CN111675353A - 一种基于生物基网水体原位净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生物基网水体原位净化系统，属于水体净化技术领域。针对现有技术中水体净化效果差且成本高的问题，本发明提供一种基于生物基网水体原位净化系统，它包括设置在水中的生态围隔，生态围隔内设置有浮岛和微生物附着基，所述微生物附着基包括从上到下依次设置的浮球I、立体基膜和加气混凝土块，浮球、立体基膜和加气混凝土块均设置在绳索上，绳索的底部设置有使得微生物附着基在水中保持平衡的配重件。本发明通过浮岛和微生物附着基双重作用吸收水体中的氮和磷，同时有效降解水体中的BOD，使得水质指标得到有效改善，整体结构简单，运行可靠，减小运行及建设成本，湖面或河面的景观性好，具有较高的环境效益和社会效益。

Description

一种基于生物基网水体原位净化系统

技术领域

本发明属于水体净化技术领域，更具体地说，涉及一种基于生物基网水体原位净化系统。

背景技术

目前，城市河流污染的防治受到了政府和公众越来越多的关注和重视，有部分水体因生活、生产污水流入造成水体黑臭，必须及时加以治理，而生物膜法是处理轻度污染水体的理想方法，它具有抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、经济性能好、无二次污染等优点。在利用生物膜法处理污染水体时可采用旁路处理系统或原位处理系统等方式：污染水体旁路处理系统是在河岸带上建设处理系统，将河水分流其中进行处理的方法，旁路处理方法不影响河道的航运功能，但处理系统建设费用大，需占用较多的河岸带土地；污染水体原位处理系统是在河道内建设污水处理系统，沿程进行河水净化的处理方法；原位处理方法是一种耗资小、不占用河岸带土地的生物强化净化方法，在土地资源紧缺的城市更具优越性；但是原位处理方法净化效果并不非常理想，并且在河道内排布杂乱，景观性较差。

针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号CN201621418143.5，公开日为2017年07月25日，该专利公开了一种景观水体的漂浮式生物栅净化装置，包括漂浮装置、连接装置和生物栅装置，漂浮装置设于水面上，生物栅装置设于水面下，漂浮装置下端中部和生物栅装置上端中部设有连接装置。通过植物、动物、微生物协同作用达到净化水体的效果。该专利不足之处在于：稳定性较差、不适应于中度及重度污染水体的治理、净化效果较低。

又如中国专利申请号CN201520703946.4，公开日为2016年01月27日，该专利公开了一种河道净化生物栅装置，包括用于固定在河道某固定位置的固定框、曝气装置、污水净化装置，污水净化装置设置在固定框内，浮于水面上或沉于水面下，曝气装置设置在固定框下方，所述的污水净化装置包括水植物、种植篮、浮岛台，固定框具有浮力，并套设在导杆上，并与导杆相对移动配合，浮岛台与固定框联动连接，种植篮固定在浮岛台上，植物种植在种植篮内。该专利的不足之处在于：利用曝气技术与水生植物修复技术净化水体，单个装置成本较高，净化效果较低、后期维护成本高。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中水体净化效果差且成本高的问题，本发明提供一种基于生物基网水体原位净化系统。本发明通过浮岛和微生物附着基双重作用吸收水体中的氮和磷，同时有效降解水体中的BOD，使得水质指标得到有效改善，整体结构简单，运行可靠，减小运行及建设成本，湖面或河面的景观性好，具有较高的环境效益和社会效益。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于生物基网水体原位净化系统，包括设置在水中的生态围隔，生态围隔内设置有浮岛和微生物附着基，所述微生物附着基包括从上到下依次设置的浮球I、立体基膜和加气混凝土块，浮球I、立体基膜和加气混凝土块均设置在绳索上，绳索的底部设置有使得微生物附着基在水中保持平衡的配重件。整体结构简单，运行可靠，减小运行及建设成本，湖面或河面的景观性好，具有较高的环境效益和社会效益。

