8均匀流入过滤区。
出水区包括位于过滤区上方的出水管15，过滤区的上方种植浮水植物16，如凤眼莲、槐叶萍等。
垂直流人工湿地还包括底座17，底座17设有用于放置第一圆筒3的凹槽，底座17与第一圆筒3用沥青进行固定。其中，圆筒3、4，进水管10，出水管15和底座17由PVC材料制成。
污水从下到上依次经过第一过滤区和第二过滤区。污水流经第一过滤区时，水中的有机污染物及氮磷等营养物质主要通过基质的吸附沉淀方式去除，微生物和植物起到的作用较弱；污水流经第二过滤区(玄武岩长纤维)时，在水力作用下，玄武岩长纤维丝沿水流方向(自下而上)伸展，污水与玄武岩长纤维表面充分接触，玄武岩纤维作为良好的生物载体，污染物主要通过微生物的同化代谢方式去除，基质和植物发挥的作用较弱；污水流经植物根系区时，污染物在基质、植物及微生物的共同作用下得到去除，并且水生植物具有较发达的根系，吸收污染物的同时向湿地环境中分泌氧气，有利于氮磷污染物的去除。

Claims (9)

1.玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，包括过滤区，所述过滤区从下到上依次设有第一过滤区和第二过滤区，所述第一过滤区填充颗粒填料(1)，所述第二过滤区垂直固定若干根玄武岩长纤维(2)，废水从所述过滤区的底部流入，从所述过滤区的上部流出。
2.根据权利要求1所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述过滤区由第一中空结构管体(3)和第二中空结构管体(4)连接而成。
3.根据权利要求2所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，相邻的中空结构管体之间设有不锈钢丝网(5)。
4.根据权利要求3所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述第二中空结构管体(4)的下端口内侧设有用于固定不锈钢丝网(5)的凸出结构(6)，所述不锈钢丝网(5)通过螺钉(7)固定在所述凸出结构(6)上。
5.根据权利要求3所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述玄武岩长纤维(2)打结固定在所述不锈钢丝网(5)上。
6.根据权利要求1所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述过滤区的下方设有进水区，所述进水区和所述过滤区之间设有多孔板(8)。
7.根据权利要求7所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述进水区设有供水泵(9)和进水管(10)。
8.根据权利要求7所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述进水区设有曝气装置(11)。
9.根据权利要求1所述的玄武岩长纤维组合填料人工湿地，其特征在于，所述过滤区的上方种植浮水植物。
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