CN202322495U - 一种复合生态浮岛 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合生态浮岛的结构，该浮岛包括一个或若干生态浮岛和土著微生物生物膜单元。一个或若干生态浮岛单元和若干土著微生物生物膜载体单元，生物膜单元与生态浮岛单元柔性相连；人工浮岛包括轻质高强度泡沫板，多孔花盆、多孔填料；土著微生物生物膜载体单元包括改性后多孔性高分子悬浮填料和土著微生物生物膜，土著微生物生物膜附着在改性后多孔性高分子悬浮填料表面，各浮岛单元通过浮岛边沿锯齿咬合相连。本实用新型的优点：装置具有抗风浪、抗老化且材料本身对环境友好。栽种的植物能与生物膜上微生物形成微型生态群落，对污染水体能产生全方位立体净化作用，效果比单一性浮岛和生物膜技术更好。

Description

一种复合生态浮岛

技术领域

本发明涉及一种治理污染河流的方法及装置，属于水环境污染治理及原位生态修复领域。 

背景技术

随着工业农业的快速发展，多数河流、湖泊以及水库的水质逐渐恶化，恶化到一定程度就呈现富营养化状态。水体的富营养化是当今世界面临的主要环境问题之一，同时也是困扰我国多年的环境问题之一。水体富营养化导致藻类大量的繁殖，暴发水华，产生恶臭，不仅影响河流在饮用、灌溉和养殖等方面发挥应有的作用，阻碍国民经济发展，而且降低周围空气质量及影响河道景观，使市民的生活质量降低。 

水体的富营养化主要是由于水体中氮、磷营养元素过量引起的。而氮、磷营养元素主要来源于生活污水、工业废水以及农田排水等等。由于目前没有能力将所有的污水进行集中处理，同时也就不可能阻止氮、磷营养元素进入水体，所以常采用一些水体净化技术，即采用物理的、化学的或生物的方法对水体进行原位修复，减少氮、磷营养盐含量，从而降低水体中的营养物质总量，以降低水体富营养化的程度。目前对水体的直接净化技术主要包括曝气增氧技术、微生物制剂技术、人工湿地技术、植物修复带技术以及生物膜技术。由于前几种技术存在处理效率低、灵活性差等缺点，所以使其大规模的推广应用受到限制。现有人工浮岛技术由于具有投资省、灵活性高，从而得到广泛的应用，但也具有缺点，即浮岛材料抗冲击性差、对氮磷的去除率低，因此需要开发出具有较好抗冲击能力，并同时具有高效脱氮除磷功能的人工浮岛技术。 

本发明针对这一点，在现有人工浮岛基础上开发出的具有较强抗冲击能力、高效脱氮除磷功能的复合型人工浮岛。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有较强抗冲击能力、高效脱氮除磷功能的复合型生态浮岛净化污染河流的方法及装置，通过利用物理、化学、植物及微生物等的共同作用使水体得到净化。 

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是： 

一种复合生态浮岛，其特征在于它包括一个或若干生态浮岛单元和若干土著微生物生物膜载体单元，生物膜单元与生态浮岛单元柔性相连；人工浮岛包括轻质高强度泡沫板，多孔花盆、多孔填料；土著微生物生物膜载体单元包括改性后多孔性高分子悬浮填料和土著微生物生物膜，土著微生物生物膜附着在改性后多孔性高分子悬浮填料表面，各浮岛单元通过浮岛边沿锯齿咬合相连。 

浮岛材料为轻质、高强度泡沫板，泡沫之间能相互咬合，可拼成不同样式的图形。 

所述的花盆为多孔。 

固定植物的填料，为多孔介质材料。 

多孔性高分子悬浮填料，为立体组合填料并且需要改性，其能为土著生物生物膜载体。 

选用的土著微生物为：酵母菌、光合细菌、放线菌、硝化细菌、聚磷菌。 

多孔性高分子悬浮填料，需穿过浮岛上小孔，每两串相系，固定于浮岛上，并可根据不同的水体选用不同的尺寸和密度。 

一种复合生态浮岛及构建方法，它包括若干个生态浮岛和若干个土著微生物膜载体单元，土著微生物生物膜载体与生态浮岛柔性连接。 

本发明提供了上述复合生态浮岛的构建方法，具体包括以下几个步骤： 

1人工浮岛的构建 

采用的浮岛材料为高强度轻质泡沫板。

2.生物膜载体的构建 

2.1材料准备 

采用多孔性高分子悬浮填料作为土著微生物生物膜载体。

2.2材料加工 

将多孔性高分子悬浮填料进行改性，然后将改性好的填料晾干。

2.3预处理 

将筛选好的土著微生物于大型容器中采用富集培养基培养，再将改性好的高分子悬浮填料置于容器中，使其浸泡在其中，曝气培养24小时。

3.人工浮岛与生物膜载体的组合 

将土著微生物生物膜载体一端的细绳穿过浮岛材料上的小孔，然后每两串相连， 使土著微生物生物膜载体单元与人工浮岛单元柔性相连，每个浮岛单元通过边沿的锯齿咬合相连组成大型浮岛。

