CN112897812A - 一种基于促进微生物反应的生态截污池及净化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于促进微生物反应的生态截污池及净化系统，属于环境工程水处理技术领域。它沿从上到下的方向上，依次设有氮磷吸收单元、微生物单元和过滤单元，所述氮磷吸收单元可吸收氮磷并向微生物单元提供氧气，截污池中的溶解氧含量为2.2mg/L～4.0mg/L；所述微生物单元可在有氧条件下进行硝化反应，内部微生物在厌氧条件下进行反硝化作用；所述过滤单元包括第三过滤区，所述第三过滤区沿雨水流动方向上的长度为120cm～140cm，其渗透系数为0.5m/d～1m/d。本发明能够增强截流沟系统对面源污染的生态截留和修复的作用，可极大地截留雨水中携带的TSS、TN、TP等污染物质，进行生态原位修复，从而减少进入水体的污染负荷。
Description
技术领域
本发明属于环境工程水处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于促进微生物反应的生态截污池及净化系统。
背景技术
进入21世纪以后，我国城市化发展越来越快，随着城市规模不断扩大，市政雨水管网也越来越完善，但是通常城市雨污管网是分开设计，污水直接进入污水处理厂处理后再排放，而雨水则是汇入市政总管网线，然后排入河道，沟渠等，且由于城市内河河水流速低，旱季水量小，因此极易造成城市内河水质变差，这直接导致了一系列的河道水环境问题，主要表现为雨季雨水直接排入河道导致河道内水质受到污染，且城市容易发生内涝，旱季时河道内水量较少水质恶化，因此在一定程度上河道及周边水生态受到一定程度的破坏并且危害城市饮用水安全。
经检索，中国发明专利CN212356918U公开了一种用于环保领域的河流循环净化装置，提具体公开了依次设置的植物培养池、沉淀池、过滤池、和微生物池；所述植物培养池，用于通过植物对河流内的杂质进行初步过滤；所述沉淀池，用于沉淀从植物培养池过滤过的河流内的杂质；所述过滤池，用于对从沉淀池流入的河水进行过滤；所述微生物池，用于用微生物对从过滤池流入的河水进行净化。该装置虽然能够通过植物培养池和微生物池来净化河流，但是并未涉及如何合理控制微生物或植物对河流的净化效果，仅仅依靠微生物或植物的自养行为很难保证该装置的长期净化效果。
因此，目前亟需设计一种能够有效促进和维持微生物或植物对雨水或河水等污水净化效果的装置或方法。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中的净化装置对污水的长期净化效果较差的问题，本发明提供一种基于促进微生物反应的生态截污池及净化系统；通过在生态截污池内合理设置氮磷吸收单元、微生物单元和过滤单元，促进生态截污池及净化系统中的微生物反应，从而有效解决污水的长期净化效果较差的问题。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种基于促进微生物反应的生态截污池，其可以处理三种情况的污水，如雨水、河水和坡面流入的污水；沿污水流动方向上，即从上到下的方向上，依次设有氮磷吸收单元、微生物单元和过滤单元，所述氮磷吸收单元可向微生物单元提供氧气，截污池中的溶解氧含量为2.2mg/L～4.0mg/L；所述微生物单元可在有氧条件下进行硝化反应；所述过滤单元包括第三过滤区，所述第三过滤区沿污水流动方向上的长度为120cm～140cm，其渗透系数为0.5m/d～1m/d。
优选地，所述过滤单元沿雨水流动方向上依次包括第一过滤区、第二过滤区和第三过滤区；所述第一过滤区沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为20m/d～30m/d；所述第二过滤区沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为10m/d～20m/d。
优选地，还包括浮板；所述氮磷吸收单元为绿狐尾藻，绿狐尾藻种植在浮板上方；所述微生物单元为生物填料，生物填料悬挂在浮板下方。
优选地，所述生物填料包括好氧区和厌氧区；其中好氧区设置于生物填料的外部，好氧区中的微生物可进行硝化反应产生硝态氮；厌氧区设置于生物填料的内部，厌氧区中的微生物可对好氧区中产生的硝态氮进行反硝化处理。
优选地，所述生物填料的悬挂密度为12根/m2～16根/m2。
优选地，所述绿狐尾藻的种植密度为50株/m2～60株/m2。
