CN115196819A - 一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，包括湿地挡板，湿地挡板的内侧设有填料槽，填料槽的内侧从上至下依次设有植被层和氮磷去除层，植被层包括浮床，浮床的表面设有轻质营养土层，轻质营养土层上种植有湿地植物，氮磷去除层从上至下依次包括级配砾石垫层、轻质混凝土填料层、高强度陶粒层和鹅卵石层，级配砾石垫层的内侧设有曝气管，曝气管的顶部固定有曝气支管，曝气支管表面固定有微生物负载叶片，微生物负载叶片的表面均匀开设有微生物附着孔，相邻两个微生物负载叶片之间固定装配有微孔曝气头。本发明可实现对污水的强大的污染物吸附和微生物降解的水质净化功能，适用于生活污水处理等多种环境，适用范围广。

Description

一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统

技术领域

本发明涉及湿地填料技术领域，具体为一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统。

背景技术

人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。

人工湿地的植物还能够为水体输送氧气，增加水体的活性。湿地植物在控制水质污染，降解有害物质上也起到了重要的作用。

湿地系统中的微生物是降解水体中污染物的主力军。好氧微生物通过呼吸作用，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水，厌氧细菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，硝化细菌将铵盐硝化，反硝化细菌将硝态氮还原成氮气，等等。通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。

湿地生态系统中还存在某些原生动物及后生动物，甚至一些湿地昆虫和鸟类也能参与吞食湿地系统中沉积的有机颗粒，然后进行同化作用，将有机颗粒作为营养物质吸收，从而在某种程度上去除污水中的颗粒物。

人工湿地是由人工建造和运行控制运行的类似沼泽地面的水质净化方法，将污水有组织的导入人工湿地，利用填料、植物、物化和生化的系统作用，完成各类型污染物的有效去除。人工湿地具有缓冲容量大、工艺简单、运行费用低、景观适用性强等优点，在处理分散式生活污水比传统的物化处理设施更具有经济性。传统潜流湿地人工湿地的关键在于基质的选择和耐湿植物的配置，因为微生物是湿地系统污染物去除的主力军，填料选择要点是比表面积大、具有微生物富集功能，通常采取级配砾石、煤渣、沸石等分层填充，填充厚度为500-800mm。填料上层覆土配置水生植物，通常引种净化能力好、抗逆性强等耐湿植物，常用水生植物包括纸莎草、鸢尾、灯芯草、水葱等。

目前的人工湿地填料层内部的填料过于单一，对环境的净化效果不高，不能满足特殊环境下的污水和污泥的净化需要；人工湿地脱氮、除磷效果一般，即反硝化过程不充分，且人工湿地处理系统中除磷主要依靠湿地植物吸收，除磷手段单一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，包括填料组件和预处理组件，

所述填料组件包括湿地挡板，所述湿地挡板的内侧设有填料槽，所述填料槽的内侧从上至下依次设有植被层和氮磷去除层，所述植被层包括浮床，所述浮床的表面设有轻质营养土层，所述轻质营养土层上种植有湿地植物，所述氮磷去除层从上至下依次包括级配砾石垫层、轻质混凝土填料层、高强度陶粒层和鹅卵石层，所述级配砾石垫层的内侧设有曝气管，所述曝气管的顶部固定有曝气支管，所述曝气支管的表面从上至下依次固定有若干个螺旋状的微生物负载叶片，所述微生物负载叶片的表面均匀开设有若干个微生物附着孔，所述曝气支管的表面于相邻两个所述微生物负载叶片之间固定装配有微孔曝气头，所述曝气管的一端连接有连通管，所述连通管的顶部固定连接有曝气泵，所述曝气泵固定安装于所述湿地挡板的一侧上端，相邻两个所述曝气支管的顶部之间固定连接有组装板，所述组装板的底部中央固定连接有玄武岩纤维束，所述玄武岩纤维束包括绳索和若干个玄武岩纤维丝，所述玄武岩纤维丝呈伞状分布于所述绳索的表面；

所述预处理组件包括设置于所述湿地挡板的另一侧设有预处理组合池，所述预处理组合池包括格栅井、平流沉淀池、兼氧反应池和提升池，所述格栅井的一侧底部与所述平流沉淀池的一侧上端相连通，所述平流沉淀池与所述兼氧反应池以及所述兼氧反应池与所述提升池之间均连接有弯头导管，所述提升池的内侧固定有提升泵，所述提升泵的出水端连接有提升管道，所述提升管道的末端依次贯穿所述湿地挡板和填料槽一侧壁延伸至所述氮磷去除层的内侧上端，所述填料槽的一侧底部连接有集水管，所述集水管的底部连接有集水池。

