CN109231458A - 一种碳纤维生态基高效泛氧化塘及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维生态基高效泛氧化塘及其构建方法,包括设置在河道一侧的泛氧化塘和设置在所述泛氧化塘内的碳纤维生态基及曝气系统;所述泛氧化塘的池体由中间的隔墙分成廊道,每个廊道内均设有碳纤维生态基和曝气系统;所述隔墙的末端设有过水口,泛氧化塘的池底部布置PVC管架;所述曝气系统连接有曝气软管,泛氧化塘内还设置有出水口。本发明针对现有的污染水体的修复技术和方法施工时工序较多且各个单元间相互依赖性强,维护和运行费用高的问题,本发明提出了一种有利于大规模凝聚微生物群落提高水体自净能力的生态系统,整个方案可利用现有池塘或废弃鱼塘进行改造,减少征地,运营费用低、管理维护简单。
Description
技术领域
本发明涉及生态池塘构建技术领域,具体为一种碳纤维生态基高效泛氧化塘及其构建方法。
背景技术
当前,我国仍面临着巨大的水污染压力。其中黑臭水体治理是民生工程,也是生态文明建设的重要组成部分。但黑臭水体成因复杂,影响因素众多,是水环境污染治理的难点。城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果,水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸以及铁、锰硫化物等黑色物质。目前,污染水体的修复技术主要有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等,转化、清除或降解环境污染物,从而使受污染环境能够部分或完全地恢复到原初状态的生物措施,是最具发展前景的主体修复技术。
经过现有技术的文献检索发现,已有的污染河水异位处理技术和方法,如使用强化絮凝技术,但絮凝沉淀这一处理方法对水中的悬浮性和胶体性污染物有较好的去除效果,对溶解性污染物的作用有限。中国专利申请号201711217627.2,专利名称为:一种循环复氧强化生物分解的河道水净化系统及实现方法,该专利自述为:“本发明涉及一种河道水质净化系统及其实现方法,即循环复氧强化生物分解的河道水净化系统及实现方法,利用现有的河道,采用河道自体循环流复氧加真空负压纳氧结合生物沉床分解的系统,按治理阶段河道水流方向依次为泥砂沉淀区、多级跌水复氧单元、河道生物沉床治理单元,在多级跌水复氧单元一侧的河岸内埋有初次沉淀池,在初次沉淀池内溢流堰一侧提水泵池装有水泵,所述河道生物沉床治理单元由沿水流方向间隔设置在河床底面的数组生物沉床构成,所述泥砂沉淀区内沿河道横向设有一条泥沙沉淀槽,在泥砂沉淀槽内及靠近泥砂沉淀槽下游的河床上,分别设有超细纤维人工水草,沉淀槽将上游来水裹挟的泥沙沉淀后排除,超细纤维人工水草净化水质。涉及到的多个治理单元单体结构复杂、施工时工序较多且各个单元间相互依赖性强相互影响,维护和运行费用高。
生态浮岛是一种适用于河道、人工湖等水体的带有景观功能的生物生态设施,在具备美观和清洁水域的同时,还可以作为软体动物繁育基地,起到一举多得的作用,但目前生态浮岛由于受河道过流要求及季节的影响,很难大面积采用,只能作为河道水环境治理的辅助工艺使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维生态基高效泛氧化塘及其构建方法,可利用现有池塘或废弃鱼塘改造,减少征地,运营费用低、管理维护简单,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,包括设置在河道一侧的泛氧化塘和设置在所述泛氧化塘内的碳纤维生态基及曝气系统;所述泛氧化塘内设置有待处理的水体,泛氧化塘的池体由中间的隔墙分成廊道,每个廊道内均设有碳纤维生态基和曝气系统;所述隔墙的末端设有过水口,污水依次通过廊道内的隔墙末端的过水口;所述泛氧化塘的池底部固定有支撑杆,并在支撑杆上布置PVC管架,PVC管架的小孔上按需要的生态基密度悬挂碳纤维生态基;所述曝气系统连接有曝气软管,曝气软管设置在每个泛氧化塘的廊道中段位置,并垂直于河岸方向布置;所述泛氧化塘内还设置有出水口,出水口设置在最末端的廊道的过水口后段,并与主河道连通。