本发明还提供一种净化系统，包括截污单元，所述截污单元为权利要求1～6任一项所述的生态截污池；所述截污单元设于处理河道中，所述处理河道设置于河岸边；所述处理河道底部设有出水口，出水口通过管道与河流相连，所述管道上设有闸门。
优选地，所述处理河道为连续的蜿蜒形，沿河流方向设置。
优选地，所述处理河道靠近河流的一侧设有河道下护坡，远离河流的一侧设有河道上护坡；所述河道上护坡、处理河道和河道下护坡的高度依次降低。
优选地，所述河道上护坡、处理河道和河道下护坡的表面设有护坡植被，所述护坡植被包括藨草、芦苇、香蒲、灯心草、菖蒲、莎草中的一种或者多种，其种植密度为50株/m2～60株/m2。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明一种基于促进微生物反应的生态截污池，沿从上到下的方向上，依次设有氮磷吸收单元、微生物单元和过滤单元，所述氮磷吸收单元可向微生物单元提供氧气，截污池中的溶解氧含量为2.2mg/L～4.0mg/L；所述微生物单元可在有氧条件下进行硝化反应；所述过滤单元包括第三过滤区，所述第三过滤区沿雨水流动方向上的长度为120cm～140cm，其渗透系数为0.5m/d～1m/d；通过上述设置，在渗透系数为0.5m/d～1m/d的第三过滤区的作用下，既能够保阻挡粒径较小的杂质颗粒，又能够增加雨水或河水在生态截污池中的水力停留时间，使得氮磷吸收单元充分吸收氮磷等元素，从而改善微生物单元的硝化反应提供氧气的效果，进一步提升截污池中的溶解氧含量，促进雨水或河水中氮元素的吸收，提升长期净化效果。
(2)本发明一种基于促进微生物反应的生态截污池，所述过滤单元沿雨水流动方向上依次包括第一过滤区、第二过滤区和第三过滤区；所述第一过滤区沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为20m/d～30m/d；所述第二过滤区沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为10m/d～20m/d；通过上述设置，可以保证雨水或河水缓慢进入生态截污池中，将其中的杂质颗粒层层分级，避免大颗粒对第三过滤区进行阻塞，从而增加雨水或河水在过滤单元中的停留时间，提升截污池中的溶解氧含量，促进微生物反应的进行。
(3)本发明还提供一种净化系统，包括截污单元，所述截污单元为本发明中的生态截污池；所述截污单元设于处理河道中，所述处理河道设置于河岸边；所述处理河道底部设有出水口，出水口通过管道与河流相连，所述管道上设有闸门；通过上述设置，即可以将雨水通过地表径流进入处理河道中进行净化，避免雨水直接进入河流中导致河面高涨和造成污染，也可以在河面较高时将河流引入处理河道中进行净化，从而达到雨水和河水多元净化的效果；在雨水或河水经过净化之后可以存储在处理河道中，在旱季时可以通过打开闸门将净化后的净水引入河流中净化河流，既能解决干旱问题，又能将污水回收利用。
附图说明
图1为本发明的生态截污池和净化系统的剖视图；
图2为本发明的一种净化系统的俯视图。
图中：
100、氮磷吸收单元；120、浮板；
200、微生物单元；
300、过滤单元；301、第一过滤区；302、第二过滤区；303、第三过滤区；340、出水口；
400、管道；
500、处理河道；
600、河道下护坡；
700、河道上护坡；
800、护坡植被。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。
实施例1
本实施例的一种基于促进微生物反应的生态截污池，如图1所示，沿从上到下的方向上，依次设有氮磷吸收单元100、浮板120、微生物单元200和过滤单元300，所述氮磷吸收单元100可向微生物单元200提供氧气，截污池中的溶解氧含量为2.2mg/L～4.0mg/L；所述微生物单元200可在有氧条件下进行硝化反应；所述过滤单元300沿雨水流动方向上依次包括第一过滤区301、第二过滤区302和第三过滤区303；所述第一过滤区301沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为20m/d～30m/d，所述第二过滤区302沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为10m/d～20m/d，所述第三过滤区303沿雨水流动方向上的长度为120cm～140cm，其渗透系数为0.5m/d～1m/d，在三个过滤区的作用下，可以保证雨水或河水缓慢进入生态截污池中，将其中的杂质颗粒层层分级，避免大颗粒对第三过滤区303进行阻塞，从而增加雨水或河水在过滤单元300中的停留时间，提升截污池中的溶解氧含量，促进微生物反应的进行。经过上述设置，既能够保阻挡粒径较小的杂质颗粒，又能够增加雨水或河水在生态截污池中的水力停留时间，使得氮磷吸收单元100充分吸收氮磷等元素，从而为微生物单元200的硝化反应提供氧气，提升截污池中的溶解氧含量，促进雨水或河水中氮元素的吸收，提升长期净化效果。
