CN204569548U - 一种组合型生物浮床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种富营养化水体处理装置，具体涉及一种组合型生物浮床；其包括若干个浮床单体连接而成的床体以及设置于所述床体内部的曝气腔，所述曝气腔内部设置有曝气装置。本实用新型通过组合型生物浮床内增设的曝气装置增加水体中的溶解氧，并且将曝气装置设置于由浮床单体连接组合而成的床体内部的曝气腔内，当曝气腔为封闭式曝气腔时，曝气增加的溶解氧利用率最高。

Description

一种组合型生物浮床

技术领域

本实用新型涉及一种富营养化水体处理装置，具体涉及一种生物浮床。

背景技术

随着社会的不断发展和人们生活条件的不断改善，景观水已经融入了人们的生活，以水景观为主题的小区、园林、城镇等的建设迅速发展。由于北方地区水资源匮乏，城市景观水体多以城市污水处理厂尾水为补给水源。污水处理厂尾水氮磷等营养元素含量较高，加之城市景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，导致其水质易黑臭、易富营养化，严重影响周围的城市景观和居民的生活环境。基于此，如何修复和保持以城市污水处理厂尾水为主要补给水源的城市景观水体水质，成为当今环境工程水处理研究的热点问题。

景观水体的治理一般可分为物理、化学、生物及生态修复。物理常规水处理方法包括底泥疏浚、引水换水、过滤、混凝沉淀、加药气浮法等，该方法净化景观水体的前期投资费用相对较高，后期维护费用也较高，且能源消耗较大。化学处理主要用于去除景观水体的藻类及磷，主要通过加入化学药剂取得立竿见影的处理效果，但是随着耐药性藻类的出现，需要频繁地变换化学药剂，同时药的投加量也会更大，处理费用也较高，且造成二次污染。生物法以生态学原理为指导,通过建立微型水生生态系统，形成完整的生物链，实现水体自净。该方法前期投资费用较少，后期养护费用也低。景观水体中生态系统的恢复或建立，关键在于三个环节：增加水体中的溶解氧、引入水生植物、增加微生物的种群和数量。

生物浮床是一种较为有效的生物法治理富营养化水体的技术，通过在浮床上种植植物，利用植物的根系吸收分解水体中的富营养物，在达到有效治理的同时，还可以提高绿化，美化环境。但是由于植物根系吸收能力有限，对于污染较重的水体或需快速治理的水体的适用性较差。专利CN102826657A公开了一种碳纤维湿地式生态浮床，通过在浮床床体下方进一步设置湿地槽和生物碳纤维，增加微生物附着的方式促进其对富营养物的处理效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以高效治理富营养化水体的组合型生物浮床。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

组合型生物浮床包括若干个浮床单体连接而成的床体以及设置于所述床体内部的曝气腔，所述曝气腔内部设置有曝气装置。

进一步的，所述浮床单体至少为三个，所述曝气腔为封闭式曝气腔。

进一步的，所述浮床单体包括浮床框体、设置于浮床框体内侧的浮床床体以及均匀设置于浮床床体下方的生物膜载体填料；所述浮床床体上设置有种植槽。

进一步的，所述曝气装置设置于曝气腔内距所述浮床框体底部0.5-1m处。

进一步的，所述种植槽内设置有种植盆，所述种植盆内设置有水生景观植物及种植介质，所述种植介质包括设置于种植盆下部的陶粒、中部的填料和表层的装饰土。

进一步的，所述生物膜载体填料选自生态碳纤维、生物绳或生物纤维中的一种。

进一步的，所述生物膜载体填料的设置数量为每平方米水体4~10株。

进一步的，所述生物膜载体填料下方设置有配重块。

本实用新型所述的生物膜载体填料为比表面积高、吸附性能强，适于微生物附着生长，并利用其附着的微生物实现生物降解的装置，如现有技术中的生态碳纤维、生物绳、生物纤维等均具有上述特性，均属于本实用新型所述的生物膜载体填料的范畴。

本实用新型通过组合型生物浮床内增设的曝气装置增加水体中的溶解氧，并且将曝气装置设置于由浮床单体连接组合而成的床体内部的曝气腔内，当曝气腔为封闭式曝气腔时，曝气增加的溶解氧利用率最高，为本实用新型优选的技术方案。