优选的,所述泛氧化塘四周及底部铺有土工膜和防渗膜或采用其他的防渗措施,在泛氧化塘内相邻的两个过水口交错排布,以折流的形式通过各区间。
优选的,所述碳纤维生态基由聚丙烯腈基纤维制造,上端以碳纤维束编织而成,呈密集网状,均匀布置,平行于水流方向布置,下端载体两面四角处均匀分布多个浮子。
优选的,所述曝气软管布置方向垂直于河岸,每段曝气软管之间距离为2-5m,曝气软管的一端接风机供气,气孔宽度大小可随供气量的增减而变化,风机采用间歇运行方式,依据泛氧化塘内水体的溶解氧值确定风机的开启时机与运行时间。
优选的,所述泛氧化塘2在水深30-90cm的水域,在PVC管架间隙处的水域中种植浮叶植物。
本发明提供另一种技术方案为:一种碳纤维生态基高效泛氧化塘的构建方法,包括以下步骤:
步骤1):将河道中待处理的水体抽或引至泛氧化塘内,泛氧化塘四周及底部铺有土工膜和防渗膜或采用其他的防渗措施,泛氧化塘池体由中间的隔墙分成廊道,每个廊道内有碳纤维生态基和曝气系统,污水依次通过廊道内的隔墙末端过水口,以折流的形式通过各区间;
步骤2):污水通过泛氧化塘内廊道的同时与布置在廊道内的碳纤维生态基接触,碳纤维生态基平行于水流方向布置,下端载体两面四角处均匀分布多个浮子,生态基按需要密度悬挂在泛氧化塘底部PVC管架的小孔上,PVC管架布置在支撑杆上,支撑杆固定在泛氧化塘底泥中;
步骤3):通过碳纤维生态基高效泛氧化塘内的曝气系统曝气供氧,每个泛氧化塘的廊道中段位置有曝气软管,曝气软管布置方向垂直于河岸,每段软管之间距离为2-5m,曝气软管另一端接风机供气;
步骤4):在水深30-90cm的水域,在生态基的PVC管架间隙处的水域中种植浮叶植物;
步骤5):在碳纤维生态基周围水体中定期投加微生物菌剂,与植物的耦合作用增强水质净化能力,经过净化的水质通过出水口8回到主河道中。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本碳纤维生态基高效泛氧化塘及其构建方法,是一套包括设置在河道一侧的泛氧化塘、设置在泛氧化塘内的碳纤维生态基及曝气系统的一种生态系统,相互交叉协同作用,不仅可以截留外源污染,同时起到削减内源污染的效果,碳纤维生态基具有巨大比表面积,形成高效的粘着性生物膜去除水体中的有机污染物质;泛氧化塘中大量的藻类、细菌等微生物吸附共生于生态基载体上形成生物膜,附着在碳纤维表面的微生物群形成的好氧生物膜进行NH3-N的好氧硝化分解,生物膜内部兼性菌和厌氧菌通过反硝化作用实现脱氮;在泛氧化塘系统中,水体中磷被藻类吸收或被生态基上的微生物摄取将其同化为自身结构,或转化为稳定的矿化物质沉积在脱落的底泥中;整个方案可利用现有池塘或废弃鱼塘进行改造,减少征地,运营费用低、管理维护简单,碳纤维是一种碳含量超过90%的无机高分子纤维,比表面积巨大,吸附力强,在碳纤维大型示范工程实验的结果显示,碳纤维生态基对富营养化水体改善效果明显,对TN、TP、BOD5以及CODMn的去除率分别达到69.4%、84%、42.9%和73.3%。
附图说明
图1为本发明的平面布置示意图;
图2为本发明的碳纤维生态基分布示意图;
图3为本发明的曝气系统示意图。
图中:1待处理的水体,2泛氧化塘,3隔墙,4廊道,5碳纤维生态基,6曝气系统,7过水口,8出水口,9曝气软管,10 