CN108249594A - 多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地 - Google Patents

多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地 Download PDF

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Abstract

本发明公开了多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，包括过滤区，所述过滤区填充多层填料，所述多层填料包括颗粒填料层、玄武岩纤维束层和土壤或砂粒层，废水从所述过滤区的底部流入，从所述过滤区的上部流出。本发明创造性地将玄武岩纤维与传统颗粒填料相结合，形成一种新型填料，最大程度地发挥了基质—微生物—植物三者的协同处理效果，该新型填料人工湿地以玄武岩纤维束作为生物载体，有利于微生物的生长、繁殖，充分发挥微生物降解作用，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

多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地
技术领域
本发明涉及有机污(废)水处理装置，具体涉及多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地。
背景技术
人工湿地作为一种新型生态污水处理技术，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，实现对污水的净化。由于具有建造成本低、运行费用低、操作简便、处理效果好等诸多优势，在各类有机污(废)水的处理及微污染水体的生态修复中得到了迅速的发展和应用。
人工湿地在去除水体中各类污染物的过程中，微生物作为该系统的分解者，起到非常关键的作用。而人工湿地填料作为微生物载体，为微生物的生长提供了稳定的依附表面。因此，填料的种类和理化性质直接决定其表面附着微生物的生长状况、生物量大小及群落构成，进而影响整个人工湿地的出水效果。
目前较为常见的人工湿地填料，如砾石、陶粒、沸石、粉煤灰等颗粒填料，虽然孔隙率较大，基质不易堵塞，但比表面积有限，微生物缺少足够的附着表面；而土壤、砂粒等填料虽然比表面积较大，但孔隙率较小，又存在基质堵塞的问题。因此，亟待找到一种比表面积大、易于微生物附着，同时不易堵塞的新型填料是解决问题的关键。
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，本发明提供了多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地。
技术方案：本发明所述多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，包括过滤区，所述过滤区填充多层填料，所述多层填料包括颗粒填料层、玄武岩纤维束层和土壤或砂粒层，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。
所述多层填料从下到上依次为粒径φ30～40mm的砾石或沸石、第一玄武岩纤维束层、φ10～20mm的砾石或沸石、第二玄武岩纤维束层和土壤或砂粒。
所述过滤区由多段中空结构管体连接而成，每个中空结构管体的上端口和/或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；具体地，上层中空结构管体的下端口外侧焊接有法兰盘，底层中空结构管体的上端口外侧焊接有法兰盘，中间层中空结构管体的上端口和下端口外侧均焊接有法兰盘，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。将过滤区设计为多段可拆卸式，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。不锈钢丝网既可以将砾石或沸石填料区与玄武岩纤维束层间隔开，并且便于固定玄武岩纤维束。
所述第一玄武岩纤维束层和第二玄武岩纤维束层分别垂直设有10～15支玄武岩纤维束。
所述玄武岩纤维束包括不锈钢绳和玄武岩纤维丝，所述不锈钢绳的上下两端分别设有勾住相应上下两层不锈钢丝网的弯钩，若干根玄武岩纤维丝围绕不锈钢绳固定形成伞状结构，若干个伞状结构分布在所述不锈钢绳上。伞状结构增加了玄武岩纤维丝与微生物的接触面积，有利于微生物的生长。
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植物，如风车草或者黄菖蒲、水葱等。
工作原理：废水从过滤区的底部流入，污水流经砾石或沸石填料区时，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；污水流经玄武岩纤维填料区时，水力作用下，污水自下而上与纤维束表面充分接触，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；污水流经砂粒填料区(根系泌氧区)时，污染物在基质、植物及微生物的共同作用下得到去除。本发明创造性地将玄武岩纤维与传统颗粒填料相结合，形成一种新型填料，最大程度地发挥了基质—微生物—植物三者的协同处理效果，该新型填料人工湿地以玄武岩纤维束作为生物载体，有利于微生物的生长、繁殖，充分发挥微生物降解作用，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纤维填料具备比表面积大、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)本发明采用玄武岩纤维作为生物载体，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)本发明中玄武岩纤维束垂直固定，同一层填料区均匀布置，水力作用下，污水自下而上与纤维束表面充分接触，有利于微生物降解及吸附过滤作用，更好地发挥玄武岩纤维的污水净化效果。(4)本发明通过上下法兰连接方式，将填料区分为多段，拆装方便，易于填料更换，有效防止人工湿地基质堵塞的现象。
附图说明
图1为本发明多段式玄武岩纤维束人工湿地装置示意图；
图2为单支玄武岩纤维束示意图；
图3为本发明A-A剖面示意图；
图4为相邻圆筒的连接示意图。
具体实施方式
参见图1，多段式玄武岩纤维束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。
过滤区由五段中空圆筒6连接而成，圆筒6内填充填料。其中，上层圆筒6的下端口外侧焊接有法兰盘13，底层圆筒6的上端口外侧焊接有法兰盘13，中间层圆筒6的上端口和下端口外侧均焊接有法兰盘13，每个法兰盘13上设有8个孔洞，每个法兰盘13的端面设有密封圈14避免漏水和漏气，相邻圆筒6之间通过法兰连接并且通过螺栓15(螺丝和螺帽)固定；相邻的圆筒6之间设有不锈钢丝网7，圆筒6的下端口内侧设有用于固定不锈钢丝网7的一圈圆环状凸出结构16，每个圆环状凸出结构16上设有4个孔洞，分别用螺钉17将不锈钢丝网7固定在圆环状凸出结构16上。
过滤区五段圆筒6从下到上依次填充为粒径φ30～40mm的砾石或沸石1、第一玄武岩纤维束层2、φ10～20mm的砾石或沸石3、第二玄武岩纤维束层4和土壤或砂粒5。第一玄武岩纤维束层2和第二玄武岩纤维束层4分别垂直设有10～15支玄武岩纤维束8。参见图2，玄武岩纤维束8包括不锈钢绳81和玄武岩纤维丝82，不锈钢绳81的上下两端分别设有勾住相应上下两层不锈钢丝网的弯钩83，根据填料区大小和悬挂密度，量取适宜长度的玄武岩纤维丝82，通过捆绑固定的方式使其均匀分布于中心绳不锈钢绳81四周，编织好的单支玄武岩纤维束8浸入水中后，玄武岩纤维丝会呈伞形发散，若干个伞状结构分布在不锈钢绳81上。
进水区包括多孔板9、供水泵10(图3未示出)、进水管11和曝气装置12，曝气装置12包括依次连接的曝气泵121、曝气管122和微孔曝气头123，微孔曝气头123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9隔开，废水在供水泵10的作用下由进水管11流入，均匀曝气后经多孔板9均匀流入过滤区。
出水区包括位于过滤区上方的出水管18，过滤区的上方种植植物，如风车草或者黄菖蒲、水葱等。
垂直流人工湿地还包括底座19，底座设有用于放置底层圆筒6的凹槽，底座18与底层圆筒6用沥青进行固定。其中，圆筒6、进水管11、出水管18和底座19由PVC材料制成。
废水从过滤区的底部流入，污水流经砾石或沸石填料区时，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；污水流经玄武岩纤维填料区时，水力作用下，污水自下而上与纤维束表面充分接触，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；污水流经砂粒填料区(根系泌氧区)时，污染物在基质、植物及微生物的共同作用下得到去除。本发明创造性地将玄武岩纤维与传统颗粒填料相结合，形成一种新型填料，最大程度地发挥了基质—微生物—植物三者的协同处理效果，该新型填料人工湿地以玄武岩纤维束作为生物载体，有利于微生物的生长、繁殖，充分发挥微生物降解作用，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。

