CN209307033U - 一种基于自通风强化的生物滤床装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于自通风强化的生物滤床装置，包括：滤床床体，内部由上至下依次设置基质过滤层、强化辅助曝气层和功能强化基质层，强化辅助曝气层包括竖向开孔的空心砖、由空心砖间隔而成的若干个强化曝气区、设于所述强化曝气区内的曝气装置；自通风设备，包括若干通气短管和若干通气长管，所述通气短管一端插入所述过滤基质层内、另一端延伸至所述过滤基质层上方，所述通气长管一端连通所述强化爆气区、另一端延伸至所述过滤基质层上方；所述通气长管和通气短管兼做药剂投加通道。本实用新型引入自通风系统和辅助通风系统等方面对传统的生物滤床技术进行效果强化，在降低能耗的同时增大了水力和污染负荷。

Description

一种基于自通风强化的生物滤床装置

技术领域

本发明涉及面源污染、生活污水、河道及湖泊等领域的处理技术，具体涉及一种基于自通风强化的生物滤床装置。

背景技术

近几年，生物滤床在初期雨水、生活污水、受污染河道、湖泊等水环境的修复以及农业面源污染的治理中获得了广泛的关注，工程应用也在逐年上升。例如，公告号为CN207375911U的中国实用新型专利公开了一种生物滤床，包括四层填料层，由下至上，依次为第一填料层、第二填料层、第三填料层、第四填料层；每一层填料层均包括陶粒层、炉渣层、微生物菌剂层、砂性土层；在第一填料层和第三填料层内设有穿孔曝气管，第一填料层的下方设滤布，第四填料层的上方设布水器。

但传统的生物滤床在设计、运行中也存在许多问题，不利于其推广：

1)传统生物滤床在应用中存在堵塞的情况，有的与设计中水力学、填料的选择和配置有关，有的与施工和运行方式有关，更多的与管理维护复杂和不到位有关。

2)传统生物滤床受水力、污染负荷限制明显，处理对象不够宽泛。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于自通风强化的生物滤床装置，引入自通风系统和辅助通风系统等方面对传统的生物滤床技术进行效果强化，在降低能耗的同时增大了水力和污染负荷。

一种基于自通风强化的生物滤床装置，包括：

滤床床体，滤床床体内由上至下依次设置基质过滤层、强化辅助曝气层和功能强化基质层，基质过滤层中种植挺水植物，功能强化基质层对应的床体壁上开设出水口，所述强化辅助曝气层包括竖向开孔的空心砖、由所述空心砖间隔而成的若干个强化曝气区、设于所述强化曝气区内的曝气装置；

自通风设备，包括若干通气短管和若干通气长管，所述通气短管一端插入所述过滤基质层内、另一端延伸至所述过滤基质层上方，所述通气长管一端连通所述强化爆气区、另一端延伸至所述过滤基质层上方；所述通气长管和通气短管兼做药剂投加通道。

污水垂直进入本实用新型装置后，首先通过基质过滤、植物根系吸附与微生物代谢等作用将污水中污染物进行削减；随着污水向下流动，自通风强化管网系统利用湿地内外温差产生空气流动，在强化辅助系统所在区域利用负压产生的溶解氧强化对污染物的降解，处理后的污水从耦合系统的底部达标排放；进一步的，可根据处理对象的污染程度选择运行的工况，通过强化辅助系统以及自通风强化长管的附加输送措施确保出水稳定达标。

优选地，所述曝气装置包括主曝气装置和辅助曝气装置；所述主曝气装置为曝气头或曝气管，外接曝气设备；所述辅助曝气装置为开孔封闭腔体。

进一步优选地，所述开孔封闭腔体为瓶口封闭且周身开孔的塑料瓶或周身开孔的堵头PVC管或二者的组合。

优选地，连接曝气设备和主曝气装置的连接线贯穿所述通气长管。

优选地，所述强化曝气区的水平投影面积总和小于等于基质过滤层表层水平投影面积的30％。优选地，所述基质过滤层和强化辅助曝气层之间设置承重格栅板，所述承重格栅板上铺设网格板。

承重格栅板厚度在5～30mm之间，间距(或孔径)为5～30mm，其材质为不锈钢、碳钢、铝质等其中一种或几种的组合；所述的承重格栅板上铺设孔径为1～3mm的玻璃钢网格板用以防止上层基质填料进入下层。

进一步优选地，所述通气长管的管径为10～50mm、上端高出基质过滤层表面50～80mm、下端置于网格板上或深入强化曝气区内20～50mm；所述通气短管的管径为30～110mm、上端高出基质过滤层表面50～80mm、下端深入基质过滤层1/5～1/2的距离处。

