CN212269787U - 一种外源污水生态处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水体生态治理领域，公开了一种外源污水生态处理系统，包括设置在排污口附近水体内的生物处理区、环绕在生物处理区与排污口周围形成封闭区域的物理处理区以及用于向生物处理区底部曝气的曝气装置；生物处理区包括设置在水面上的用于种植水生植物的生态浮岛以及连接在生态浮岛下方的微生物生长生态基，物理处理区包括位于水体底部的承托层、设置在承托层上的吸附填料层以及设置在吸附填料层上的植物层。本实用新型将生物处理和物理处理相结合，提高了水体污染物的去除效率，且布局合理，空间利用高；实现模块化安装，安装高效快捷，维护简单方便，系统抗冲击能力强；使用太阳能供电，无需额外提供电力，运行成本低。

Description

一种外源污水生态处理系统

技术领域

本实用新型涉及水体生态治理领域，尤其是涉及一种外源污水生态处理系统。

背景技术

近年来，随着城市化进程的不断加快，城市河湖水接纳污染物量越来越大，虽然水体综合治理工程在不断开展中，但部分区域由于截污纳管的不彻底、初期雨水的处理不达标等导致外源污水排入河湖的现象依然存在，由于河湖水缺乏天然径流、水体稀释自净能力有限，大多数河湖水质逐步恶化，河湖水生态系遭到破坏，严重影响水体水质，加剧了我国水资源污染问题。

目前，河道的整治主要采用截污、清淤、护岸等方法，短期内虽然可以解决河湖污染问题，但是长期以来水体自净能力得不到提升，河湖水生生态系统反而遭到了破坏，水生态功能得不到恢复。而水体生态修复技术可以提高水体的自净能力，从而从根本上解决河湖污染问题，因此，水体生态处理方法得到了越来越多的关注，例如，在中国专利文献上公开的“一种河道外源污染处理系统”，其公告号CN108545895A，包括设置在河道内的隔污墙，所述隔污墙与河岸形成隔离区，外源污染经排污口排入所述隔离区，还包括有污水处理装置，所述隔离区内的污水经水泵至所述污水处理装置进行处理。

但现有技术中的水体生态修复系统要么主要依赖植物根系吸收去除污染物，处理能力有限，治理效果达不到污水排入河道标准；要么为了满足污水排入河道标准，使得处理系统占地面积大、运行成本高。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中的污水生态处理系统主要依赖植物根系吸收去除污染物，处理能力有限，治理效果达不到要求，为了满足污水排入河道标准，又会使得处理系统占地面积大、运行成本高的问题，提供一种外源污水生态处理系统，通过合理化布局将生物处理和物理处理相结合，提高了对水体污染物的处理效果，布局合理，空间利用高，安装和维护方便，运行成本低，同时保证了污水处理效果和河道景观效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种外源污水生态处理系统，包括设置在排污口附近水体内的生物处理区、环绕在生物处理区与排污口周围形成封闭区域的物理处理区以及用于向生物处理区底部曝气的曝气装置；所述生物处理区包括设置在水面上的用于种植水生植物的生态浮岛以及连接在生态浮岛下方的微生物生长生态基，所述物理处理区包括位于水体底部的承托层、设置在承托层上的吸附填料层以及设置在吸附填料层上的植物层。

本实用新型在生物处理区周围设置物理处理区，通过合理布局，充分利用水体内部空间，将生物处理和物理吸附相结合，提高了污染物的处理效果。生物处理区中生态浮岛上种植的水生植物一方面可以吸收水体中的氮磷污染物，通过对水生植物的收割降低水中营养盐含量，防止水体富营养化；另一方面，水生植物在光合作用过程中向水体释放氧气，使得植物根际区域形成有利于微生物生长代谢的微环境，微生物聚集在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物可以吞噬和代谢水中的污染物转化为无机物，使其成为植物的营养物质，通过光合作用转化为水生植物细胞的成分，促进水生植物的生长，降低水体中污染物含量。

为了充分利用水体内空间，提高污染物处理效果，本实用新型在生态浮岛下方设置微生物生长生态基，为水体内的好氧土著微生物和有益藻类等的生长、繁殖提供巨大的生物附着表面，为实现微生物的多样性并建立起高效水生态系统提供了理想的环境条件。生态基上微生物种类丰富、活性高，能有效发挥水体中微生物对有机物、N、P的吸收和矿化，调节水体环境的平衡。