更进一步的，所述立体基膜与加气混凝土块之间设置有垫片。使得立体基膜与加气混凝土块彼此之间相互独立，互不干扰。

更进一步的，绳索上设置有若干个加气混凝土块，相邻两个加气混凝土块之间设置有软管。软管起到加固加气混凝土块的作用，避免加气混凝土块受到水流冲击发生移动或晃动。

更进一步的，所述配重件为钢渣生态混凝土。保证一定重量的同时具有一定的净化作用。

更进一步的，所述生态围隔包括若干根固定在水中的钢管，若干根钢管围成的区域内设置有尼龙网，尼龙网通过尼龙绳固定在钢管上。结构简单，易于安装和拆卸。

更进一步的，所述尼龙网上设置有若干个浮球II。增大生态围隔的浮力。

更进一步的，所述钢管为镀锌钢管。耐磨损能力强，使用寿命长。

更进一步的，所述生态围隔还包括石笼，所述石笼设置在生态围隔的底部。石笼对生态围隔中的钢管起到进一步加固作用，保证整个生态围隔的稳定性能。

更进一步的，浮岛上种植有水生植物，所述水生植物为圆币草、粉绿狐尾藻和水葫芦中的一种或多种的组合。此类水生植物能够产生大量的原生氧，促进氮的硝化/反硝化作用及磷的沉降，净化效果良好。

更进一步的，绳索为聚乙烯绳。聚乙烯绳耐磨损、耐冲击、耐低温、耐腐蚀。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过在生态围隔内设置有浮岛和微生物附着基，通过浮岛上的水生植物初步吸收水体中的氮和磷，再通过微生物附着基进一步对水体中的氮磷含量进行去除，使得水质指标得到有效改善，微生物附着基外观上类似于仿生水草，微生物附着基的大量布置可以构建“仿生式水下森林”，增加水体透明度，自身能够形成良好的自净体系；整个系统去除氮和磷的效率得到极大的提高同时有效降解水体中的BOD，整体结构简单，运行可靠，减小运行及建设成本，湖面或河面的景观性好，具有较高的环境效益和社会效益；

(2)本发明微生物附着基采用立体基膜和加气混凝土块结合的方式，因考虑到加气混凝土块后期吸水，重量增加导致下沉，所以将加气混凝土块放置在立体基膜的下方；立体基膜同步反硝化效果好，脱氮能力强，氮去除率达80％～90％，同时加气混凝土块本身具有吸附磷的功能，可以降低污水中的总磷含量，总磷去除率达60％以上，二者结合具有较高的水体净化能力，并且在立体基膜的顶端设置有浮球I，浮球I的设置使得微生物附着基既能够处于水体的表面又可以随着水流方向灵活摆动，降低水流对微生物附着基的冲击力；

(3)本发明在立体基膜与加气混凝土块之间设置有垫片，垫片的材质为镀锌钢，耐腐蚀能力较强，垫片的设置有效避免加气混凝土块随着水流的冲击向上滑动；同时相邻两个加气混凝土块之间设置有软管，软管起到加固加气混凝土块的作用，避免加气混凝土块受到水流冲击发生移动或晃动，保证加气混凝土块的正常工作；

(4)本发明采用钢渣生态混凝土为配重件，钢渣生态混凝土是由集料、胶结料、水、高分子添加剂、微生物、培养基制备而成，钢渣生态混凝土设置在绳索的底部既能使整个微生物附着基不浮在水面，被放置在水体中适当的位置，又可以消解底泥，减少水体中的污泥产生量，净化水体；

(5)本发明生态围隔采用若干个镀锌钢管作为骨架，尼龙网作为网面，且尼龙网通过尼龙绳固定在镀锌钢管上，使得整个生态围隔具有一定的强度和稳定性能，再用尼龙绳将浮球II串联后绑扎设置在尼龙网上，增加生态围隔上部浮力；镀锌钢管具有一定强度的同时具有较高的耐腐蚀能力；并且镀锌钢管底端打入水体底部1.0～1.5m，打入水体太深或太浅均不利于生态围隔的稳定与使用；