多孔性高分子悬浮填料采用性质稳定、耐腐蚀性好、抗老化、比表面积大、微生物易于附着的聚乙烯或聚丙烯半软性填料，规格大小可以根据治理水体的需要而选定。土著微生物可选用酵母菌、光合细菌、放线菌、硝化细菌、聚磷菌等等。 

在人工浮岛的大孔内用多孔花盆栽种植物，固定植物的填料可选用：砾石、陶粒、蛭石等等多孔介质填料，合适种植的植物可以选用：沙草科植物：灯芯草、旱伞草等；禾本科植物：水稻、芦苇、香根草等；南星科植物：菖蒲、石菖蒲等；或是其他一些水生植物或湿生植物。该复合生态浮岛的使用步骤是：(1)将组合后的复合生态浮岛放入污染的水体中，根据水域面积大小、水深和污染程度来确定浮岛的覆盖面积和土著微生物生物膜载体使用的尺寸和密度。大型浮岛可由浮岛单元组合而成，各浮岛单元之间通过浮岛材料边沿的锯齿咬合连接。 

(2)可将水生或湿生性植物栽入多孔花盆，然后放入浮岛的种植孔中，浮岛上净水植物吸收水体中的营养盐来维持自身生长，其发达的根系，可以吸附大量微生物，能达到净水的目的。此外，固定植物的多孔填料，能吸附水体中的一些营养盐和微生物，能为微生物的生长提供适宜的生活环境，使浮岛对水体的净化能力更加明显。 

(3)土著微生物附着在多孔性悬浮材料上生长并形成了生物膜，与浮岛上植物根系形成根际圈，相互促进生长、繁殖，且生物膜老化脱落后可被附近根系分泌物分解。 

本技术与现有技术相比，具有以下优点： 

(1)本技术使用的浮岛材料，具有抗老化、性质稳定、易固定、安装简单和成本低等优点。

(2)本发明中土著微生物生物膜载体单元的材料为多孔性高分子悬浮填料，材料性质稳定，无污染，材料成本低廉，对细菌有较好的吸附性，在改性之后能更快的在污染水体中形成生物膜。 

(3)本发明将两种不同形式的净水工艺组合，充分发挥各单元的优势，使浮岛上植物与土著微生物生物膜上的微生物形成互利共生的微生态环境，对污染 水体进行协同净化，使整个工艺对水体处理效果更好。 

(4)复合生态浮岛的挂膜能力和抗冲击能力较强，可通过调节浮岛面积、生物膜载体的尺寸和密度来达到治理与成本的最佳平衡。 

(5)复合生态浮岛制作简单、能耗低、成本低、性质稳定，适宜广泛推广。 

附图说明

图1是实用新型实例的剖面结构示意图。 

图2是实用新型结构平面布局图。图中，1为生态浮岛，2、6为花盆，3、4为生物膜载体单元，5为填料，7为植物。 

具体实施方式

结合具体实施方案对本发明的技术方案作进一步的说明： 

表1 微生物培养基成分

应用实例

1.     前期准备

⑴现场调查：试验地点为重庆市九龙坡区白市驿镇亚光园附近的梁滩河上，现污染已经很严重，常年为劣Ⅴ类水质。

⑵土著微生物的筛选：将试验地点的污水取回实验室，对其进行微生物分离，分离的菌种为：酵母菌、光合细菌、硝化细菌和聚磷菌。各菌种的培养基如表1所述。 

⑶土著微生物的配比：在实验室对各菌种按不同比例混合后，对试验场地的河水处理效果分析，得出各菌种的最佳比例。经研究土著微生物酵母菌、光合细菌、硝化细菌和聚磷菌按6：7：8：7混合，处理效果最佳。 

⑷多孔性高分子悬浮填料的处理：根据试验场地的水深情况，本发明选择的填料为组合填料，填料区长为0.32m，每串填料上有四个膜片。将填料进行改性，改性方法如下： 

利用三氯化铁溶液进行改性，把待挂膜填料放于强酸性的硫酸（0.1～0.5mol/L）中1h，使其充分氧化，然后用清水冲洗氧化后的填料；把氧化载体置于0.1mol/L的三氯化铁溶液中0.5h，然后加热蒸干，使三价铁离子覆盖在填料表面，改性后的填料由白色变成黄色或淡黄色。将改性好的填料放于混合菌种菌悬液中，静置24h使其挂膜。

