CN208136823U - 用于治理黑臭水体的生物堤坝 - Google Patents

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李海涛
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Abstract

本实用新型公开了一种用于治理黑臭水体的生物堤坝，包括第一堤坝和第二堤坝，第一堤坝和第二堤坝沿水流方向设置于水体中，第一堤坝和第二堤坝之间的水体中设有曝气管，第一堤坝上设有第一滤盒放置区，第一滤盒放置区设置有至少一个第一滤盒，第二堤坝上设有第二滤盒放置区，第二滤盒放置区设置有至少一个第二滤盒，第一滤盒和第二滤盒内均装有火山岩生物滤料，第一滤盒和第二滤盒上均设有孔，孔的直径小于火山岩生物滤料的直径，第一滤盒放置区的底端高于第二滤盒放置区的底端。本实用新型的两个堤坝上的生物滤料分别将水流中的有机物进行摄取或者氧化分解，实现了水质净化的高效化、便捷化。

Description

用于治理黑臭水体的生物堤坝
技术领域
本实用新型涉及一种用于治理黑臭水体的生物堤坝。
背景技术
黑臭水体是水体有机物污染的一种极端表现，大部分水体黑臭机理基本一样，它是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。当大量的有机污染物进入水体，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量的氧气，使水体转化成缺氧状态，致使厌氧细菌大量繁殖，有机物腐败、分解、发酵使水体变黑、变臭。
目前黑臭水体治理最常用的是：截流、清淤、加絮凝剂、曝气，但这些处理方式费时费力，治理效果差。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于治理黑臭水体的生物堤坝，它能够实现水质净化的高效化、便捷化。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
用于治理黑臭水体的生物堤坝，包括第一堤坝和第二堤坝，第一堤坝和第二堤坝沿水流方向设置于水体中，第一堤坝和第二堤坝之间的水体中设有曝气管，第一堤坝上设有第一滤盒放置区，第一滤盒放置区设置有至少一个第一滤盒，第二堤坝上设有第二滤盒放置区，第二滤盒放置区设置有至少一个第二滤盒，第一滤盒和第二滤盒内均装有火山岩生物滤料，第一滤盒和第二滤盒上均设有孔，孔的直径小于火山岩生物滤料的直径，第一滤盒放置区的底端高于第二滤盒放置区的底端。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一滤盒放置区的底端高于第二滤盒放置区的顶端。
第一滤盒和第二滤盒为不锈钢滤盒。
本实用新型的有益效果是，两个堤坝上的生物滤料分别将水流中的有机物进行摄取或者氧化分解，实现了水质净化的高效化、便捷化。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1是本实用新型截面结构示意图。
图2是第一滤盒的结构示意图。
图3是第二滤盒的结构示意图。
其中，1.第一堤坝；2.第二堤坝；3.水体；4、曝气管；5.第一滤盒放置区；6.第一滤盒；7.第二滤盒放置区；8.第二滤盒；9.火山岩生物滤料；10.孔。
具体实施方式
下面将结合附图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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1-图3所示，用于治理黑臭水体的生物堤坝，包括第一堤坝1和第二堤坝2，第一堤坝1和第二堤坝2沿水流方向设置于水体3中，第一堤坝1和第二堤坝2之间的水体中设有曝气管4，第一堤坝1上设有第一滤盒放置区5，第一滤盒放置区5设置有第一滤盒6，第二堤坝2上设有第二滤盒放置区7，第二滤盒放置区7设置有第二滤盒8，第一滤盒6和第二滤盒8结构相同，且均装有火山岩生物滤料9，第一滤盒6和第二滤盒8上均设有孔10，孔10的直径小于火山岩生物滤料9的直径，第一滤盒放置区5的底端高于第二滤盒放置区7的顶端。
设置第一堤坝1以抬高水位，使水流通过第一堤坝1上的第一滤盒6的火山岩生物滤料9，微生物附着生长在滤料表面，形成生物膜，黑臭水与生物膜接触，水体中的大部分有机物被生物膜中的微生物摄取；在第一堤坝1和第二堤坝2中间设置曝气管4，提供充足的溶解氧；第二堤坝2中间设置的第二滤盒8中的火山岩生物滤料9，含有充足溶解氧的水体通过滤料，与滤料表面生物膜充分接触，生物膜上的微生物利用溶入的氧气对有机物进行氧化分解，产生无机盐和二氧化碳，达到水质净化的效果。
污水中溶解性有机物可被生物膜中微生物利用，而不溶性有机物先是被生物膜吸附，然后通过微生物胞外酶的水解作用，降解为可直接生物利用的溶解性小分子物质。而水解过程比生物代谢过程要慢，故设置堤坝拦截，增加水力停留时间。
生物膜表面容易吸取营养物质和溶解氧，形成由好氧和兼性微生物组成的好氧层，而在生物膜内层，由于微生物利用和扩散阻力，制约了溶解氧的渗透，形成由厌氧和兼性微生物组成的厌氧层。
废水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，对BOD5降解，利用BOD5合成新细胞，然后对污泥与水进行分离，从而完成BOD5的去除。