作为本发明的一种优选技术方案，所述浮床由若干个浮床单体拼接而成，所述浮床单体形状可采用四边形、三角形或六边蜂巢形中的一种或多种，所述浮床单体采用聚苯乙烯泡沫板或中空的HDPE、ABS材质制成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述湿地植物主要由鸢尾、菖蒲、美人蕉、麦冬、旱伞草搭配组成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轻质混凝土填料层采用泡沫混凝土或加气混凝土为制备材质，且形成饱满构型的散粒状颗粒，颗粒直径为-mm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述集水池的内侧固定有送水泵，所述送水泵的出水端连接有送水管，所述送水管的端部与所述兼氧反应池的一侧上端相连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述提升池的后侧内壁上下两端分别固定安装有上液位计和下液位计，所述湿地挡板的另一侧上端固定有水位控制器，所述上液位计和下液位计的信号输出端均与所述水位控制器的输出端电性连接，所述水位控制器的输出端分别与所述提升泵和送水泵的输入端电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述格栅井的进水口处和出水口处均固定安装有格栅板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述绳索为钢丝绳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置湿地挡板、预处理组合池和填料槽，湿地挡板是湿地内外的隔离设施，具有隔水和维护功能，污水通过管道汇集进入预处理组合池中的格栅井内，污水经过格栅井的格栅过滤，去除水中大块不溶物质，通过格栅井的过水孔进入平流沉淀池，污水在平流沉淀池通过重力沉降，部分颗粒物质沉淀到池体底部，经沉淀后污水通过弯头导管进入到兼氧反应池内进行厌氧反应，兼氧反应池中的污水通过弯头导管进入到提升池中，提升池中污水到达一定水位，通过上液位机和下液位计控制提升泵启动，将污水通过提升管道提升至填料槽的氮磷去除层内，其中，污水通过重力作用向下沉降，一部分污染物会被植物直接吸收，污水从上至下依次经过级配砾石垫层、轻质混凝土填料层、高强度陶粒层和鹅卵石层，进行过滤、微生物降解、吸附等净化作用，其中，微生物负载叶片和玄武岩纤维束能够为微生物提供充足的附着表面，在水力作用下，污水自下而上充分与微生物负载叶片和玄武岩纤维束的表面充分接触，进行微生物降解，污染物主要通过微生物的同化代谢方式去除，同时，曝气泵通过连通管向曝气管内通入空气，并通过曝气支管和微孔曝气头提高填料槽内部的氧气含量，促进湿地内部微生物降解，污水经处理后通过集水管引入到集水池中，集水池出水一部分通过集水管排出湿地至集水池内，并通过送水泵和送水管将其输送至兼氧反应池内，集水池出水一部分通过送水泵和送水管回流至预处理组合池中的兼氧反应池进行反硝化作用，提高脱氮除磷的效率,通过种植湿地植物，可有效对污水中的氮、磷进行吸附，进而促进湿地植物的生长本发明可以实现对高污染物浓度污水的高效净化，保持湿地系统强大的污染物吸附和微生物降解的水质净化功能，适用于生活污水处理、工业污水深度处理、河道景观水循环净化等多种环境，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的曝气支管的结构示意图；

图3为本发明提升池的结构示意图；

图4为本发明提升池的结构示意图。

图中：1、湿地挡板；2、填料槽；3、植被层；4、氮磷去除层；5、级配砾石垫层；6、轻质混凝土填料层；7、高强度陶粒层；8、鹅卵石层；9、曝气管；10、曝气支管；11、微生物负载叶片；12、微生物附着孔；13、微孔曝气头；14、连通管；15、曝气泵；16、组装板；17、玄武岩纤维束；18、绳索；19、预处理组合池；20、格栅井；21、平流沉淀池；22、兼氧反应池；23、提升池；24、弯头导管；25、提升泵；26、提升管道；27、集水管；28、集水池；29、浮床；30、轻质营养土层；31、湿地植物；32、送水泵；33、送水管；34、上液位计；35、下液位计；36、水位控制器；37、玄武岩纤维丝。