需要说明的是，本实施例中的氮磷吸收单元100为绿狐尾藻，绿狐尾藻种植在浮板120上方；所述微生物单元200为生物填料，生物填料悬挂在浮板120下方，由于生物填料上附着大量微生物，因此可通过硝化作用和反硝化作用消除雨水和河水中的氮磷等污染物；所述生物填料包括好氧区和厌氧区；其中好氧区设置于生物填料的外部，好氧区中的微生物可进行硝化反应产生硝态氮；厌氧区设置于生物填料的内部，厌氧区中的微生物可对好氧区中产生的硝态氮进行反硝化处理，将雨水或河流中的氮元素转化为氮气去除；其中绿狐尾藻的种植密度为50株/m2～60株/m2；生物填料的悬挂密度为12根/m2～16根/m2。
另外，本实施例中的第一过滤区301选择碎石层，由于碎石层的空隙较大，污水会匀速渗透，延缓其经过生态截污池的时间，并截取较大的杂质；第二过滤区302选择卵石层，卵石层中卵石的直径为3-8cm；第三过滤层303选择细砂层或土壤层，为保证其渗透系数的稳定性，需要定期松动细砂层和土壤层，以保持良好的渗水性。
本实施例还提供一种净化系统，如图1和2所示，包括截污单元，所述截污单元为以上所述的生态截污池；所述截污单元设于处理河道500中，本实施例中的处理河道500为连续的蜿蜒形，沿河流方向设置于河岸边；所述处理河道500底部设有出水口340，出水口340通过管道400与河流相连，所述管道400上设有闸门；通过上述设置，即可以将雨水通过地表径流进入处理河道500中进行净化，避免雨水直接进入河流中导致河面高涨和造成污染，也可以在河面较高时将河流引入处理河道500中进行净化，从而达到雨水和河水多元净化的效果；在雨水或河水经过净化之后可以存储在处理河道500中，在旱季时可以通过打开闸门将净化后的净水引入河流中净化河流，既能解决干旱问题，又能将污水回收利用。
另外，所述处理河道500靠近河流的一侧设有河道下护坡600，远离河流的一侧设有河道上护坡700；所述河道上护坡700、处理河道500和河道下护坡600的高度依次降低，本实施例中的护坡外表面是由砖、石、混凝土砌块、现浇混凝土等材料形成网格，在网格内填充河道整治时所挖掘的土方形成如图2所示的河道下护坡600，然后沿着河道下护坡600远离河流的一侧进行挖掘，于河道上护坡700底端形成蜿蜒形的处理河道500；所述河道上护坡700、处理河道500和河道下护坡600的表面设有护坡植被800，所述护坡植被800包括藨草、芦苇、香蒲、灯心草、菖蒲、莎草中的一种或者多种，其种植密度为50株/m2～60株/m2。
综上，本发明实施例提供的净化系统，对雨水径流或河水带来的污染截流及生态修复流程如下：雨水地表径流或河水通过护坡植被800流进处理河道500中，在处理河道500中，依次流过本发明生态截污池中的氮磷吸收单元100、浮板120、微生物单元200和过滤单元300，最后经管道400排入河流中，其中雨水的流动方向即为沿图1中箭头所示的方向，最终完成污水的净化。
本发明的生态截污池和净化系统将滞留作用以及生物修复功能进行结合，形成具备较强生态修复能力的植物-微生物群落，因此对雨水径流中的悬浮物(SS)、COD、氨氮、总磷具有明显的去除效果，其检测结果如表1所示：
表1、实施例1的净化系统对雨水处理前后的悬浮物(SS)、COD、氨氮、总磷浓度
对比例1
本对比例提供一种生态截污池和净化系统，其与实施例1的实施方式基本相同，其区别主要在于：浮板120的下方不悬挂生物填料，该系统中的溶解氧含量为2mg/L～4mg/L，其检测结果如表2所示：
表2、对比例1的净化系统对雨水处理前后的悬浮物(SS)、COD、氨氮、总磷浓度
对比例2
本对比例提供一种生态截污池和净化系统，其与实施例1的实施方式基本相同，其区别主要在于：第三过滤区303的渗透系数为K＞1m/d，该系统中的溶解氧含量为0.37mg/L～0.64mg/L，其检测结果如表3所示：
表3、对比例2的净化系统对雨水处理前后的悬浮物(SS)、COD、氨氮、总磷浓度
将对比例1与实施例1对比，可以看到在无生物填料的作用下，尽管第三过滤区的渗透系数在本发明的优选范围内，但是仅依靠绿狐尾藻提升系统中的溶解氧含量，依然无法将雨水中的氮元素有效地去除。