(6)本发明在生态围隔的底部还设置有石笼，生态围隔的设置对微生物附着基起到一个拦截固定作用，避免水流过大对微生物附着基产生较大的冲击力将微生物附着基冲散或冲击到别处，同时石笼的设置对生态围隔中的钢管起到进一步固定作用，保证生态围隔整体的稳定性能；将生物附着基中的绳索采用聚乙烯绳，聚乙烯绳具有耐磨损、耐冲击、耐低温、耐腐蚀的优点。

附图说明

图1为本发明微生物附着基的结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为图2中A-A方向视图。

图中：1、浮球I；2、立体基膜；3、垫片；4、加气混凝土块；5、绳索；6、软管；7、钢渣生态混凝土；8、生态围隔；9、水生植物；10、浮岛；11、浮球II；12、石笼；13、钢管；14、尼龙绳；15、微生物附着基；16、尼龙网。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种基于生物基网水体原位净化系统，包括设置在水中的生态围隔8，生态围隔8内设置有浮岛10和微生物附着基15，浮岛10既能够净化水体，又能够起到很好的景观效果；所述微生物附着基15包括从上到下依次设置的浮球I1、立体基膜2和加气混凝土块4，浮球I1、立体基膜2和加气混凝土块4均设置在绳索5上，在此值得说明的是因加气混凝土块4在水体净化过程中会吸水，导致加气混凝土块4的重量增加下沉，因此将加气混凝土块4设置在立体基膜2的下方，保证整个微生物附着基能够稳定的工作，避免加气混凝土块4设置在立体基膜2的上方由于加气混凝土块4后期吸水下沉损坏立体基膜2。具体的，所述绳索5为聚乙烯绳，聚乙烯绳起到连接浮球I1、立体基膜2和加气混凝土块4的作用，并且聚乙烯绳具有耐磨损、耐冲击、耐低温、耐腐蚀的优点；所述立体基膜2为外圈直径D＝10-15cm的组合填料，其结构是将醛化纤维或涤纶丝压在双圈大塑料环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈的雪花状塑料枝条，可以挂膜，增大了填料的比表面积，有利于微生物的大量附着生长，使水中有机物得到高效处理，立体基膜2的生物膜较薄，可以增加生物膜中微生物数量，挂膜量高达15～20g/L，是传统填料的5～6倍，更高的有机负荷；比传统活性污泥法污泥减量40％以上；同步反硝化效果好，脱氮能力强，氮去除率达80％～90％；所述立体基膜2设置有若干个，若干个立体基膜2在聚乙烯绳上呈等间距设置，在本实施中，相邻两个立体基膜2之间的距离为10cm，这距离使得立体基膜2不易堵塞，挂膜迅速，不粘连结团；并且在最上方的立体基膜2顶端设置有浮球I1，浮球I1选用直径为5cm的浮球，增大整个微生物附着基15的浮力，既可以使微生物附着基15的顶部处于水体的表面，又可随水流方向灵活摆动，降低了水流对微生物附着基15的冲击；同时本实施中的加气混凝土块4形状为长方体，大小尺寸近似为砖块，是一种轻质多孔的新型材料，加气混凝土块4表面和内部有大量的气泡孔洞，极大的提高了填料的比表面积，为微生物的附着生长提供了适宜的环境，污水通过加气混凝土块4过滤，拦截排除固体颗粒物，附着的微生物对有机营养物进行吸附、兼氧水解，降解有机物或转化成为微生物组分，从而降低水体中的BOD；同时加气块混凝土块4本身具有吸附磷的功能，可以降低污水中的总磷含量。绳索5的底部设置有使得微生物附着基15在水中保持平衡的配重件，在本实施中所述配重件为钢渣生态混凝土7，钢渣生态混凝土7系在绳索5底部沉入水底，钢渣生态混凝土7是由集料、胶结料、水、高分子添加剂、微生物、培养基制备而成，既能使整个微生物附着基15不浮在水面，被放置在水体中适当的位置，又可以消解底泥，减少水体中的污泥产生量，净化水体。其它能够使得微生物附着基15在水中保持平衡的配重件均可使用在本发明中。