通气长管、短管均采用PVC、PE、PP-R材质的一种或几种的组合。

优选地，所述挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲、纸莎草等的一种或几种的组合；所述挺水植物的种植密度为6-12株/平米。

优选地，所述基质过滤层、强化辅助曝气层和功能强化基质层三层的厚度比为(3～6)：(1～3)：(3～6。

滤床床体构造为圆柱体形、方形(长方体、正方体)、倒圆台形等的一种或根据污水处理对象选择的多种组合；其小试、中试材质为玻璃钢、不锈钢、有机玻璃中的一种或几种组合，而工程示范和应用时材质为砖混、钢混的一种或多种组合；基质过滤层基质为碎石、陶粒、沸石、无烟煤、钢渣等的一种或几种的组合，且粒径在5～25mm之间；功能强化基质层针对由通风长管、短管投加的微生物或药品起到深度净化的作用，根据处理对象和工况的不同选择不同的基质，其基质为砾石、陶粒、沸石、轻质陶瓷等的一种或几种的组合，且粒径在20～50mm之间。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)采用自通风管网系统，有效改善了污水净化时中间区域的溶解氧，强化植物根系、微生物和基质对污染物的吸附、转化和降解。

2)加入了强化辅助系统，根据待处理对象污染情况可以选择在进水的同时控制辅助曝气系统的开启，以强化处理相对较高浓度的污水，确保处理效果，减少了占地面积，缩短了系统的水力停留时间，有利于规模化、产业化生产；同时，根据水位的潮汐变化，开孔封闭腔体的加入可以进一步促成局部空气的吸入和排出，增大溶解氧浓度的同时也可有效缓解堵塞现象。

3)自通风管网系统长管、短管的设计在实现自通风的同时，还可通过其管道定向投加微生物、环境友好促进剂等，并配合工况的调整以强化特定功能如强化脱氮除磷的实现等。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图中所示附图标记如下：

1-滤床床体 2-基质过滤层 3-通气短管

4-通气长管 5-挺水植物 6-接曝气设备

7-承重格栅板 8-强化辅助曝气层 9-功能强化基质层

10-开孔封闭腔体 11-曝气头(管) 12-空心砖

13-出水口

具体实施方式

如图1所示，一种基于自通风的生物滤床装置，包括滤床床体1和自通风设备。

滤床床体1构造为圆柱体形、方形(长方体、正方体)、倒圆台形等的一种或根据污水处理对象选择的多种组合；其小试、中试材质为玻璃钢、不锈钢、有机玻璃中的一种或几种组合，而工程示范和应用时材质为砖混、钢混的一种或多种组合。滤床床体1内由上至下依次为基质过滤层2、强化辅助曝气层8和功能强化基质层9三层，三层的比例为(3～6)：(1～3)：(3～6)，与功能强化基质层对应的床体壁上开设出水口13。

基质过滤层2的基质为碎石、陶粒、沸石、无烟煤、钢渣等的一种或几种的组合，且粒径在5～25mm之间，基质过滤层中种植挺水植物，挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲、纸莎草等的一种或几种的组合，种植密度为6-12株/平米。

基质过滤层2与强化辅助曝气层8之前设置承重格栅板7，格栅板厚度在5～30mm之间，间距(或孔径)为5～30mm，其材质为不锈钢、碳钢、铝质等其中一种或几种的组合；所述的承重格栅板上铺设孔径为1～3mm的玻璃钢网格板用以防止上层基质填料进入下层。

强化辅助曝气层8起强化和导流作用，强化辅助曝气层设置1～2层孔径向上布置安装的标准空心砖，空心砖12沿水平向将强化辅助曝气层内间隔为若干个强化曝气区，每个强化曝气区内均安装曝气装置，曝气装置包括曝气头(管)11和开孔封闭腔体10，曝气头(管)11外接曝气设备，开孔封闭腔体为周身开孔的塑料瓶、堵头PVC管(周身开孔)等的一种或几种的组合。

功能强化基质层9根据处理对象和工况的不同选择不同的基质，其基质为砾石、陶粒、沸石、轻质陶瓷等的一种或几种的组合，且粒径在20～50mm之间。

自通风设备包括若干通气长管4和若干通气短管3，长管管径为10～50mm，上端高出基质过滤层表面50～80mm，下端置于玻璃钢网格板上或深入20～50mm；短管管径为30～110mm，上端高出基质过滤层表面50～80mm，下端深入基质过滤层1/5～1/2的距离；长管、短管均采用PVC、PE、PP-R材质的一种或几种的组合。

