CN210150911U - 一种人工浮岛式污水净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人工浮岛式污水净化装置，包括染料吸附处理槽、重金属捕捉处理槽、生物炭基质处理槽和供电装置，染料吸附处理槽、重金属捕捉处理槽和生物炭基质处理槽均各具有进水口和出水口，重金属捕捉处理槽的进水口处设有进水水泵，重金属捕捉处理槽的出水口与重金属捕捉处理槽的进水口连接，重金属捕捉处理槽的出水口与生物炭基质处理槽的进水口连接。本实用新型功能齐全，不仅填补了以往浮岛功能局限于仅靠植物微生物对富营养有机物的吸收除污的缺憾和在去除重金属方面的不足，还利用生物炭基质和曝气系统结合，提高水含氧量，大大提高了浮岛系统对氮磷有机大分子的分解利用。

Description

一种人工浮岛式污水净化装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备技术领域，具体说是一种人工浮岛式污水净化装置。

背景技术

虽然人工浮岛对处理污水中重金属污染物表现出其特有优势，被广泛运用到工程上，但在研究和应用中仍有不足：

①现有人工浮岛仅采用水生生物对水体进行污染治理，然而已有研究表明，植物对重金属的去除只占小部分，而对于重金属去除起关键性作用的填料研究相对较少。

②现阶段人工浮岛常用填料对重金属的吸附量普遍不高，常见填料如沸石、蛭石、陶粒、砾石、石英砂、磁铁矿石、矿渣等对重金属的吸附量大多小于0.1mmol/g，远不能满足对重金属废水的处理要求，低吸附量会导致更多的空间资源和更少的服务年限。

③传统人工浮岛湿地填料还存在达到吸附阈值后易脱附造成二次污染，成为新的污染源。

④现有研究大多只关注填料对某一种或几种重金属离子的单一吸附，但在生活或工程中，污水中往往含多重重金属离子，需要研究在二元甚至多元金属离子下共同存在下的吸附能力，多种重金属离子共同存在的条件下，填料的吸附能力和吸附原理需要深入研究。

⑤传统的水平潜流人工湿地中普遍的砂滤，活性炭吸附，浮选，混凝沉淀处理效果较差，且需要大量絮凝剂进行水污染净化，极大地提高了成本。

⑥一般的表面流人工湿地含氧量不足，不易对所有的氮磷大分子有机物进行吸收。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中的不足，对现有人工浮岛技术进行改良，以水平式潜流流人工湿地和表面流人工湿地为灵感来源，提供一种人工浮岛式污水净化装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种人工浮岛式污水净化装置，包括染料吸附处理槽、重金属捕捉处理槽、生物炭基质处理槽和供电装置，所述染料吸附处理槽、重金属捕捉处理槽和生物炭基质处理槽均各具有进水口和出水口，所述重金属捕捉处理槽的进水口处设有进水水泵，重金属捕捉处理槽的出水口与所述重金属捕捉处理槽的进水口连接，所述重金属捕捉处理槽的出水口与生物炭基质处理槽的进水口连接；

所述染料吸附处理槽内设有一组染料吸附塔， 所述染料吸附塔内装有废弃的棕榈树皮；用于处理废水中有机染料污染物；

所述重金属捕捉处理槽内设有一组瓜环重金属离子吸附塔，所述瓜环重金属离子吸附塔内装有粉末状瓜环，用于处理废水中的重金属离子；

所述生物炭基质处理槽内铺设有培养微生物的生物炭基质层，所述生物炭基质层下设有曝气管，曝气管上布设有开孔朝上的一组细曝气孔，曝气管连接有曝气泵，用于处理废水中有机物；针对排放污水有机物含量过高，曝气系统利用好氧微生物分解以降低有机物含量。

所述供电装置提供进水水泵和曝气泵电能。

本实用新型进一步的设计方案中，上述供电装置为太阳能发电装置。所述太阳能发电装置包括依次连接的太阳能电池板、控制器、蓄电池、逆变器。太阳能电池板可安装在装置两翼或四周。

本实用新型进一步的设计方案中，上述瓜环重金属离子吸附塔上设有一对进水口和出水口以及一对清洗进液口和清洗出液口。

本实用新型具有以下突出的有益效果：

本装置针对靠近化工厂、富营养化超标河道水域、水循环能力不足，自净能力不足的鱼塘中三大污染源－有机染料、重金属离子、氮磷类富营养化大分子有机物，分别用砂芯－棕榈树皮初滤塔、瓜环自组装体吸附塔、生物炭基质这三种新型可重复使用的清洁环境材料进行高效处理，并结合由太阳能提供电能的曝气系统，提高微生物工作效率，以水平潜流人工湿地和表面流人工湿地为蓝本进行功能和结构上的优化，制作成绿色环保的立体式循环过滤装置，最终以人工浮岛的形式在水面上自行巡航除污。具体而言如下：