PVC管架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3,本发明实施例中:提供一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,包括设置在河道一侧的泛氧化塘2和设置在泛氧化塘2内的碳纤维生态基5及曝气系统6;泛氧化塘2内设置有待处理的水体1,泛氧化塘2四周及底部铺有土工膜和防渗膜或采用其他的防渗措施,泛氧化塘2的池体由中间的隔墙3分成廊道4,每个廊道4内均设有碳纤维生态基5和曝气系统6,碳纤维生态基5由聚丙烯腈基纤维制造,上端以碳纤维束编织而成,呈密集网状,均匀布置,避免影响景观,平行于水流方向布置,下端载体两面四角处均匀分布多个浮子;隔墙3的末端设有过水口7,污水依次通过廊道4内的隔墙3末端的过水口7,相邻的两个过水口7交错排布,以折流的形式通过各区间;泛氧化塘2的池底部固定有支撑杆,并在支撑杆上布置PVC管架10,PVC管架10的小孔上按需要的生态基密度悬挂碳纤维生态基5;曝气系统6连接有曝气软管9,曝气软管9设置在每个泛氧化塘2的廊道4中段位置,并垂直于河岸方向布置,每段曝气软管9之间距离为2-5m,曝气软管9的一端接风机供气,气孔宽度大小可随供气量的增减而变化,风机采用间歇运行方式,依据泛氧化塘2内水体的溶解氧值确定风机的开启时机与运行时间;泛氧化塘2内还设置有出水口8,出水口8设置在最末端的廊道4的过水口7后段,并与主河道连通。
基于上述发明提供的碳纤维生态基高效泛氧化塘,为了进一步更好的解释说明上述发明,还提供一种碳纤维生态基高效泛氧化塘的构建方法,包括以下步骤:
步骤一:将河道中待处理的水体1抽或引至泛氧化塘2内,泛氧化塘2四周及底部铺有土工膜和防渗膜或采用其他的防渗措施,泛氧化塘2池体由中间的隔墙3分成廊道4,每个廊道4内有碳纤维生态基5和曝气系统6,污水依次通过廊道4内的隔墙3末端过水口7,以折流的形式通过各区间;
步骤二:污水通过泛氧化塘2内廊道4的同时与布置在廊道4内的碳纤维生态基5接触,每个廊道4内碳纤维生态基5均匀布置,生态基高度为1.5m,距离水面1m,避免影响景观,碳纤维生态基5平行于水流方向布置,下端载体两面四角处均匀分布多个浮子,生态基按需要密度悬挂在泛氧化塘2底部PVC管架10的小孔上,PVC管架10布置在支撑杆上,支撑杆固定在泛氧化塘2底泥中;
步骤三:通过碳纤维生态基5高效泛氧化塘2内的曝气系统6曝气供氧,每个泛氧化塘2的廊道4中段位置有曝气软管9,曝气软管9布置方向垂直于河岸,每段软管之间距离为2-5m,曝气软管9另一端接风机供气,每组曝气软管9由一组风机供气,气孔宽度大小可随供气量的增减而变化,风机采用间歇运行方式,依据泛氧化塘内水体的溶解氧值确定风机的开启时机与运行时间;
步骤四:在水深30-90cm的水域,在生态基的PVC管架10间隙处的水域中种植浮叶植物;
步骤五:在碳纤维生态基5周围水体中定期投加微生物菌剂,防止随着处理时间延长生物膜加厚,水力冲刷使膜脱落更新,在水体中定期投菌,与植物的耦合作用增强水质净化能力,经过净化的水质通过出水口8回到主河道中;通过泛氧化塘2内碳纤维生态基5极高的吸附性和生物亲和性,经阳光照射后发出超音波,吸引微生物菌群并在其表面形成粘着性活性生物膜降解水中污染物质;在水中散开的碳纤维生态基5空隙结构为鱼虾产卵提供了良好的生态环境,进而构建水下森林,形成微生境,当水量过大、污染物浓度过高或水体溶解氧浓度太低时开启曝气系统,实现污染物的稳定降解。
综上所述:本发明提供的一种碳纤维生态基高效泛氧化塘及其构建方法,是一套包括设置在河道一侧的泛氧化塘2、设置在所述泛氧化塘2内的碳纤维生态基5及曝气系统6的一种生态系统,相互交叉协同作用,不仅可以截留外源污染,同时起到削减内源污染的效果,碳纤维生态基5具有巨大比表面积,形成高效的粘着性生物膜去除水体中的有机污染物质;泛氧化塘2中大量的藻类、细菌等微生物吸附共生于生态基载体上形成生物膜,附着在碳纤维表面的微生物群形成的好氧生物膜进行NH3-N的好氧硝化分解,生物膜内部兼性菌和厌氧菌通过反硝化作用实现脱氮;在泛氧化塘2系统中,水体中磷被藻类吸收或被生态基上的微生物(如高效聚磷菌)摄取将其同化为自身结构,或转化为稳定的矿化物质沉积在脱落的底泥中;整个方案可利用现有池塘或废弃鱼塘进行改造,减少征地,运营费用低、管理维护简单,碳纤维是一种碳含量超过90%的无机高分子纤维,比表面积巨大,吸附力强,根据李兰等在武汉东湖开展的在碳纤维大型示范工程实验的结果显示,碳纤