CN111875063B - 一种鳃耙式人工浮岛及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种鳃耙式人工浮岛及其应用方法。所述的鳃耙式人工浮岛由浮岛框架，鳃耙填料孔，鳃耙填料固定网，组合填料，种植孔，种植篮，挺水植物，浮岛和二沉池工作桥连接面及工作桥组成。新型浮岛内置鳃耙构型的填料区，增大与水的接触面积，所用填料能缓释碳源，提高反硝化效率。本发明将人工浮岛技术引入二沉池，将污水处理的生化处理技术与生态处理技术有机结合，为污水的原位深度处理提供了新思路。

Description

一种鳃耙式人工浮岛及其应用方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种二沉池尾水的原位深度处理，具体涉及一种鳃耙式人工浮岛及其应用方法，主要目的是通过设计一种新型的组合式多功能人工浮岛，进一步降低二沉池出水中有机物、氮和悬浮物等指标，同时实现美化污水处理厂的目的。

背景技术

污水处理厂二沉池出水水质达标率较低，尤其是硝酸盐指标，因为缺乏碳源无法进行完全的反硝化，若未经进一步的深度处理直接排放到地表水中会对地表水环境造成严重威胁，例如会导致受纳水体富营养化及赤潮等不利后果。目前已经用于处理二级出水的方法有物理化学法（混凝沉淀）、化学氧化法（臭氧氧化）、生物法（曝气生物滤池）和自然生态修复技术（人工湿地）。但这些方法依然存在药剂成本高，吸附剂要定期再生和更换，产生有毒副产物，膜污染和反应受pH值等因素限制，对水质有选择性，占地面积大等问题。

相比之下原位自然生态修复处理方法能耗低，成本低，便于操作和维护，符合现代水处理发展的需要，尤其是人工浮岛水处理技术在近些年备受关注，人工浮岛水处理技术是一种灵活性高，成本低，具有景观价值的生态修复技术。它是一种人与自然和谐相处的治污思路和技术路线，该技术利用植物净化水质，同时为高等水生动物提供良好的栖息地，增加了水体生物多样性，促进了生态恢复，在国内外有广阔的推广应用前景。但它也存在一些缺点，例如净化效率不理想，植物根部附着的微生物量有限，存在填料堵塞问题，以及在北方浮岛植物无法越冬。因此需要对该种方法进一步优化和改良，同时将浮岛技术与污水处理厂二沉池相结合，在进一步提高水质的同时达到景观效果。

本发明提供了一种新型的组合式多功能人工浮岛，浮岛内置鳃耙构型的填料区，增大与水的接触面积，增加微生物挂膜量，且该填料能原位缓释碳源，提高反硝化效率；且鳃耙填料孔的独特设计使鳃耙填料固定网在使用一段时间后可以调换位置，缓解堵塞问题；整体结构设计合理，安装简单快捷、可操作性强，便于维护。本发明将设计的人工浮岛技术引入二沉池，不占用额外的空间，通过将鳃耙结构的填料区与耐寒水生植物相结合，将污水处理的生化处理技术与生态处理技术有机结合，既能原位提高污水深度处理效果，同时又能在冬季也带来景观价值，美化环境。

发明内容

针对现有常规人工浮岛的技术缺陷，结合上述背景技术，本发明提供了一种鳃耙式人工浮岛及其应用方法。

本发明技术方案如下：

一种鳃耙式人工浮岛，其特征在于：人工浮岛由浮岛框架，鳃耙填料孔，鳃耙填料固定网，组合填料，种植孔，种植篮，挺水植物，浮岛，二沉池工作桥连接面和工作桥组成。浮岛框架上有定制的种植孔和鳃耙填料孔，将挺水植物种植在种植篮后置于种植孔，将组合填料填充于鳃耙填料固定网，在组合填料最上层种植挺水植物，然后将鳃耙填料固定网置于鳃耙填料孔，组成一个完整的鳃耙式人工浮岛。其中在浮岛框架中间为鳃耙填料孔和种植孔交错设置，污水经鳃耙填料区流经植物根部，再流经下一个鳃耙填料区，这样依次流过，每流过一次鳃耙填料区和植物根部，都经过一次过滤吸附和降解，构成一个多级过滤式污水深度处理模型。

所述浮岛框架由竹子、木材或废旧轮胎加工而成，其整体形状为扇形，用于辐流式二沉池，半径根据二沉池的实际尺寸做调整。

所述鳃耙填料孔形状的设计类似于鱼类的鳃耙系统，弧面可以增大与水流的接触面积。实际运行时，沿着浮岛框架与二沉池桥台的连接面设置平行排列的鳃耙填料孔，其中紧挨着上述连接面的第一排鳃耙填料孔弧口朝向上述连接面，离上述连接面最远一排的鳃耙填料孔的弧口朝向与第一排相反。由于实际运行时第一排鳃耙填料固定网比中间的更容易堵塞，最远一排最不易堵塞，因此使用一段时间后，利用机械起重器，将上述第一排和最远一排的鳃耙填料孔中的鳃耙填料固定网取出后交换位置，在水力剪切作用下可缓解填料堵塞问题，增加填料使用寿命。