微生物在无氧的条件下，将废水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CH4、CO2和H2O等物质。在合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物(如低分子有机酸等)直接进入细胞内部被利用，而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的厌氧代谢作用对废水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的物质，因此，可以使处理后废水中的残余BOD5浓度较低。
废水中CODCr去除的原理与BOD5基本相同。
污水中存在着有机氮、NH3-N、NOx-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化运用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NOx-N，最后通过反硝化运用使NOx-N转化成N2，而逸入大气。
由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
反硝化作用是指在厌氧或缺氧(DO<0.3-0.5mg/L)条件下，硝态氮、亚硝态氮及其它氮氧化物被用作电子受体而还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应。这个过程通过反硝化菌完成。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。有分子氧存在时，利用O2作为最终电子受体，氧化有机物，进行呼吸；无分子氧存在时，利用NO3 ―或者NO2 ―进行呼吸。这种利用分子氧和NO3 ―之间的转换很易进行，即使频繁交换也不抑制其反硝化的进行。
大多数反硝化菌能进行反硝化的同时将NO3 ―同化为NH4 +而供给细胞合成之用，这也就是所谓同化反硝化。只有当NO3 ―作为反硝化菌唯一可利用的氨源时NO3 ―同化代谢才能发生。如果废水中同时存在NH4 +，反硝化菌有限利用氨态氮进行合成。
缺氧条件下，反硝化细菌对废水中的NO3 ―进行反硝化，该反应历程为：
NO3 -→NO2 -→NO→N2O→N2
最终达到脱氮的效果。
后续通过曝气，向水中提供充足的溶解氧，硝化作用在阶段完成，它是将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝态氮的生物化应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成。亚硝化菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝化杆菌属、硝化球菌属。亚硝酸菌和硝化菌统称为硝化菌。
其反应过程为：
NH3+2O2→NO3 -+H++H2O+346.69KJ
火山岩滤料置于不锈钢滤盒内，滤盒表面孔径小于滤料粒径。滤盒大小根据是否便于运输、更换等情况决定。
一道堤坝根据河道宽度，放置多个滤盒。
生物堤坝中的滤料选用火山岩滤料，相比于其他滤料，火山岩滤料具有以下特点：
一、物理结构特点
火山岩生物滤料在物理微观结构方面表现为：表面粗糙多微孔，这些特点特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜。
二、化学结构特点：
(一)微生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。
(二)表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。
(三)对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。
三、水力学方面特点：
(一)空隙率：内外平均孔隙率在40％左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。
(二)比表面积：比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。
(三)滤料形状与水的流态：由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒等其他滤料要大，所以在使用时对水流的阻力小。
(四)火山岩各项性能测试平均参数，见表1。
表1
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (3)

1.用于治理黑臭水体的生物堤坝，其特征是，包括第一堤坝和第二堤坝，第一堤坝和第二堤坝沿水流方向设置于水体中，第一堤坝和第二堤坝之间的水体中设有曝气管，第一堤坝上设有第一滤盒放置区，第一滤盒放置区设置有至少一个第一滤盒，第二堤坝上设有第二滤盒放置区，第二滤盒放置区设置有至少一个第二滤盒，第一滤盒和第二滤盒内均装有火山岩生物滤料，第一滤盒和第二滤盒上均设有孔，孔的直径小于火山岩生物滤料的直径，第一滤盒放置区的底端高于第二滤盒放置区的底端。
2.如权利要求1所述的用于治理黑臭水体的生物堤坝，其特征是，所述第一滤盒放置区的底端高于第二滤盒放置区的顶端。
3.如权利要求1所述的用于治理黑臭水体的生物堤坝，其特征是，第一滤盒和第二滤盒为不锈钢滤盒。
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