CN115028268A - 一种组合式湖泊水体净化浮岛及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式湖泊水体净化浮岛，包括湖泊净化系统和生态浮岛系统；湖泊净化系统通过调节件安装在生态浮岛系统之间，调节件用于根据不同水域的宽度来调节湖泊净化系统之间的距离；湖泊净化系统包括有效物质填料；有效物质填料设置在湖泊净化系统总框架上，有效物质填料的外围包裹有高密度聚氨酯填料，高密度聚氨酯填料的外围包裹第一生物填料，第一生物填料的外围包裹有低密度聚氨酯填料，低密度聚氨酯填料的外围包裹有第二生物填料，采用组合式湖泊水体净化浮岛的修复手段，微生物挂膜率高，不仅可以从根源上净化水质，改善水域及周围的生态系统，而且处理成本低，观赏性好。

Description

一种组合式湖泊水体净化浮岛及应用方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种组合式湖泊水体净化浮岛及应用方法。

背景技术

湖泊净化技术采用接触氧化生物膜工艺，利用曝气富氧及生物填料为水体原位微生物生长附着提供载体及合适的环境，形成高效生物膜。同时，可以吸附截留水体中的污染物，具有持续消解水体中的污染物及营养物质的能力，不断提高水体自净能力，且不会造成二次污染。目前，市面上的湖泊净化系统多采用直立的框架结构，利用曝气设备及生物填料组合的形式，对水体中的污染物进行吸附降解，从而达到修复水环境污染的目的。但是现有湖泊净化系统利用曝气设备提供富氧环境，能耗高，且在水体营养比较失调的情况下，微生物挂膜率不高，本发明采用组合式湖泊水体净化浮岛的修复手段，微生物挂膜率高，不仅可以从根源上净化水质，改善水域及周围的生态系统，而且处理成本低，观赏性好；以及现有的湖泊净化系统都是采用固定方式安装，并固定地位于湖泊内，从而使得该湖泊净化系统在净化时效率比较低。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种组合式湖泊水体净化浮岛及应用方法，不仅改变现有湖泊净化系统直立框架结构，在湖泊净化系统的基础上加入生态浮岛系统，利用水生植物提供氧气替代富氧曝气，提高水体的自净能力。且加入了可拆卸更换的有效物质，根据不同的水体条件，添加合适的有效物质，使微生物能够高效挂膜。同时采用不同孔隙率的聚氨酯填料和生物填料梯次布置进行包膜处理，不仅可以为微生物生长繁殖提供载体和环境，而且在水下可以实现填料密度从外到内逐渐增加，氧气浓度从外到里逐渐减少，形成局部的好养-兼性好养-厌氧的微环境。加之，湖泊净化系统随水流波动上下左右倾斜，造成水气二相混合面同样形成局部的好养-兼性好养-厌氧的微环境，适合不同种类微生物的生长繁殖，利用硝化和厌氧反硝化的共同作用，实现水体污染物吸附和高效降解，提高水体自净修复能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种组合式湖泊水体净化浮岛，包括湖泊净化系统和生态浮岛系统；湖泊净化系统通过调节件安装在生态浮岛系统之间，调节件用于根据不同水域的宽度来调节湖泊净化系统之间的距离；

湖泊净化系统包括有效物质填料、高密度聚氨酯填料、第一生物填料、低密度聚氨酯填料、第二生物填料；有效物质填料设置在湖泊净化系统总框架上，有效物质填料的外围包裹有高密度聚氨酯填料，高密度聚氨酯填料的外围包裹第一生物填料，第一生物填料的外围包裹有低密度聚氨酯填料，低密度聚氨酯填料的外围包裹有第二生物填料。

作为本发明进一步的方案：有效物质填料为碳源、微量元素、高效菌剂、铁离子、壳聚糖或海藻酸钠中的一种或多种组成。

作为本发明进一步的方案：高密度聚氨酯填料孔径大小为50-100ppi，低密度聚氨酯填料孔径大小10-30ppi。

作为本发明进一步的方案：湖泊净化系统总框架与中央有效物质框架都为圆柱体，框架半径比为1-2:10-15；总框架直径与高度比为3-4:2-3。

作为本发明进一步的方案：高密度聚氨酯填料、第一生物填料、低密度聚氨酯填料、第二生物填料的包膜厚度比为2-4:2-4:1-2:1-3。

作为本发明进一步的方案：调节件包括连接架；连接架安装在生态浮岛系统之间，连接架的中部上方设置有驱动电机，连接架的中部下方转动设置有十字架，驱动电机的输出端与十字架连接，十字架的每个侧边上分别滑动设置有安装板，安装板上连接有湖泊净化系统，十字架的底面中部设置有调节轴组件。