本实用新型的种植槽用于种植水生景观植物，营造美好景观，构建微型水生生态系统。利用水生植物根系吸收水体中溶解性磷酸盐（PO₄ ^3-）、硝酸盐(NO₃ ^-)和铵盐(NH₄ ⁺)等营养盐来进行植株生长和组织合成。水生植物丰富的根际微生物群落通过氨化-硝化-反硝化作用去除富营养化水体中的氮素，通过将富营养化水体中不同形式的磷的转化为植物能够吸收利用的磷，从而被植物吸收利用。通过不断收割植物体，将转移到植物体中的营养物质移除，达到脱氮除磷、净化水质的目的。浮床床体的种植槽中放置种植盆（轻质花盆），其中放置填料，用于栽培和固定水生景观植物。种植盆底部铺放一层生物陶粒，利用其比表面积大，微生物易于附着、固定和生长的特点，借助微生物群体的新陈代谢活动，辅助去除水体中的有机物、氮磷营养盐，同时防止上层基质和营养土进水后通过花盆下方小孔漏到水体中。中间层可均匀铺设3cm厚的轻质颗粒状填料，用于固定水生景观植物，防止上层基质和营养土泄露。上层均匀铺设海绵、椰子纤维或营养土等用于固定水生景观植物。

本实用新型的浮床床体下方设置有生物膜载体填料，其具有比表面积高、吸附性能强，适于微生物附着生长，并利用其附着的微生物实现生物降解的性能。尤其当选择生物碳纤维（生物相容性碳纤维）作为生物膜载体填料时，由于其是一种具有良好生物相容性的纤维状的碳材料，在其碳纤维表面分布多种活性含氧官能团，表面能高，比表面积大，具有良好的亲水性、生物兼容性和生物附着性，是优良的生物膜载体，大量微生物附着在生物碳纤维表面，对水体中的有机物和营养盐进行吸附、生物氧化，其表层的微A/O环境及其微孔结构，为硝化、反硝化细菌以及藻类生长创造了适宜的条件，最终将有机物分解，或转化成为微生物组分，实现对富营养化水体的强制净化。生物膜载体填料下方设置配重物以保持其在水中的垂直状态，可自始使生物膜载体填料保持垂直状态，减少水体扰动，使得生物浮床不易移动，提高了生物浮床的稳定性和牢固性。

本实用新型的有益效果包括：

本实用新型通过增加水体中的溶解氧、引入水生植物、增加微生物的种群和数量，建立微型水生生态系统，稳定且高效去除城市景观富营养化水体中的氮磷营养物，为以城市污水处理厂尾水为主要补给水源的北方城市景观水体水质保持提供一种新工艺。

本实用新型的人工曝气装置设置于组合浮床框体中央，设计成多种花形图案，与水生景观植物结合，形成小型曝气喷泉景观，美化环境，增加水体复氧。景观水体多为静止或流动性差，通过人工曝气增加景观水体溶解氧，促进景观植物根系、生态碳纤维上附着的微生物对水体中污染物的氧化分解作用，同时也促进水体中污染物的分解与化合、氧化与还原等理化反应，增强水体自净能力。

本实用新型联合使用水生植物与生物膜载体填料进行水体处理，生物膜载体填料具有比表面积高，吸附性能强，适应微生物生长、抗冲击性能好等特点，与景观水生植物结合，利用水生植物自身新陈代谢、根际丰富的微生物群落和生物膜载体填料生物膜，强化植物与微生物之间的协同作用，提高对富营养化水体的综合净化效果。

本实用新型通过铺设2种不同透水能力的基质填料、设置人工曝气复氧设备，在生态浮床基质内部形成不同溶解氧浓度区域，水流经过系统过程中通过填料吸附、微生物降解及植物摄取等达到脱氮除磷的效果，实现对富营养化水体的强制净化。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的组合型生物浮床的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的组合型生物浮床的侧视图；

图3为本实用新型实施例1的浮床单体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的浮床床体的剖面结构示意图；

图5为本实用新型实施例2的组合型生物浮床的结构示意图；

图6为本实用新型实施例3的组合型生物浮床的结构示意图；

在附图中，1浮床单体、11浮床框体、12浮床床体、13生物膜载体填料、14种植槽、15种植盆、16水生景观植物、17配重块、2曝气装置、21曝气腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