本发明所述的基于生物基网水体原位净化系统控制悬浮性藻类的原理：所述的微生物附着基15可以从水中吸附更多的营养物质，水中营养物质减少从而使浮游藻类在生存竞争中处于不利地位，导致藻类不能正常生长、繁殖直至消亡；

去除有机物的原理：所述的立体基膜2其环状纤维构成放射状结构可以增加表面积，利于各种微生物生长繁殖；所述的加气混凝土块4，本身具有吸附磷的功能，可以降低水体中的总磷含量，总磷去除率达60％以上；其表面和内部有大量的气泡孔洞，极大的提高了填料的比表面积，为微生物的附着生长提供了适宜的环境，有效拦截排除固体颗粒物，延长使用寿命；两者附着的微生物对有机营养物进行吸附、生物氧化，最终将有机物分解或转化为微生物组分，从而降低水体中的BOD；

去除磷的原理：所述的加气混凝土块4，一方面材质本身具有吸附磷的功能，另一方面表面的微生物通过矿化作用可以降低污水中的总磷含量；所述的浮岛10中植物能够吸收磷并产生大量的原生氧，长久保持水体溶氧状态，抑制底泥再悬浮及磷营养盐释放，促进磷的沉降；

去除氮的原理：所述的微生物附着基15，其表层的微A/O环境及微孔结构，为硝化、反硝化细菌以及藻类生长创造适宜的条件，最终通过藻类的代谢合成和各种菌类的氨化、硝化、反硝化作用降低水中的总氮；

去除悬浮物的原理：所述的微生物附着基15的外观上类似于仿生水草，其水草型的设计能够营造平缓的水力环境，加速悬浮物沉淀；其次悬浮物再与微生物附着基15的碰撞促使其充分沉降；最后，微生物附着基15表面的生物絮凝作用，使悬浮物被吸附最终随生物膜脱落降至水底，微生物附着基15可以在生态围隔8中大量布置，增加水体透明度，在水体中不仅能形成良好的自净体系，还满足了景观美的需求。

本发明通过在生态围隔8内设置有浮岛10和微生物附着基15，通过浮岛10上的水生植物9初步吸收水体中的氮和磷，同时水生植物9的根系具有吸附悬浮物的作用，能使水体透明度大幅度提高，并对藻类有很好的抑制效果；再通过微生物附着基15进一步对水体中的氮磷含量进行去除，使得水质指标得到有效改善，整体结构简单，运行可靠，减小运行及建设成本，湖面或河面的景观性好，具有较高的环境效益和社会效益。

实施例2

基本同实施例1，具体的，在本实施中所述立体基膜2与加气混凝土块4之间设置有垫片3，所述垫片3的材质为镀锌钢，强度高的同时具有较高的耐腐蚀能力，垫片3置于立体基膜2与加气混凝土块4之间的衔接处，对加气混凝土块4起到限位作用，避免加气混凝土块4受到较大水流冲击时在绳索5上向上移动影响立体基膜2的空间；更进一步的，绳索5上设置有若干个加气混凝土块4，相邻两个加气混凝土块4之间设置有相等长度的软管6，等长软管6的设置使得若干个加气混凝土块4在绳索5上呈等间距设置。所述软管6的材质为塑料，成本低且使用方便，软管6的设置对相邻两个加气混凝土块4起到固定限位作用，避免相邻两个加气混凝土块4受到水流冲击相互靠近，影响水体净化效果，同时避免加气混凝土块4受到水流冲击发生移动或晃动，保证加气混凝土块4的正常工作。