作为本发明进一步的方案：调节轴组件包括竖直杆，竖直杆的底部滑动套设有连接套，连接套与竖直杆之间通过调节螺栓连接，连接套的侧壁上环形设置有活动杆，活动杆远离连接套的一端与安装板连接。

作为本发明进一步的方案：每个湖泊净化系统上对应设置有防护套。

作为本发明进一步的方案：防护套包括固定套，固定套为矩形框架结构，固定套远离安装板的一侧设置有折叠网，折叠网远离固定套的一侧与连接板连接，连接板安装在十字架的端部上。

一种组合式湖泊水体净化浮岛的应用方法,包括以下步骤：

S1、制备湖泊净化系统球形框架；将有效物质填料固定于网状结构中备用；

S2、将高密度聚氨酯填料环绕包膜固定于湖泊净化系统框架中；

S3、将第一生物填料同样环绕设置于湖泊净化系统框架中，并位于高密度聚氨酯填料外围；

S4、将低密度聚氨酯填料包膜固定于湖泊净化系统框架中，并位于第一生物填料的外围；

S5、将第二生物填料环绕设置于湖泊净化系统框架中，并位于低密度聚氨酯填料的外围；

S6、将湖泊净化系统置于河道中，并与正方形聚乙烯生态浮岛框架连接。

本发明的有益效果：

(1)在湖泊净化系统的基础上加入生态浮岛系统，提高水体的自净能力。且加入了可上下提拉的有效成分组件，方便安装与更换，更有利于微生物的生长繁殖，提高生物填料的挂膜效率和挂模量。采用不同密度的聚氨酯材料进行包膜处理，不仅可以为微生物生长繁殖提供载体和环境，而且可以实现聚氨酯密度从外到内逐渐增加，氧气浓度从外到里逐渐减少，形成局部的好养-兼性好养-厌氧的微环境，适应不同种类微生物的生长繁殖，利用硝化和厌氧反硝化的共同作用，实现水体污染物的高效降解，提高水体自净修复能力。本发明的湖泊水体净化浮岛可广泛适用于河流湖泊以及黑臭水体中，采用组合式湖泊水体净化浮岛的修复手段不仅可以从根源上净化水质，改善水域及周围的生态系统，而且处理成本低，观赏性好；

(2)利用调节轴组件来调节四个湖泊净化系统的间距，然后，启动驱动电机工作，将带动十字架进行旋转，从而使得该四个湖泊净化系统沿着水域进行旋转，以及十字架在旋转过程中，调节轴组件也将启动搅拌的效果，将提高该水域的流动性，所以该调节件将不仅改变水域的流动性，还将使得湖泊净化系统旋转工作，从而将大大提高湖泊净化系统的净化效率；以及防护套与调节件相适配，可以随湖泊净化系统进行伸缩折叠，以满足湖泊净化系统在不同位置处的需求，该防护套有效的对湖泊净化系统起到防护作用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明湖泊净化系统俯视图；

图2是本发明组合式湖泊水体净化浮岛俯视图；

图3是本发明生态浮岛系统、湖泊净化系统和调节件连接关系的结构示意图；

图4是本发明调节件的俯视图；

图5是本发明调节件的结构示意图；

图6是本发明湖泊净化系统与安装板连接关系的结构示意图；

图7为本发明水质监测的COD去除率表。

图中：1、湖泊净化系统；11、有效物质填料；12、高密度聚氨酯填料；13、第一生物填料；14、低密度聚氨酯填料；15、第二生物填料；2、生态浮岛系统；3、连接架；4、驱动电机；5、安装架；6、十字架；7、滑槽；8、防护套；9、安装板；110、竖直杆；111、连接套；112、调节螺栓；113、活动杆；114、固定套；115、折叠网；116、连接板。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-2所示，本发明为一种组合式湖泊水体净化浮岛，包括湖泊净化系统1和生态浮岛系统2；湖泊净化系统1安装在四个生态浮岛系统2之间；

湖泊净化系统1包括有效物质填料11、高密度聚氨酯填料12、第一生物填料13、低密度聚氨酯填料14、第二生物填料15；有效物质填料11设置在湖泊净化系统总框架上，有效物质填料11的外围包裹有高密度聚氨酯填料12，高密度聚氨酯填料12的外围包裹第一生物填料13，第一生物填料13的外围包裹有低密度聚氨酯填料14，低密度聚氨酯填料14的外围包裹有第二生物填料15；