将对比例2与实施例1对比，可以看到当第三过滤区的渗透系数不在本发明的优选范围内时，绿狐尾藻无法有效吸收雨水中的氮磷等元素并产生氧气，因此微生物填料的硝化作用和反硝化作用得到了限制，因此净化效果下降。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。
Claims (10)
1.一种基于促进微生物反应的生态截污池，其特征在于，从上到下的方向上，依次设有氮磷吸收单元(100)、微生物单元(200)和过滤单元(300)，所述氮磷吸收单元(100)可向微生物单元(200)提供氧气，截污池中的溶解氧含量为2.2mg/L～4.0mg/L；所述微生物单元(200)可在有氧条件下进行硝化反应；所述过滤单元(300)包括第三过滤区(303)，所述第三过滤区(303)沿污水流动方向上的长度为120cm～140cm，其渗透系数为0.5m/d～1m/d。
2.根据权利要求1所述的一种基于促进微生物反应的生态截污池，其特征在于，所述过滤单元(300)沿雨水流动方向上依次包括第一过滤区(301)、第二过滤区(302)和第三过滤区(303)；所述第一过滤区(301)沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为20m/d～30m/d；所述第二过滤区(302)沿雨水流动方向上的长度为50cm～60cm，其渗透系数为10m/d～20m/d。
3.根据权利要求1所述的一种基于促进微生物反应的生态截污池，其特征在于，还包括浮板(120)；所述氮磷吸收单元(100)为绿狐尾藻，绿狐尾藻种植在浮板(120)上方；所述微生物单元(200)为生物填料，生物填料悬挂在浮板(120)下方。
4.根据权利要求3所述的一种基于促进微生物反应的生态截污池，其特征在于，所述生物填料包括好氧区和厌氧区；其中好氧区设置于生物填料的外部，好氧区中的微生物可进行硝化反应产生硝态氮；厌氧区设置于生物填料的内部，厌氧区中的微生物可对好氧区中产生的硝态氮进行反硝化处理。
5.根据权利要求3所述的一种基于促进微生物反应的生态截污池，其特征在于，所述生物填料的悬挂密度为12根/m2～16根/m2。
6.根据权利要求3所述的一种基于促进微生物反应的生态截污池，其特征在于，所述绿狐尾藻的种植密度为50株/m2～60株/m2。
7.一种净化系统，其特征在于，包括截污单元，所述截污单元为权利要求1～6任一项所述的生态截污池；所述截污单元设于处理河道(500)中，所述处理河道(500)设置于河岸边；所述处理河道(500)底部设有出水口(340)，出水口(340)通过管道(400)与河流相连，所述管道(400)上设有闸门。
8.根据权利要求7所述的一种净化系统，其特征在于，所述处理河道(500)为连续的蜿蜒形，沿河流方向设置。
9.根据权利要求8所述的一种净化系统，其特征在于，所述处理河道(500)靠近河流的一侧设有河道下护坡(600)，远离河流的一侧设有河道上护坡(700)；所述河道上护坡(700)、处理河道(500)和河道下护坡(600)的高度依次降低。
10.根据权利要求9所述的一种净化系统，其特征在于，所述河道上护坡(700)、处理河道(500)和河道下护坡(600)的表面设有护坡植被(800)，所述护坡植被(800)包括藨草、芦苇、香蒲、灯心草、菖蒲、莎草中的一种或者多种，其种植密度为50株/m2～60株/m2。
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| CN202110095213.7A CN112897812A (zh) | 2021-01-25 | 2021-01-25 | 一种基于促进微生物反应的生态截污池及净化系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115168972A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-10-11 | 上海市农业科学院 | 基于有限空间识别的面源污染生态拦截工程优化方法 |
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2021
- 2021-01-25 CN CN202110095213.7A patent/CN112897812A/zh active Pending
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