本实用新型具备的功能更加齐全，不仅填补了以往浮岛功能局限于仅靠植物微生物对富营养有机物的吸收除污的缺憾，在去除重金属方面的不足，并且利用生物炭基质和曝气系统结合，提高水含氧量，大大提高了浮岛系统对氮磷有机大分子的分解利用。

本实用新型引入废弃的棕榈树皮作为吸附剂对废水中有机染料污染物的吸附去除及回收利用，使得该浮岛系统在不同的水域条件下都能发挥很好的除污作用，实现了浮岛系统的多样化。

本实用新型应用的几乎所有内容物都可以重复使用，瓜环分子可以通过1M的盐酸洗涤后，再次进行高效吸收重金属离子，棕榈树皮可以通过乙醇洗涤后也能重复添加会吸附塔中，在该系统中所需的电能也通过太阳能发电储存于蓄电池中，合理利用与水泵与曝气系统中，实现了资源的清洁无污染循环利用。相比其他装置成本低且绿色环保，效率高。

本实用新型的人工浮岛式污水净化装置中，污水首先进行重金属离子净化，再进行富营养有机物的净化，相比过去浮岛需谨慎处理附着的水生植物，以防造成二次污染该装置仅需按季收割植物即可。而装置外层的军舰漆涂料，也降低了浮岛外部受微生物滋生的几率，提高了浮岛的使用寿命。

附图说明

图1为实施例中人工浮岛式污水净化装置连接结构示意图；

图2为实施例中人工浮岛式污水净化装置净化实验数据；

图中，1-染料吸附处理槽，2-重金属捕捉处理槽，3-生物炭基质处理槽，4-进水水泵，5-曝气泵，6-太阳能电池板，7-控制器，8-蓄电池，9-逆变器，10-浮板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1，本实用新型中的一种人工浮岛式污水净化装置，包括染料吸附处理槽1、重金属捕捉处理槽2、生物炭基质处理槽3和太阳能发电装置，染料吸附处理槽1、重金属捕捉处理槽2、生物炭基质处理槽3和太阳能发电装置置于提供浮力的浮板10上，染料吸附处理槽1、重金属捕捉处理槽2、生物炭基质处理槽3也可以依次重叠放置。染料吸附处理槽1、重金属捕捉处理槽2和生物炭基质处理槽3均使用PVC板作为该装置的结构构筑材料，连接处做防渗处理，同时，均各具有进水口和出水口，重金属捕捉处理槽2的进水口处设有进水水泵4，重金属捕捉处理槽2的出水口与重金属捕捉处理槽2的进水口连接，重金属捕捉处理槽2的出水口与生物炭基质处理槽3的进水口连接；

染料吸附处理槽1内设有一组染料吸附塔， 染料吸附塔内装有裁剪过的废弃的棕榈树皮；用于处理废水中有机染料污染物；

重金属捕捉处理槽2内设有一组瓜环重金属离子吸附塔，瓜环重金属离子吸附塔内装有粉末状瓜环，用于处理废水中的重金属离子；瓜环自组装体溶解性较差、稳定性好，利用这些特征，可作为吸附、分离材料且对重金属离子进行有效回收。瓜环重金属离子吸附塔上设有一对进水口和出水口以及一对清洗进液口和清洗出液口。进水口和出水口以及清洗进液口和清洗出液口处分别使用隔离层防止瓜环粉末逃逸，经过染料吸附处理槽1处理后的污水从瓜环重金属离子吸附塔的进水口流入，利以一定流速通过瓜环重金属离子捕捉塔时，利用粉末状瓜环进行重金属离子的捕捉，在瓜环重金属离子吸附塔的出水口处设有隔离层防止瓜环粉末逃逸；当瓜环粉末对重金属离子捕捉到饱和时，利用另一对的清洗进液口导入1M盐酸并将被捕捉的重金属离子洗出，利用另一清洗出液口导出后单独收集。