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1-4，本发明提供一种技术方案：一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，包括湿地挡板1，所述湿地挡板1的内侧设有填料槽2，所述填料槽2的内侧从上至下依次设有植被层3和氮磷去除层4，所述植被层3包括浮床29，所述浮床5的表面设有轻质营养土层30，所述轻质营养土层30上种植有湿地植物31，所述氮磷去除层4从上至下依次包括级配砾石垫层5、轻质混凝土填料层6、高强度陶粒层7和鹅卵石层8，所述级配砾石垫层5的内侧设有曝气管9，所述曝气管9的顶部固定有曝气支管10，所述曝气支管10的表面从上至下依次固定有若干个螺旋状的微生物负载叶片11，所述微生物负载叶片11的表面均匀开设有若干个微生物附着孔12，所述曝气支管10的表面于相邻两个所述微生物负载叶片11之间固定装配有微孔曝气头13，所述曝气管9的一端连接有连通管14，所述连通管14的顶部固定连接有曝气泵15，所述曝气泵15固定安装于所述湿地挡板1的一侧上端，相邻两个所述曝气支管10的顶部之间固定连接有组装板16，所述组装板16的底部中央固定连接有玄武岩纤维束17，所述玄武岩纤维束17包括绳索18和若干个玄武岩纤维丝37，所述玄武岩纤维丝37呈伞状分布于所述绳索18的表面，所述湿地挡板1的另一侧设有预处理组合池19，所述预处理组合池19包括格栅井20、平流沉淀池21、兼氧反应池22和提升池23，所述格栅井20的一侧底部与所述平流沉淀池21的一侧上端相连通，所述平流沉淀池21与所述兼氧反应池22以及所述兼氧反应池22与所述提升池23之间均连接有弯头导管24，所述提升池23的内侧固定有提升泵25，所述提升泵25的出水端连接有提升管道26，所述提升管道26的末端依次贯穿所述湿地挡板1和填料槽2一侧壁延伸至所述填料槽2的内侧上端，所述填料槽2的一侧底部连接有集水管27，所述集水管27的底部连接有集水池28。

本实施例中，优选的，所述浮床29由若干个浮床单体拼接而成，所述浮床单体形状可采用四边形、三角形或六边蜂巢形中的一种或多种，所述浮床单体采用聚苯乙烯泡沫板或中空的HDPE、ABS材质制成。

本实施例中，优选的，所述湿地植物31主要由鸢尾、菖蒲、美人蕉、麦冬、旱伞草搭配组成。

本实施例中，优选的，所述轻质混凝土填料层6采用泡沫混凝土或加气混凝土为制备材质，且形成饱满构型的散粒状颗粒。

本实施例中，优选的，所述集水池28的内侧固定有送水泵32，所述送水泵32的出水端连接有送水管33，所述送水管33的端部与所述兼氧反应池22的一侧上端相连接。

本实施例中，优选的，所述提升池23的后侧内壁上下两端分别固定安装有上液位计34和下液位计35，所述湿地挡板1的另一侧上端固定有水位控制器36，所述上液位计34和下液位计35的信号输出端均与所述水位控制器36的输出端电性连接，所述水位控制器36的输出端分别与所述提升泵25和送水泵32的输入端电性连接。

本实施例中，优选的，所述格栅井20的进水口处和出水口处均固定安装有格栅板。

本实施例中，优选的，所述绳索18为钢丝绳。

本发明的工作原理及使用流程：湿地挡板1是湿地内外的隔离设施，具有隔水和维护功能，污水通过管道汇集进入预处理组合池19中的格栅井20内，污水经过格栅井20的格栅过滤，去除水中大块不溶物质，通过格栅井20的过水孔进入平流沉淀池21，污水在平流沉淀池21通过重力沉降，部分颗粒物质沉淀到池体底部，经沉淀后污水通过弯头导管24进入到兼氧反应池22内进行厌氧反应，兼氧反应池3中的污水通过弯头导管24进入到提升池23中，提升池23中污水到达一定水位，通过上液位计34和下液位计35控制提升泵25启动，将污水通过提升管道26提升至填料槽2的氮磷去除层4内，其中，污水通过重力作用向下沉降，一部分污染物会被湿地植物31直接吸收，污水从上至下依次经过级配砾石垫层5、轻质混凝土填料层6、高强度陶粒层7和鹅卵石层8，进行过滤、微生物降解、吸附等净化过程，其中，微生物负载叶片11的微生物附着孔12和玄武岩纤维束17的玄武岩纤维丝37能够为微生物提供充足的附着表面，在水力作用下，污水自下而上充分与微生物负载叶片11和玄武岩纤维束17的表面充分接触，污染物主要通过微生物的同化代谢方式去除，同时，曝气泵15通过连通管14向曝气管9内通入空气，并通过曝气支管10和微孔曝气头13提高填料槽2内部的氧气含量，促进湿地内部微生物降解，污水经处理后通过集水管27引入到集水池28中，集水池28出水一部分通过集水管27排出湿地至集水池28内，并通过送水泵32和送水管33将其输送至兼氧反应池22内，集水池28出水一部分通过送水泵32和送水管33回流至预处理组合池19中的兼氧反应池22进行反硝化作用，提高脱氮除磷的效率,通过种植湿地植物31，可有效对污水中的氮、磷进行吸附，进而促进湿地植物31的生长，本发明可以实现对高污染物浓度污水的高效净化，保持湿地系统强大的污染物吸附和微生物降解的水质净化功能，适用于生活污水处理、工业污水深度处理、河道景观水循环净化等多种环境，适用范围广。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，包括填料组件和预处理组件，其特征在于：