物理处理区中的承托层用于对吸附填料层和植物层进行固定和承托，在承托层上设置吸附填料层，一方面可以通过填料直接对水体中的污染物进行物理吸附，另一方面吸附填料层表面也可以附着生物膜，物理吸附的同时也可以再利用生物膜对水体中的污染物质进行分解、吸收，可有效降低水体中污染物含量。吸附填料层上方再种植植物层，与生物处理区的水生植物一起对水体进行净化，合理利用了空间；并且植物层的根系还可以吸收部分吸附在填料上的营养物质，提高了吸附填料层的使用寿命。

同时，本实用新型还通过曝气装置向中间的生物处理区曝气充氧，使其由缺氧转变为富氧水体，在溶解氧的作用下，水体中的有机物可被附着在微生物生长生态基和水生植物根部表面的好氧微生物分解；H₂S、FeS、NH₃等导致黑臭物质被氧化，可有效消除处理区的黑臭现象；并且曝气可实现水体上下水的交换，使死水变为活水，达到强化水体的自净作用。同时，曝气可冲刷生态浮岛上的水生植物根系、生态基上的生物膜及物理处理层填料上的生物膜，加速上述生物膜的脱落，提高生物膜净化水体的效率。

污水从排污口进入生态处理系统内后，先进入生物处理区，水生植物可吸收部分营养物质，通过对水生植物收割可实现营养物质的转移，同时水生植物根部与生态基可提供微生物生长场所，微生物聚集后形成的生物膜可吞噬和代谢水中的污染物；曝气装置能为水体补充溶解氧，使水体处于富氧状态，保证硝化反应的正常进行，同时曝气加快填料上微生物的脱落，实现快速更替，保证污水处理效果；污水经过生物处理区后进入物理处理区，吸附填料层可继续吸附水中的污染物质，同时污水流经吸附填料层后形成的生物膜会再次吞噬和代谢水体中的污染物。因此本实用新型布局合理、充分利用水体空间，通过多种处理方式的结合大大提高了水体污染物的去除效果。

作为优选，曝气装置包括设置在微生物生长生态基下方的微孔曝气器、与微孔曝气器连接的曝气风机以及与曝气风机连接的太阳能供电装置，所述太阳能供电装置和曝气风机设置在物理处理区上方。本实用新型采用太阳能供电装置为曝气装置供电，无需额外提供电力，运行成本低；曝气风机和太阳能供电装置可以设置在物理处理区表面，合理利用空间，节约安装场地。

作为优选，物理处理区中的吸附填料层由若干吸附模块拼接而成，所述吸附模块包括模块箱和设置在模块箱内的吸附填料，所述模块箱包括用于容纳吸附填料的箱体和设置在箱体上方的上盖，所述箱体内表面设有滤网，箱体侧面上设有均匀分布的填料孔，箱体下表面设有连接凸起，所述上盖靠近箱体的一侧对应连接凸起处设有安装块，所述上盖和安装块上设有相对应的用于容纳连接凸起的连接孔。采用吸附模块可以使物理处理区实现模块化安装，安装时先打开上盖将吸附填料装入箱体内，关闭上盖后将上方箱体的连接凸起插入下方箱体安装块上的连接孔内，即可将吸附模块上下连接形成吸附填料层，安装操作便捷，安装效率高，遇到大雨时可快速将上部卸载，不影响大流量雨水排走，使吸附填料层的抗冲击能力强。箱体侧面的填料孔可以使吸附填料暴露在水体中与污水接触，对水体中的污染物进行吸附去除，滤网可以保证吸附填料不泄露入水体，方便填料回收。

作为优选，箱体两个相对的侧面上分别设有用于互相卡接的卡扣，两个侧面上的卡扣开口方向相反。在箱体侧面设置卡扣，可以实现模块箱水平方向的连接，通过模块箱上下左右连接起来形成吸附填料层，连接方便，安装效率高，连接形成的吸附填料层稳固，抗冲击能力强。

作为优选，吸附填料为沸石和建筑废砖中的一种或两种组合。沸石和建筑废砖表面具有大量孔穴和通道，对氨氮等水体污染物有良好的吸附效果，将建筑废砖作为吸附填料使用，可以实现废物利用，实现以废治废，节约处理成本。

作为优选，物理处理区中的承托层呈锥形，锥形顶点一侧插入水体底部，锥形底面一侧与上方的吸附填料层连接。采用锥形的承托层，可插入水体，防止水体底部存在砖石或不够平整导致承托层无法为上部吸附填料层和植物层提供有效支撑。