2．复合生态浮岛的制作 

⑴土著微生物生物膜载体单元的预处理：将土著微生物酵母菌、光合细菌、硝化细菌和聚磷菌按最佳配比加入装有梁滩河河水的大容器中，细菌的总浓度在1000～1400mg/L，将改性好的多孔性高分子悬浮填料放入容器中，曝气培养24小时。

⑵本发明使用的可拼泡沫板做为浮岛的载体材料，规格有：长0.6m的正方形板和边长为0.6m六边形板，两种板的厚度均是4cm。 

⑶土著微生物生物膜与人工浮岛的组合，在土著微生物生物膜形成后，将生物膜载体的绳子穿过浮岛材料小孔，每两串相系，确保其不脱落，形成复合生态浮岛。 

3. 放入水体 

⑴将组合好的复合生态浮岛单元放入水中，复合生态浮岛单元相互咬合连接，本次建立复合生态浮岛长为30m，宽2m。约占建设河段河道面积的45%。将打孔的花盆中植入3～5株，高为10～15cm左右的风车草，用砾石固定，选用砾石的粒径为2～3cm，装入砾石的高度约为花盆的2/3，然后放入浮岛载体已开好的大孔中。

⑵复合浮岛在水中放置84天，期间天气情况和河流流速见表2。风车草在试验段河流的存活率为100%，各植物生物量明显增大并表现出了较强的繁殖能力，由开始3～5株变到30～35株左右。砾石上微生物长势良好，形成了绿色的生物膜；生物膜上微生物大量繁殖，形成了絮状。 

表2 试验期间天气情况和河流流速 

实验日期

天气

气温（℃）

流速(m/s)

实验日期

天气

气温（℃）

流速(m/s)

8月20日

多云

＞25

0.07

10月4日

晴

20-25

0.05

8月23日

阴

＞25

0.06

10月9日

阴

20-25

0.03

8月30日

晴

＞25

0.06

10月14日

小雨

20-25

0.01

9月3日

阴

＞25

0.08

10月21日

多云

20-25

0.008

9月10日

阴

＞25

0.12

10月25日

小雨

20-25

0.008

9月16日

晴

＞25

0.11

10月29日

阴

<20

0.007

9月20日

晴

＞25

0.08

11月1日

多云

<20

0.007

9月25日

小雨

20-25

0.07

11月6日

晴

<20

0.007

9月30日

小雨

20-25

0.05

11月11日

阴

<20

0.007

⑶试验过程中对试验段水质分析，测定指标为COD、NH₃-N、TP、Chl-a、DO和pH。试验期间复合生态浮岛COD去除率最高为32.61%；NH3-N的去除率最高为15.33%；TP的去除率为24.14%；Chl-a的最高去除率为14.38%；对水体中DO值有一定的恢复能力；对水体pH值基本无影响。结果表明，新型复合生态浮岛对该污染河流的治理取得了较好的效果。

Claims (7)

1.一种复合生态浮岛，其特征在于它包括一个或若干生态浮岛单元和若干土著微生物生物膜载体单元，生物膜单元与生态浮岛单元柔性相连；人工浮岛包括轻质高强度泡沫板，多孔花盆、多孔填料；土著微生物生物膜载体单元包括改性后多孔性高分子悬浮填料和土著微生物生物膜，土著微生物生物膜附着在改性后多孔性高分子悬浮填料表面，各浮岛单元通过浮岛边沿锯齿咬合相连。

2.根据权利要求1所述的复合生态浮岛，其特征在于：浮岛材料为轻质、高强度泡沫板，泡沫之间能相互咬合，可拼成不同样式的图形。

3.根据权利要求1所述的复合生态浮岛，其特征在于：所述的花盆为多孔。

4.根据权利要求1所述的复合生态浮岛，其特征在于：固定植物的填料，为多孔介质材料。

5.根据权利要求1所述的复合生态浮岛，其特征在于：多孔性高分子悬浮填料，为立体组合填料并且需要改性，其能为土著生物生物膜载体。

6.根据权利要求1所述的复合生态浮岛，其特征在于：选用的土著微生物为：酵母菌、光合细菌、放线菌、硝化细菌或聚磷菌。

7.根据权利要求1所述的复合生态浮岛，其特征在于：多孔性高分子悬浮填料，需穿过浮岛上小孔，每两串相系，固定于浮岛上，并可根据不同的水体选用不同的尺寸和密度。

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