维生态基对富营养化水体改善效果明显,对TN、TP、BOD5以及CODMn的去除率分别达到69.4%、84%、42.9%和73.3%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,其特征在于,包括设置在河道一侧的泛氧化塘(2)和设置在所述泛氧化塘(2)内的碳纤维生态基(5)及曝气系统(6);所述泛氧化塘(2)内设置有待处理的水体(1),泛氧化塘(2)的池体由中间的隔墙(3)分成廊道(4),每个廊道(4)内均设有碳纤维生态基(5)和曝气系统(6);所述隔墙(3)的末端设有过水口(7),污水依次通过廊道(4)内的隔墙(3)末端的过水口(7);所述泛氧化塘(2)的池底部固定有支撑杆,并在支撑杆上布置PVC管架(10),PVC管架(10)的小孔上按需要的生态基密度悬挂碳纤维生态基(5);所述曝气系统(6)连接有曝气软管(9),曝气软管(9)设置在每个泛氧化塘(2)的廊道(4)中段位置,并垂直于河岸方向布置;所述泛氧化塘(2)内还设置有出水口(8),出水口(8)设置在最末端的廊道(4)的过水口(7)后段,并与主河道连通。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,其特征在于:所述泛氧化塘(2)四周及底部铺有土工膜和防渗膜或采用其他的防渗措施,在泛氧化塘(2)内相邻的两个过水口(7)交错排布,以折流的形式通过各区间。
3.如权利要求1所述的一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,其特征在于:所述碳纤维生态基(5)由聚丙烯腈基纤维制造,上端以碳纤维束编织而成,呈密集网状,均匀布置,平行于水流方向布置,下端载体两面四角处均匀分布多个浮子。
4.如权利要求1所述的一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,其特征在于:所述曝气软管(9)布置方向垂直于河岸,每段曝气软管(9)之间距离为2-5m,曝气软管(9)的一端接风机供气,气孔宽度大小可随供气量的增减而变化,风机采用间歇运行方式,依据泛氧化塘(2)内水体的溶解氧值确定风机的开启时机与运行时间。
5.如权利要求1所述的一种碳纤维生态基高效泛氧化塘,其特征在于:所述泛氧化塘(2)在水深30-90cm的水域,在PVC管架(10)间隙处的水域中种植浮叶植物。
6.一种如权利要求1所述的碳纤维生态基高效泛氧化塘的构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1):将河道中待处理的水体(1)抽或引至泛氧化塘(2)内,泛氧化塘(2)四周及底部铺有土工膜和防渗膜或采用其他的防渗措施,泛氧化塘(2)池体由中间的隔墙(3)分成廊道(4),每个廊道(4)内有碳纤维生态基(5)和曝气系统(6),污水依次通过廊道(4)内的隔墙(3)末端过水口(7),以折流的形式通过各区间;
步骤2):污水通过泛氧化塘(2)内廊道(4)的同时与布置在廊道(4)内的碳纤维生态基(5)接触,碳纤维生态基(5)平行于水流方向布置,下端载体两面四角处均匀分布多个浮子,生态基按需要密度悬挂在泛氧化塘(2)底部PVC管架(10)的小孔上,PVC管架(10)布置在支撑杆上,支撑杆固定在泛氧化塘(2)底泥中;
步骤3):通过碳纤维生态基(5)高效泛氧化塘(2)内的曝气系统(6)曝气供氧,每个泛氧化塘(2)的廊道(4)中段位置有曝气软管(9),曝气软管(9)布置方向垂直于河岸,每段软管之间距离为2-5m,曝气软管(9)另一端接风机供气;
步骤4):在水深30-90cm的水域,在生态基的PVC管架(10)间隙处的水域中种植浮叶植物;
步骤5):在碳纤维生态基(5)周围水体中定期投加微生物菌剂,与植物的耦合作用增强水质净化能力,经过净化的水质通过出水口(8)回到主河道中。
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