为使本实用新型的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施方式中的附图和实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1~4所示，本实施例的组合型生物浮床包括若干个浮床单体1以及曝气装置2；所述6个正六边型浮床单体1沿水平面连接形成第一空间构型，所述第一空间构型为内部设置有曝气腔21的正六瓣式花朵构型；所述曝气装置2设置于所述曝气腔21内，并距所述浮床框体11底部0.5-1m处。所述浮床单体1包括浮床框体11、设置于浮床框体11内侧的浮床床体12以及设置于浮床床体12下方的生物膜载体填料13；所述浮床床体12上设置有种植槽14。

通过连接绳连接相邻的浮床框体11使之成为整体，浮床框体11上用铆钉固定浮床床体12。所述浮床框体11采用PVC管，漂浮于水面上，起到固定和支撑作用。连接绳采用抗老化、抗腐蚀的复合材料或合金。浮床床体12采用聚苯乙烯泡沫板。此两种材料具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性，防止对水体的二次污染。

浮床床体12上均匀设置6个圆柱形种植槽14，其中放置种植盆15（轻质花盆），底部铺放一层生物陶粒，中间层均匀铺设3cm厚的轻质颗粒状填料，上层均匀铺设海绵、椰子纤维或营养土等用于固定水生景观植物16。将水生景观植物17种栽培于填料中，每棵植物占床体面积为0.25m*0.25m，按季节收获植物。水生景观植物可选择种植香蒲、水蕹、茭白、水芹、菖蒲、水葱、美人蕉、慈菇、荆三棱、水芋或荸荠等生长速度快、根系发达的水生蔬菜或观赏植物。

水生植物利用根系吸收水体中溶解性磷酸盐（PO4^3-）、硝酸盐(NO₃ ^-)和铵盐(NH₄ ⁺)等营养盐来进行植株生长和组织合成。水生植物丰富的根际微生物群落通过氨化-硝化-反硝化作用去除富营养化水体中的氮素，通过将富营养化水体中不同形式的磷的转化为植物能够吸收利用的磷，从而被植物吸收利用。通过不断收割植物体，将转移到植物体中的营养物质移除，达到脱氮除磷、净化水质的目的。轻质花盆底部铺放生物陶粒，利用其比表面积大，微生物易于附着、固定和生长的特点，借助微生物群体的新陈代谢活动，辅助去除水体中的有机物、氮磷营养盐，同时防止上层基质和营养土进水后通过花盆下方小孔漏到水体中。中间层均匀铺设3cm厚的轻质颗粒状填料，用于固定水生景观植物，防止上层基质和营养土泄露。上层均匀铺设海绵、椰子纤维或营养土等装饰土用于固定水生景观植物。

在组合浮床床体12下方，均匀悬挂设置若干生物膜载体填料13，所述生物膜载体填料13采用单根辫状生态碳纤维。每根生态碳纤维底部均固定有配重块17，在其重力作用下保持生态碳纤维在水中的垂直状态。所述的生态碳纤维可购于专业材料生产厂家。

检测了生态碳纤维设置密度对于水体净化效果的影响，每平方米范围内分别设置0、2、4、10、16、20株生态碳纤维，检测了水体中化学需氧量（COD_Cr）、氨氮（NH₃-N）、以及高锰酸盐指数（COD_Mn）、总磷（TP）及总氮（TN）的去除率，结果如表1所示。

表1                              单位：毫克/升

如表1所示，在浮床床体12下方悬挂生态碳纤维可以进一步净化水体，减少化学需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮，设置的生态碳纤维的数量越多，净化效果越好，当设置的数量为4株/m²时，效果显著的优于2株/m²时，考虑到经济指标，优选的采用4~10株/m²，进一步优选为4株/m²。

实施例2

如图5所示，本实施例的组合型生物浮床若干个浮床单体1连接而成的床体以及设置于所述床体内部的曝气腔21，所述曝气腔21内部设置有曝气装置2。所述床体为内部设置有曝气腔21的正四瓣式花朵构型；所述曝气装置2设置于所述曝气腔21内，并距所述浮床框体11底部0.5-1m处。所述浮床单体1包括浮床框体11、设置于浮床框体11内侧的浮床床体12以及设置于浮床床体12下方的生物膜载体填料13；所述浮床床体12上设置有种植槽14。