通气长管和通气短管还兼做微生物或药剂投加通道，曝气头外接曝气设备的连接线也可贯穿通气长管进行安装。

本实用新型的工作方式如下：

污水垂直进入该装置中，首先通过基质过滤、植物根系吸附与微生物代谢等作用将污水中污染物进行削减；随着污水向下流动，自通风强化管网系统利用湿地内外温差产生空气流动，在强化辅助系统层利用负压产生的溶解氧强化对污染物的降解，处理后的污水从耦合系统的底部达标排放；进一步的，可根据处理对象的污染程度选择运行的工况，通过强化辅助系统层以及自通风强化长管、短管的附加输送措施确保出水稳定达标。功能强化基质层针对由通风长管、短管投加的微生物或药品起到深度净化的作用。

实施例1

一种基于自通风强化的新型低耗高效污水处理耦合系统及方法，其步骤是：

污水垂直进入基于自通风强化的新型低耗高效污水处理耦合系统后，首先通过基质过滤、植物根系吸附与微生物代谢等作用将污水中污染物进行削减；随着污水向下流动，自通风强化管网系统利用湿地内外温差产生空气流动，在强化辅助系统所在区域利用负压产生的溶解氧强化对污染物的降解，处理后的污水从耦合系统的底部达标排放。

新型生物滤床系统的构造为长方体，其长、宽、高尺寸分别为2000mm、1200mm和1200mm，其小试材质为玻璃钢。

新型生物滤床系统从上到下依次分为基质过滤层、强化辅助系统层以及功能强化基质层三层，三层的比例为2：1：2；基质过滤层基质为沸石，且粒径为8mm；强化辅助系统层起到导流和通气作用，装有1层孔径向上布置安装的标准空心砖；功能强化基质层的基质为砾石，且粒径为30mm。

强化辅助系统层的空心砖之间设置强化曝气区，且强化曝气区面积为0.48平米；强化曝气区设有曝气头、开孔封闭腔体，且开孔封闭腔体为塑料瓶(周身不规则开孔)；基质过滤层与强化辅助系统层之间设有承重格栅板，格栅板厚度为5mm之间，间距为20mm，其材质为不锈钢；承重格栅板上铺设孔径为3mm的玻璃钢网格板用以防止上层基质填料进入下层。

基质过滤层种植挺水植物再力花，其种植密度为9株/平米；自通风管网系统长管管径为20mm，上端高出基质过滤层表面50mm，下端深入玻璃钢网格板以下20mm；短管管径为50mm，上端高出基质过滤层表面50mm，下端深入基质过滤层1/5的距离；自通风管网系统长管、短管均采用PVC材质。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种基于自通风强化的生物滤床装置，其特征在于，包括：

滤床床体，滤床床体内由上至下依次设置基质过滤层、强化辅助曝气层和功能强化基质层，基质过滤层中种植挺水植物，功能强化基质层对应的床体壁上开设出水口，所述强化辅助曝气层包括竖向开孔的空心砖、由所述空心砖间隔而成的若干个强化曝气区、设于所述强化曝气区内的曝气装置；

自通风设备，包括若干通气短管和若干通气长管，所述通气短管一端插入所述过滤基质层内、另一端延伸至所述过滤基质层上方，所述通气长管一端连通所述强化爆气区、另一端延伸至所述过滤基质层上方；所述通气长管和通气短管兼做药剂投加通道。

2.根据权利要求1所述生物滤床装置，其特征在于，所述曝气装置包括主曝气装置和辅助曝气装置；所述主曝气装置为曝气头或曝气管，外接曝气设备；所述辅助曝气装置为开孔封闭腔体。

3.根据权利要求2所述生物滤床装置，其特征在于，所述开孔封闭腔体为瓶口封闭且周身开孔的塑料瓶或周身开孔的堵头PVC管或二者的组合。

4.根据权利要求2所述生物滤床装置，其特征在于，连接曝气设备和主曝气装置的连接线贯穿所述通气长管。

5.根据权利要求1所述生物滤床装置，其特征在于，所述强化曝气区的水平投影面积总和小于等于基质过滤层表层水平投影面积的30％。

6.根据权利要求1所述生物滤床装置，其特征在于，所述基质过滤层和强化辅助曝气层之间设置承重格栅板，所述承重格栅板上铺设网格板。

7.根据权利要求6所述生物滤床装置，其特征在于，所述通气长管的管径为10～50mm、上端高出基质过滤层表面50～80mm、下端置于网格板上或深入强化曝气区内20～50mm；所述通气短管的管径为30～110mm、上端高出基质过滤层表面50～80mm、下端深入基质过滤层1/5～1/2的距离处。

8.根据权利要求1所述生物滤床装置，其特征在于，所述挺水植物为美人蕉、千屈菜、再力花、菖蒲、纸莎草等的一种或几种的组合；所述挺水植物的种植密度为6-12株/平米。

9.根据权利要求1所述生物滤床装置，其特征在于，所述基质过滤层、强化辅助曝气层和功能强化基质层三层的厚度比为(3～6)：(1～3)：(3～6。