所述填料组件包括湿地挡板(1)，所述湿地挡板(1)的内侧设有填料槽(2)，所述填料槽(2)的内侧从上至下依次设有植被层(3)和氮磷去除层(4)，所述植被层(3)包括浮床(29)，所述浮床(29)的表面设有轻质营养土层(30)，所述轻质营养土层(30)上种植有湿地植物(31)，所述氮磷去除层(4)从上至下依次包括级配砾石垫层(5)、轻质混凝土填料层(6)、高强度陶粒层(7)和鹅卵石层(8)，所述级配砾石垫层(5)的内侧设有曝气管(9)，所述曝气管(9)的顶部固定有曝气支管(10)，所述曝气支管(10)的表面从上至下依次固定有若干个螺旋状的微生物负载叶片(11)，所述微生物负载叶片(11)的表面均匀开设有若干个微生物附着孔(12)，所述曝气支管(10)的表面于相邻两个所述微生物负载叶片(11)之间固定装配有微孔曝气头(13)，所述曝气管(9)的一端连接有连通管(14)，所述连通管(14)的顶部固定连接有曝气泵(15)，所述曝气泵(15)固定安装于所述湿地挡板(1)的一侧上端，相邻两个所述曝气支管(10)的顶部之间固定连接有组装板(16)，所述组装板(16)的底部中央固定连接有玄武岩纤维束(17)，所述玄武岩纤维束(17)包括绳索(18)和若干个玄武岩纤维丝(37)，所述玄武岩纤维丝(37)呈伞状分布于所述绳索(18)的表面；

所述预处理组件包括设置于所述湿地挡板(1)的另一侧设有预处理组合池(19)，所述预处理组合池(19)包括格栅井(20)、平流沉淀池(21)、兼氧反应池(22)和提升池(23)，所述格栅井(20)的一侧底部与所述平流沉淀池(21)的一侧上端相连通，所述平流沉淀池(21)与所述兼氧反应池(22)以及所述兼氧反应池(22)与所述提升池(23)之间均连接有弯头导管(24)，所述提升池(23)的内侧固定有提升泵(25)，所述提升泵(25) 的出水端连接有提升管道(26)，所述提升管道(26)的末端依次贯穿所述湿地挡板(1)和填料槽(2)一侧壁延伸至所述填料槽(2)的内侧上端，所述填料槽(2)的一侧底部连接有集水管(27)，所述集水管(27)的底部连接有集水池(28)。

2.根据权利要求1所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述浮床(29)由若干个浮床单体拼接而成，所述浮床单体形状可采用四边形、三角形或六边蜂巢形中的一种或多种，所述浮床单体采用聚苯乙烯泡沫板或中空的HDPE、ABS材质制成。

3.根据权利要求1所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述湿地植物(31)主要由鸢尾、菖蒲、美人蕉、麦冬、旱伞草搭配组成。

4.根据权利要求1所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述轻质混凝土填料层(6)采用泡沫混凝土或加气混凝土为制备材质，且形成饱满构型的散粒状颗粒。

5.根据权利要求1所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述集水池(28)的内侧固定有送水泵(32)，所述送水泵(32)的出水端连接有送水管(33)，所述送水管(33)的端部与所述兼氧反应池(22)的一侧上端相连接。

6.根据权利要求5所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述提升池(23)的后侧内壁上下两端分别固定安装有上液位计(34)和下液位计(35)，所述湿地挡板(1)的另一侧上端固定有水位控制器(36)，所述上液位计(34)和下液位计(35)的信号输出端均与所述水位控制器(36)的输出端电性连接，所述水位控制器(36)的输出端分别与所述提升泵(25)和送水泵(32)的输入端电性连接。

7.根据权利要求1所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述格栅井(20)的进水口处和出水口处均固定安装有格栅板。

8.根据权利要求1所述一种具有高效净化效果的负载微生物填料系统，其特征在于：所述绳索(18)为钢丝绳。

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