所述种植孔的直径设置为30-60cm。

所述鳃耙填料固定网是由不锈钢、尼龙或各种工程塑料制成的柱状网，内部放置组合填料，包括下盘和盖子，方便后期更换填料。其高度设置为1-1.5m，弧边对应的边长为40-70cm，弧边对应的角度为90°。

所述的组合填料为组合填料，整体形状为球形，分为外部和内部：外部为多孔的球形壳，直径为4-10cm；内部包裹一层半碳化天然植物纤维，表面负载有可被微生物利用的缓释碳源，植物纤维里面包裹火山岩、无烟煤等比表面积大、机械强度大且易挂膜的填料，由此组合的球状填料和鳃耙填料固定网构成填料区。

所述的挺水植物可以为水生美人蕉、千屈菜、慈姑、风车草、西伯利亚鸢尾、菖蒲、羊蹄、水芹菜中的几种组合，其中西伯利亚鸢尾、菖蒲、羊蹄，水芹菜可以越冬，种植时可将越冬植物与其余植物搭配种植，可使二沉池水面上四季常青，达到景观效果；此外这些植物中既有景观作物，也有药用或食用作物。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明中的鳃耙人工浮岛中使用的鳃耙模型增大与水的接触面积，且利用种植孔与鳃耙填料孔错位排列的方式，形成多级过滤式污水处理模型，提高单位面积处理效率；浮岛框架上部分鳃耙填料孔弧口独特的对立设置，方便使用后期填料固定网调换位置，利用水力剪切减缓填料堵塞问题；填料区的组合填料可实现快速挂膜，提高污水中污染物的去除效率，且能缓释碳源，提高反硝化效率；填料网使用耐腐蚀材料，增加使用寿命；可实现原位深度处理，减少占地面积和建设投资费用；选取的挺水植物根部发达，既可以为微生物挂膜提供场所，同时增加水体溶解氧，且对环境有较好的耐受力；可越冬的挺水植物和其他挺水植物配种保证四季常青，且植物除了观赏价值还有经济价值；植物根部的微生物、填料区的微生物及植物生长吸收三者的协同作用，再配合上多级过滤鳃耙人工浮岛的独特设计，实现原位深度去除尾水中的污染物，同时使污水处理厂得到美化，植物香气也能遮盖水体的不良气味，有很强的实用性，为原位深度处理污水提供了新思路。

附图说明

图1为一种鳃耙式人工浮岛的立体示意图

图2为一种鳃耙式人工浮岛的剖面示意图

图3为一种鳃耙式人工浮岛的俯视示意图

附图标记

1-浮岛框架；2-种植孔；3-鳃耙填料孔；4-挺水植物；5-种植篮；6-鳃耙填料固定网；7-组合填料；8-浮岛和二沉池工作桥连接面；9-工作桥。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种鳃耙式人工浮岛，包括浮岛框架1，种植孔2，鳃耙填料孔3，挺水植物4，种植篮5，鳃耙填料固定网6，组合填料7，浮岛和二沉池工作桥连接处8及工作桥9。首先用竹子、木材或废旧轮胎加工制作浮岛框架1，浮岛框架1尺寸按照二沉池的实际尺寸具体设计。每个浮岛框架1上的种植孔2和鳃耙填料孔3的个数按照浮岛框架1的实际尺寸设计。将组合填料7置于鳃耙填料固定网6，填充密度为50-60% ，将挺水植物4种植在填料上端。同时选取培养好的挺水植物4移栽置种植篮5，以上所种植的挺水植物4是可越冬植物与其余植物搭配种植，然后将种好植物的种植篮5和鳃耙填料固定网6分别置于种植孔2和鳃耙填料孔3，此时一个完整的多级过滤的鳃耙式人工浮岛组装完成。将组装好的多级过滤的鳃耙式人工浮岛固定在二沉池水面，植物在水面以上，填料在水面以下，固定的位置刚好使人工浮岛能够顺着二沉池工作桥9转动而转动，运行一段时间后，填料和植物根部挂膜成功，且填料能够缓释碳源，可进一步原位去除二沉池尾水中的有机物、氮和悬浮物等，同时开花植物和常绿植物在二沉池水面形成水上花园，遮盖不良气味，增加景观效果和经济价值。