实施例3

基本同实施例2，在本实施中所述生态围隔8包括若干根固定在水中的钢管13，若干根钢管13围成的区域内设置有尼龙网16，尼龙网16通过尼龙绳14固定在钢管13上，若干个钢管13作为生态围隔8的骨架，形成生态围隔8的框架结构，同时尼龙网16作为网面设置在框架结构内，尼龙网16通过尼龙绳14固定在钢管13上，使得整个生态围隔8具有较高的强度和稳定性能，再用尼龙绳14将浮球II11串联后绑扎设置在尼龙网16上，浮球II11选用直径为10cm的浮球，增加生态围隔8上部浮力；优选的，所述钢管13为镀锌钢管，规格为DN40，壁厚2mm，具有较高强度的同时具有较高的耐腐蚀性能，增加钢管13的使用寿命；并且镀锌钢管的底部插入水底部1.0～1.5m，插入太浅则使得整个生态围隔8强度不够，遇到较大水流冲击时钢管13易发生松动；插入太深则增加钢管13的长度，成本增加；镀锌钢管的顶部高出常水位0.2m，起到固定作用。

同时在本实施中，浮岛10是由HDPE网加UPVC管制成，网孔直径为10mm，UPVC管作浮岛10的框架主体，HDPE网作为网面，结构简单，制作方便，使得浮岛10具有较高的稳定性能；浮岛10上种植有水生植物9，所述水生植物9为圆币草、粉绿狐尾藻和水葫芦中的一种或多种的组合，此类水生植物9能够吸收氮磷等物质，并产生大量的原生氧，长久保持水体溶氧状态；改变水体氮磷营养盐循环模式，抑制底泥再悬浮及氮磷营养盐释放，促进氮的硝化/反硝化作用及磷的沉降；值得说明的是此类水生植物9宜在气温适宜时栽植，到货植物需进行遮阳、通风、洒水或河内养护，水生植物9种植后，应根据生长存活情况及时修剪、补种、维护，进而保证水生植物9能够正常生长起到吸收水体中的氮和磷，降低水体中氮磷含量的作用。

更进一步的，所述生态围隔8的底部还设置有石笼12，石笼12设置在水底部，生态围隔8的设置对微生物附着基16起到一个拦截固定作用，避免水流过大对微生物附着基15产生较大的冲击力将微生物附着基15冲散或冲击到别处，同时石笼12的设置对生态围隔8中的钢管13起到进一步固定作用，保证生态围隔8整体的稳定性能；具体的，石笼12在进行安装前需先检验是否符合设计的要求，石笼12内部宜选择粒径较大、表面较为光滑的石料进行摆放。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于生物基网水体原位净化系统，包括设置在水中的生态围隔(8)，生态围隔(8)内设置有浮岛(10)和微生物附着基(15)，其特征在于：所述微生物附着基(15)包括从上到下依次设置的浮球I(1)、立体基膜(2)和加气混凝土块(4)，浮球I(1)、立体基膜(2)和加气混凝土块(4)均设置在绳索(5)上，绳索(5)的底部设置有使得微生物附着基(15)在水中保持平衡的配重件。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：所述立体基膜(2)与加气混凝土块(4)之间设置有垫片(3)。

3.根据权利要求2所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：绳索(5)上设置有若干个加气混凝土块(4)，相邻两个加气混凝土块(4)之间设置有软管(6)。

4.根据权利要求1所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：所述配重件为钢渣生态混凝土(7)。

5.根据权利要求1所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：所述生态围隔(8)包括若干根固定在水中的钢管(13)，若干根钢管(13)围成的区域内设置有尼龙网(16)，尼龙网(16)通过尼龙绳(14)固定在钢管(13)上。

6.根据权利要求5所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：所述尼龙网(16)上设置有若干个浮球II(11)。

7.根据权利要求5所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：所述钢管(13)为镀锌钢管。

8.根据权利要求7所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：生态围隔(8)还包括石笼(12)，所述石笼(12)设置在生态围隔(8)的底部。

9.根据权利要求1或5所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：浮岛(10)上种植有水生植物(9)，所述水生植物(9)为圆币草、粉绿狐尾藻和水葫芦中的一种或多种的组合。

10.根据权利要求1所述的一种基于生物基网水体原位净化系统，其特征在于：绳索(5)为聚乙烯绳。

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