其中，有效物质填料11为碳源、微量元素、高效菌剂、铁离子、壳聚糖或海藻酸钠中的一种或多种组成；

高密度聚氨酯填料12孔径大小为50ppi，低密度聚氨酯填料14孔径大小10ppi，可以根据具体需求设置包膜层数和孔径大小；高密度聚氨酯填料12和低密度聚氨酯填料14既可以吸附水体中的污染物质又可以为微生物的生长繁殖提供附着的载体；

第一生物填料13和第二生物填料15选用火山岩、沸石、蛭石、丝瓜络、楠竹中的至少一种；

生态浮岛系统2是由生态浮岛框架、水生植物、种植盆和种植介质所组成；

生态浮岛系统2为具有漂浮能力的聚乙烯材质(HDPE)，抗冲击性好，使用数寿命长，而且对植物有较强的保护作用；生态浮岛系统2厚度为50mm，具体大小尺寸可根据需求自行定制选择；

种植盆，种植盆设置于生态浮岛框架内；水生植物，用于修复富营养化水体，分为沉水植物和挺水植物；沉水植物优选如金鱼藻、黑藻、车伦藻等；挺水植物优选巧白荀、鸾尾、美人蕉、香蒲、凤眼莲、芦幸、香根草、千屈菜等；水生植物通过栽培基质/种植介质种植于种植盆内；

湖泊净化系统总框架与中央有效物质框架都为圆柱体，框架半径比为1:10；总框架直径与高度比为3:2；框架结构顶端具有上下抽拉的提手，方便有效成分的装卸及更换；

高密度聚氨酯填料12、第一生物填料13、低密度聚氨酯填料14、第二生物填料15的包膜厚度比为2:2:1:1。

实施例2

与上述实施例1不同之处在于：高密度聚氨酯填料12孔径大小为80ppi，低密度聚氨酯填料14孔径大小20ppi；生态浮岛系统2厚度为80mm，具体大小尺寸可根据需求自行定制选择；湖泊净化系统总框架与中央有效物质框架都为圆柱体，框架半径比为1.5:12；总框架直径与高度比为3.5:2.5；高密度聚氨酯填料12、第一生物填料13、低密度聚氨酯填料14、第二生物填料15的包膜厚度比为3:3:1.5:2。

实施例3

与上述实施例1不同之处在于：高密度聚氨酯填料12孔径大小为100ppi，低密度聚氨酯填料14孔径大小30ppi；生态浮岛系统2厚度为100mm，具体大小尺寸可根据需求自行定制选择；湖泊净化系统总框架与中央有效物质框架都为圆柱体，框架半径比为2:15；总框架直径与高度比为4:3；高密度聚氨酯填料12、第一生物填料13、低密度聚氨酯填料14、第二生物填料15的包膜厚度比为4:4:2:3。

实施例4

一种组合式湖泊水体净化浮岛的应用方法，包括以下步骤：

S1、制备湖泊净化系统球形框架，框架半径为55cm，其中球体中央的缓释碳源预留框架为半径5cm的圆柱体；

S2、将缓释碳源固定于网状结构中备用。结构顶端具有上下抽拉的提手，方便有效成分的装卸及更换；

S3、将孔径为60ppi的高密度聚氨酯海绵环绕包膜固定于湖泊净化系统框架中，厚度为10cm；

S4、将含有好养微生物、兼性好氧微生物和厌氧微生物的生物填料同样环绕设置于湖泊净化系统框架中，位于步骤S3中的60ppi聚氨酯包膜材料外围，生物填料的厚度为15cm；