实施例1

采用本发明的多级过滤的鳃耙人工浮岛对某辐流式二沉池尾水进行原位处理，二沉池直径为10m，有效水深3m。建立半径为3m的直角扇形鳃耙人工浮岛，鳃耙填料网设置高度为1.2m，其弧线对应的直角边为60cm，共设置16个鳃耙填料孔；种植孔直径设置为50cm，共设置14个种植孔。鳃耙填料孔和种植孔交错排列。选取的挺水植物为黄花鸢尾、慈姑、风车草、羊蹄，水芹菜。组合填料的直径为8cm，每个鳃耙填料网填料的填充密度为60%。运行15天后，填料表面成功挂膜，继续运行至一个月，植物根部也成功挂膜，出水水质稳定，能够达到排放标准，监测数据见表1。

表1 为实施例1的监测数据

实施例2

采用本发明的多级过滤的鳃耙人工浮岛对某市政污水处理厂二沉池尾水进行原位处理，二沉池直径为12m，有效水深2.5m。建立半径为4.5m的直角扇形鳃耙人工浮岛，鳃耙填料网设置高度为1m，其弧线对应的直角边为50cm，共设置45个鳃耙填料孔；种植孔直径设置为50cm，共设置35个种植孔。鳃耙填料孔和种植孔交错排列。选取的挺水植物为水生美人蕉、千屈菜、黄花鸢尾、慈姑、菖蒲、西伯利亚鸢尾，水芹菜。组合填料的直径为6cm，每个鳃耙填料网填料的填充密度为50%。运行17天后，填料表面成功挂膜，继续运行至一个月，植物根部也成功挂膜，出水水质稳定，能够达到排放标准，监测数据见表2。

表2 为实施例2的监测数据

实施例3

采用本发明的多级过滤的鳃耙人工浮岛对某污水处理厂二沉池尾水进行原位处理，二沉池直径为15m，有效水深3.5m。建立半径为5m的直角扇形鳃耙人工浮岛，鳃耙填料网设置高度为1.5m，其弧线对应的直角边为65cm，共设置42个鳃耙填料孔；种植孔直径为60cm，共设置30个种植孔。鳃耙填料孔和种植孔交错排列。选取的挺水植物为水生美人蕉、千屈菜、黄花鸢尾、慈姑、菖蒲、西伯利亚鸢尾，水芹菜。组合填料的直径为8cm，每个鳃耙填料网填料的填充密度为55%。运行15天后，填料表面成功挂膜，继续运行至一个月，植物根部也成功挂膜，出水水质稳定，能够达到排放标准，监测数据见表3。

表3 为实施例3的监测数据

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (6)

1.一种鳃耙式人工浮岛的运行方法，其特征在于：所述的人工浮岛由浮岛框架(1)，种植孔(2)，鳃耙填料孔(3)，挺水植物(4)，种植篮(5)，鳃耙填料固定网(6)，组合填料(7)，浮岛和二沉池工作桥连接面(8)及工作桥(9)组成；将挺水植物(4)种植在种植篮(5)后置于种植孔(2)，将组合填料(7)填充于鳃耙填料固定网(6)中，在组合填料(7)最上层种植挺水植物(4)，然后将鳃耙填料固定网(6)置于鳃耙填料孔(3)；所述的鳃耙填料孔(3)具有弧面；

沿着择浮岛框架(1)与二沉池桥台连接面(8)设置平行排列的鳃耙填料孔，其中紧挨着所述连接面(8)的第一排鳃耙填料孔弧口朝向所述的连接面(8)，离所述连接面(8)最远一排的鳃耙填料孔的弧口朝向与第一排相反；

浮岛框架(1)顺着工作桥(9)转动而转动；使用一段时间后，利用机械起重器，将所述的第一排和最远一排的鳃耙填料孔(3)中的鳃耙填料从固定网(6)中取出后交换位置。

2.如权利要求1所述的鳃耙式人工浮岛的运行方法，其特征在于：浮岛框架(1)由竹子、木材或废旧轮胎加工而成，其整体形状为扇形。

3.如权利要求1所述的鳃耙式人工浮岛的运行方法，其特征在于：种植孔(2)的直径为30-60cm；种植孔(2)与鳃耙填料孔(3)在浮岛框架(1)上交错设置。

4.如权利要求1所述的鳃耙式人工浮岛的运行方法，其特征在于：鳃耙填料固定网(6)是由不锈钢、尼龙或工程塑料制成的柱状网，包括下盘和盖子，内部放置组合填料(7)；固定网(6)的高度为1-1.5m，弧边对应的边长为40-70cm，弧边对应的角度为90°。

5.如权利要求4所述的鳃耙式人工浮岛的运行方法，其特征在于：组合填料(7)的整体形状为球形，分为外部和内部：外部为多孔的球形壳，直径为4-10cm；内部包裹一层半碳化天然植物纤维，表面负载有可被微生物利用的缓释碳源；所述的天然植物纤维里面包裹填料。

6.如权利要求1所述的鳃耙式人工浮岛的运行方法，其特征在于：挺水植物(4)为水生美人蕉、千屈菜、慈姑、风车草、西伯利亚鸢尾、菖蒲、羊蹄、水芹菜中的几种的组合。

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