生物炭基质处理槽3内铺设有培养微生物的生物炭基质层，生物炭基质高效吸附流经污水中氮磷大分子有机物并包含更多数量的微生物。生物炭基质层下设有曝气管，曝气管上布设有开孔朝上的一组细曝气孔，曝气管连接有曝气泵5，用于处理加快微生物分解以净化污水中有机物；在生物炭基质层上种植水葫芦、芦苇、菖蒲、美人蕉、茭白等可高效利用氮磷有机物的水生植物。当水达到一定高度时，自动从生物炭基质处理槽3的出水口导出。曝气管中释放氧气，强化微生物分解大分子氮磷有机物的效率。微生物通过曝气系统提高含氧量，高效对氮磷大分子进行分解，形成小分子含氮磷有机物。利用生物炭基质和曝气系统结合，提高水含氧量，大大提高了浮岛系统对氮磷有机大分子的分解利用。

太阳能发电装置包括依次连接的太阳能电池板6、控制器7、蓄电池8、逆变器9。提供进水水泵4和曝气泵5电能。太阳能电池板6可安装在净化装置两翼或四周，本实施例中太阳能电池板6位于净化装置两翼，斜角15°展开。植物在装置上层，太阳能板在装置四周。

进行应用时，污水经进水水泵4导入染料吸附处理槽1进行过滤处理，首先通过染料吸附塔，之后进入瓜环重金属离子吸附塔，瓜环以粉末状形式存于瓜环重金属离子吸附塔中，当污水以一定流速流入时，利用瓜环的端口羟基氧键合金属离子的特性，以及瓜环外壁正电性的特点，使得瓜环基材料有效捕捉镉离子。根据国家最高工业排放重金属标准，每吨水中最高含有0.1g重金属离子，仅用0.376g瓜环就可以高效捕捉流经重金属离子。当反应塔中重金属离子达到饱和时，用1M盐酸冲洗即可分理处重金属离子并重新利用瓜环分子。最后污水压入优化过的生物炭基质处理槽3，使用培养过的生物菌负载在生物炭的空隙中，将生物炭吸附的污水中的氮磷富营养有机物进行氧化分解，同时曝气管增加系统中含氧量，大大提高微生物的氧化能力，加快系统的除污效率。经过微生物分解过的富营养有机物变成更易被植物吸收的小分子氮磷有机物，可直接被芦苇，菖蒲，美人蕉，茭白等植物直接利用。

在实地试验中，采用人工浮岛式污水净化装置混合种植灯心草，菖蒲和美人蕉三种植物，对处理水体有更强的适应性，主要的实验结果有：装置容积为0.125立方米，进水流量为0.25L/s，故水体停留时间为500s，在此条件下，该装置在七天后对氮类大分子有机物、磷类大分子有机物、有机染料类和重金属离子的去除率分别为：68.1%、67.9%、95%、和接近100%。具体实验数据详见附图2。在实验中，植物生长状态良好，微生物活性良好，图能直观反应出该装置对重金属离子和有机染料的去除都有很好的效果。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种人工浮岛式污水净化装置，其特征在于，包括染料吸附处理槽（1）、重金属捕捉处理槽（2）、生物炭基质处理槽（3）和供电装置，所述染料吸附处理槽（1）、重金属捕捉处理槽（2）和生物炭基质处理槽（3）均各具有进水口和出水口，所述重金属捕捉处理槽（2）的进水口处设有进水水泵（4），重金属捕捉处理槽（2）的出水口与所述重金属捕捉处理槽（2）的进水口连接，所述重金属捕捉处理槽（2）的出水口与生物炭基质处理槽（3）的进水口连接；

所述染料吸附处理槽（1）内设有一组染料吸附塔， 所述染料吸附塔内装有废弃的棕榈树皮；用于处理废水中有机染料污染物；

所述重金属捕捉处理槽（2）内设有一组瓜环重金属离子吸附塔，所述瓜环重金属离子吸附塔内装有粉末状瓜环，用于处理废水中的重金属离子；

所述生物炭基质处理槽（3）内铺设有培养微生物的生物炭基质层，所述生物炭基质层下设有曝气管，曝气管上布设有开孔朝上的一组细曝气孔，曝气管连接有曝气泵（5），用于处理废水中的有机物；

所述供电装置提供进水水泵（4）和曝气泵（5）电能。

2.根据权利要求1所述的人工浮岛式污水净化装置，其特征在于，所述供电装置为太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括依次连接的太阳能电池板（6）、控制器（7）、蓄电池（8）、逆变器（9）。

3.根据权利要求1所述的人工浮岛式污水净化装置，其特征在于，所述瓜环重金属离子吸附塔上设有一对进水口和出水口以及一对清洗进液口和清洗出液口。

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