通过连接绳连接相邻的浮床框体11使之成为整体，浮床框体11上用铆钉固定浮床床体12。所述浮床框体11采用PVC管，漂浮于水面上，起到固定和支撑作用。连接绳采用抗老化、抗腐蚀的复合材料或合金。浮床床体12采用聚苯乙烯泡沫板。此两种材料具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性，防止对水体的二次污染。

浮床床体12上均匀设置4个圆柱形种植槽14，其中放置种植盆15（轻质花盆），底部铺放一层生物陶粒，中间层均匀铺设3cm厚的轻质颗粒状填料，上层均匀铺设海绵、椰子纤维或营养土等用于固定水生景观植物16。将水生景观植物16种栽培于填料中，每棵植物占床体面积为0.25m*0.25m，按季节收获植物。

在组合浮床床体12下方，均匀悬挂设置若干生物膜载体填料13，所述生物膜载体填料13采用单根辫状生物绳。生物绳的密度为株/m²。每根生物绳底部均固定有配重块17，在其重力作用下保持生态碳纤维在水中的垂直状态。所述的生物绳可购于专业材料生产厂家。

实施例3

如图6所示，本实施例的组合型生物浮床包括若干个浮床单体1以及曝气装置2；所述3个长方型浮床单体1沿水平面连接形成第一空间构型，所述第一空间构型为内部设置有曝气腔21的三角型构型；所述曝气装置2设置于所述曝气腔21内，并距所述浮床框体11底部0.5-1m处。所述浮床单体1包括浮床框体11、设置于浮床框体11内侧的浮床床体12以及设置于浮床床体12下方的生物膜载体填料13；所述浮床床体12上设置有种植槽14。

通过连接绳连接相邻的浮床框体11使之成为整体，浮床框体11上用铆钉固定浮床床体12。所述浮床框体11采用PVC管，漂浮于水面上，起到固定和支撑作用。连接绳采用抗老化、抗腐蚀的复合材料或合金。浮床床体12采用聚苯乙烯泡沫板。此两种材料具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性，防止对水体的二次污染。

浮床床体12上均匀设置3个圆柱形种植槽14，其中放置种植盆15（轻质花盆），底部铺放一层生物陶粒，中间层均匀铺设3cm厚的轻质颗粒状填料，上层均匀铺设海绵、椰子纤维或营养土等用于固定水生景观植物16。将水生景观植物16种栽培于填料中，每棵植物占床体面积为0.25m*0.25m，按季节收获植物。

在组合浮床床体12下方，均匀悬挂设置若干生物膜载体填料13，所述生物膜载体填料13采用单根辫状生物绳。生物绳的密度为4株/m²。每根生物绳底部均固定有配重块17，在其重力作用下保持生态碳纤维在水中的垂直状态。所述的生物绳可购于专业材料生产厂家。

Claims (8)

1.一种组合型生物浮床，其特征在于其包括若干个浮床单体（1）连接而成的床体以及设置于所述床体内部的曝气腔（21），所述曝气腔（21）内部设置有曝气装置（2）。

2.根据权利要求1所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述浮床单体（1）至少为三个，所述曝气腔（21）为封闭式曝气腔。

3.根据权利要求1所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述浮床单体（1）包括浮床框体（11）、设置于浮床框体（11）内侧的浮床床体（12）以及均匀设置于浮床床体（12）下方的生物膜载体填料（13）；所述浮床床体（12）上设置有种植槽（14）。

4.根据权利要求3所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述曝气装置（2）设置于曝气腔（21）内距所述浮床框体（11）底部0.5-1m处。

5.根据权利要求3所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述种植槽（14）内设置有种植盆（15），所述种植盆（15）内设置有水生景观植物（16）及种植介质，所述种植介质包括设置于种植盆（15）下部的陶粒、中部的填料和表层的装饰土。

6.根据权利要求3所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述生物膜载体填料（13）选自生态碳纤维、生物绳或生物纤维中的一种。

7.根据权利要求3所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述生物膜载体填料（13）的设置数量为每平方米水体4~10株。

8.根据权利要求3~7任一项所述的一种组合型生物浮床，其特征在于所述生物膜载体填料（13）下方设置有配重块（17）。