Claims (10)

1.多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，包括过滤区，所述过滤区填充多层填料，所述多层填料包括颗粒填料层、玄武岩纤维束层和土壤或砂粒层，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所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述多层填料从下到上依次为粒径φ30～40mm的砾石或沸石(1)、第一玄武岩纤维束层(2)、φ10～20mm的砾石或沸石(3)、第二玄武岩纤维束层(4)和土壤或砂粒(5)。
3.根据权利要求2所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述过滤区由多段中空结构管体(6)连接而成。
4.根据权利要求3所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，相邻的中空结构管体(6)之间设有不锈钢丝网(7)。
5.根据权利要求4所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述第一玄武岩纤维束层(2)和第二玄武岩纤维束层(4)分别垂直设有10～15支玄武岩纤维束(8)。
6.根据权利要求5所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述玄武岩纤维束(8)包括不锈钢绳(81)和玄武岩纤维丝(82)，所述不锈钢绳(81)的上下两端分别设有勾住相应上下两层不锈钢丝网的弯钩(83)，若干根玄武岩纤维丝(82)围绕不锈钢绳(81)固定形成伞状结构，若干个伞状结构分布在所述不锈钢绳(81)上。
7.根据权利要求1所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，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(9)。
8.根据权利要求7所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述进水区设有供水泵(10)和进水管(11)。
9.根据权利要求7所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述进水区设有曝气装置(12)。
10.根据权利要求1所述的多段玄武岩纤维束组合填料人工湿地，其特征在于，所述过滤区的上方种植植物。
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