S5、将孔径为15ppi的低密度聚氨酯海绵包膜固定于湖泊净化系统框架中，位于步骤S4生物填料的外围，厚度为10cm；

S6、将生物填料环绕设置于湖泊净化系统框架中，位于步骤S5孔径为15ppi的低密度聚氨酯包膜材料的外围，生物填料的厚度为15cm；

S7、将湖泊净化系统1置于河道中，并将四个长度为80cm，厚度为80mm的正方形聚乙烯生态浮岛框架分别固定于湖泊净化系统周边；

S8、在生态浮岛上种植鸾尾、美人蕉、香蒲等水生植物；

S9、最后将S2备用的缓释碳源放置于中央的预留框架中，并进行固定；

S10、进行为期一个月的挂膜实验和水质监测。

实施例5

与实施例1不同的地方在于有效物质为海藻酸钠，进行为期一个月的挂膜实验和水质监测。

实施例6

与实施例1不同的地方在于有效物质为高效菌种，进行为期一个月的挂膜实验和水质监测。

基于实施例4-6，为期一个月的水质监测的COD去除率表，如图7所示：

实施例7

请参阅图3-6所示，基于上述实施例1，湖泊净化系统1通过调节件安装在生态浮岛系统2之间，该湖泊净化系统1设置有四个，从而提高湖泊净化系统1的作用面积，处理的水域面积更广，以及通过调节件可以根据不同水域的宽度来调节湖泊净化系统1的距离，使得该湖泊净化系统1在单位面积内作用效率更高，使用周期也将更长，从而相较于目前的湖泊净化系统1将大大减小其更换的周期；

调节件包括安装架5，安装架5包括连接架3、十字架6、滑槽7、防护套8、安装板9；

连接架3安装在生态浮岛系统2之间，连接架3的中部上方设置有驱动电机4，连接架3的中部下方转动设置有十字架6，驱动电机4的输出端与十字架6连接，十字架6的每个侧边上分别滑动设置有安装板9，安装板9上连接有湖泊净化系统1，十字架6的底面中部设置有调节轴组件，并通过调节轴组件与安装板9连接；该调节轴组件用于驱动四个安装板9沿着十字架6同时进行水平移动，从而调节四个湖泊净化系统1之间的距离；

其中，连接架3为工字形结构，且连接架3可以设置为伸缩杆的结构，使得根据不同宽度的水域进行使用，并将四个生态浮岛系统2连接起来；

湖泊净化系统1通过卡扣的方式与安装板9连接，从而方便对湖泊净化系统1进行安装拆卸，便于后期进行更换；

十字架6上设置有多个与安装板9相适配的滑槽7，使得安装板9可以沿着十字架6进行水平移动，并且移动地更加稳定；

调节轴组件包括竖直杆110、连接套111、调节螺栓112、活动杆113，竖直杆110固定在十字架6的底面中心上，竖直杆110的底部滑动套设有连接套111，连接套111与竖直杆110之间通过调节螺栓112连接，调节螺栓112位于连接套111的底部，连接套111的侧壁上环形设置有活动杆113，活动杆113远离连接套111的一端与安装板9连接，且活动杆113并排设置有两个；

工作时，通过转动调节螺栓112，带动连接套111沿着竖直杆110上下移动，然后通过活动杆113使得四个安装板9沿着十字架6进行水平移动，所以，该调节轴组件可以根据水域的宽度对湖泊净化系统1进行调节，并且可以同时驱动四个湖泊净化系统1进行移动，从而将大大提高调节的效率；

该调节件的具体工作为：根据水域的宽度，首先利用调节轴组件来调节四个湖泊净化系统1的间距，然后，启动驱动电机4工作，将带动十字架6进行旋转，从而使得该四个湖泊净化系统1沿着水域进行旋转，以及十字架6在旋转过程中，调节轴组件也将启动搅拌的效果，将提高该水域的流动性，所以该调节件将不仅改变水域的流动性，还将使得湖泊净化系统1旋转工作，从而将大大湖泊净化系统1的净化效率；

优选的，在水域中，可以出现鱼类或者石头等物质会冲击到湖泊净化系统1上，从而导致湖泊净化系统1的安装松动或湖泊净化系统1损坏的问题，在每个湖泊净化系统1上对应设置有防护套8；

该防护套8包括固定套114、折叠网115、连接板116，固定套114通过螺栓设置在安装板9，固定套114为矩形框架结构，固定套114远离安装板9的一侧设置有折叠网115，折叠网115远离固定套114的一侧与连接板116连接，连接板116安装在十字架6的端部上；

该防护套8与调节件相适配，可以随湖泊净化系统1进行伸缩折叠，以满足湖泊净化系统1在不同位置处的需求，该防护套8有效的对湖泊净化系统1起到防护作用。

本发明的工作原理：微生物附着在载体表面上并形成生物膜，当水流经载体表面时，水体中的有机物及溶解氧向生物膜内部扩散。膜内微生物在有氧存在的情况下对有机物进行分解代谢和机体合成代谢，同时分解的代谢产物从生物膜扩散到水相和空气中，从而使水体中的有机物得以降解。

碳源在微生物生长繁殖代谢的过程中起到了重要的作用，为提供细胞的碳架，微生物或细胞的正常生长，分裂提供物质基础，提供细胞生命活动所需的能量；投加海藻酸钠能与金属阳离子形成水凝胶，对细胞具有良好的吸附作用，有利于营养物质和代谢废物的交换，促进微生物挂膜生长；投加高效菌种就是在反应器中加入合适的优势菌种，使该细菌在反应器生物功能的启动过程中始终占有优势；

湖泊净化系统1通过调节件安装在生态浮岛系统2之间，该湖泊净化系统1设置有四个，从而提高湖泊净化系统1的作用面积，处理的水域面积更广，以及通过调节件可以根据不同水域的宽度来调节湖泊净化系统1的距离，使得该湖泊净化系统1在单位面积内作用效率更高，使用周期也将更长，从而相较于目前的湖泊净化系统1将大大减小其更换的周期。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式湖泊水体净化浮岛，其特征在于，包括湖泊净化系统(1)和生态浮岛系统(2)；湖泊净化系统(1)通过调节件安装在生态浮岛系统(2)之间，调节件用于根据不同水域的宽度来调节湖泊净化系统(1)之间的距离；

湖泊净化系统(1)包括有效物质填料(11)；有效物质填料(11)设置在湖泊净化系统总框架上，有效物质填料(11)的外围包裹有高密度聚氨酯填料(12)，高密度聚氨酯填料(12)的外围包裹第一生物填料(13)，第一生物填料(13)的外围包裹有低密度聚氨酯填料(14)，低密度聚氨酯填料(14)的外围包裹有第二生物填料(15)。

2.根据权利要求1所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，有效物质填料(11)为碳源、微量元素、高效菌剂、铁离子、壳聚糖或海藻酸钠中的一种或多种组成。

3.根据权利要求1所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，高密度聚氨酯填料(12)孔径大小为50-100ppi，低密度聚氨酯填料(14)孔径大小为10-30ppi。

4.根据权利要求1所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，湖泊净化系统总框架与中央有效物质框架都为圆柱体，框架半径比为1-2:10-15；总框架直径与高度比为3-4:2-3。

5.根据权利要求1所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，高密度聚氨酯填料(12)、第一生物填料(13)、低密度聚氨酯填料(14)、第二生物填料(15)的包膜厚度比为2-4:2-4:1-2:1-3。

6.根据权利要求1所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，调节件包括连接架(3)；连接架(3)安装在生态浮岛系统(2)之间，连接架(3)的中部上方设置有驱动电机(4)，连接架(3)的中部下方转动设置有十字架(6)，驱动电机(4)的输出端与十字架(6)连接，十字架(6)的每个侧边上分别滑动设置有安装板(9)，安装板(9)上连接有湖泊净化系统(1)，十字架(6)的底面中部设置有调节轴组件。

7.根据权利要求6所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，调节轴组件包括竖直杆(110)，竖直杆(110)的底部滑动套设有连接套(111)，连接套(111)与竖直杆(110)之间通过调节螺栓(112)连接，连接套(111)的侧壁上环形设置有活动杆(113)，活动杆(113)远离连接套(111)的一端与安装板(9)连接。

8.根据权利要求7所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，每个湖泊净化系统(1)上对应设置有防护套(8)。

9.根据权利要求8所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛,其特征在于，防护套(8)包括固定套(114)，固定套(114)为矩形框架结构，固定套(114)远离安装板(9)的一侧设置有折叠网(115)，折叠网(115)远离固定套(114)的一侧与连接板(116)连接，连接板(116)安装在十字架(6)的端部上。

10.一种如权利要求1所述的一种组合式湖泊水体净化浮岛的应用方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备湖泊净化系统球形框架；将有效物质填料(11)固定于网状结构中备用；

S2、将高密度聚氨酯填料(12)环绕包膜固定于湖泊净化系统框架中；

S3、将第一生物填料(13)同样环绕设置于湖泊净化系统框架中，并位于高密度聚氨酯填料(12)外围；

S4、将低密度聚氨酯填料(14)包膜固定于湖泊净化系统框架中，并位于第一生物填料(13)的外围；

S5、将第二生物填料(15)环绕设置于湖泊净化系统框架中，并位于低密度聚氨酯填料(14)的外围；

S6、将湖泊净化系统(1)置于河道中，并与正方形聚乙烯生态浮岛框架连接。

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