作为优选，物理处理区中的植物层为挺水植物。在吸附填料层上方覆土种植挺水植物，可以合理利用空间，进一步提高污水处理效果。

作为优选，生物处理区中的生态浮岛由生态浮盆拼接而成，所述生态浮盆内种植挺水植物和/或浮水植物。采用生物浮盆拼接呈的生态浮岛可以有效浮于水面上，使水生植物在水面生长，根系在水体中，对水体中的污染物进行吸收。

作为优选，生物处理区中的微生物生长生态基为碳素纤维草或辫式生物绳。碳素纤维草和辫式生物绳具有适宜微生物生长的孔结构，可为水体内的好氧土著微生物和有益藻类等的生长、繁殖提供巨大的生物附着表面，有利于提高污水处理效果。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）将生物处理和物理处理相结合，同时又通过合理布局使生物处理包括水生植物处理和微生物处理，在多种处理方式的共同作用下，提高了水体污染物的去除效率，且布局合理，空间利用高；

（2）物理处理区使用模块箱实现模块化安装，安装高效快捷，维护简单方便，遇到大雨可快速将上部卸载，不影响大流量雨水排走，系统抗冲击能力强；

（3）曝气装置使用太阳能供电，无需额外提供电力，运行成本低。

附图说明

图1是本实用新型的俯视图；

图2是本实用新型生物处理区的结构示意图；

图3是本实用新型物理处理区的结构示意图；

图4是本实用新型模块箱的主视图；

图5是本实用新型模块箱的俯视图。

图中：1排污口、 2生物处理区、 201生态浮岛、 2011生态浮盆、 2012水生植物、202微生物生长生态基、 3物理处理区、 301承托层、 302吸附填料层、 3021箱体、 3022上盖、 3023填料孔、 3024连接凸起、 3025安装块、 3026连接孔、 3027卡扣、 3028滤网、 303植物层、 401微孔曝气器、 402曝气风机、 403太阳能供电装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例：

如图1所示，一种外源污水生态处理系统，包括设置在排污口1附近水体内的生物处理区2、环绕在生物处理区与排污口周围形成封闭区域的物理处理区3，以及用于向生物处理区底部曝气的曝气装置。

如图2所示，生物处理区包括设置在水面上的生态浮岛201以及连接在生态浮岛下方的微生物生长生态基202。生态浮岛由生态浮盆2011拼接而成，生态浮盆内种植有水生植物2012，水生植物包括美人蕉、鸢尾、菖蒲等挺水植物，和香菇草、聚草等浮水植物。微生物生长生态基为悬挂在生态浮盆底部的碳素纤维草。

如图3所示，物理处理区包括位于水体底部的承托层301、设置在承托层上的吸附填料层302以及设置在吸附填料层上的植物层303，植物层种植美人蕉、鸢尾、菖蒲等挺水植物。承托层呈锥形，锥形顶点一侧插入水体底部，锥形底面一侧与上方的吸附填料层连接。吸附填料层由若干吸附模块拼接而成，吸附模块包括模块箱和设置在模块箱内的吸附填料，吸附填料为建筑废砖。

如图4和图5所示，模块箱包括用于容纳吸附填料的箱体3021和设置在箱体上方的上盖3022，箱体内表面设有滤网3028，箱体侧面上设有均匀分布的填料孔3023，箱体下表面的四个角上分别设有连接凸起3024，上盖靠近箱体的一侧的四个角上对应的设有安装块3025，上盖和安装块上设有相对应的用于容纳连接凸起的连接孔3026。箱体左右两个侧面上分别设有用于互相卡接的“耳型”卡扣3027，左侧面上的卡扣开口向前，右侧面上的卡扣开口向后。

如图1和图2所示，曝气装置包括设置在微生物生长生态基下方的微孔曝气器401以及设置在物理处理区上方的曝气风机402和太阳能供电装置403，太阳能供电装置和曝气风机连接，曝气风机和微孔曝气器连接。

本实用新型中的生态处理系统安装时，先在排污口附近将种植有水生植物的生态浮盆拼接形成生态浮岛，然后将微生物生长生态基悬挂在生态浮盆底部，使微生物生长生态基底部距离水底20cm，形成生物处理区；然后沿生物处理区周围，将承托层插入水体底部，形成封闭区域，再在承托层上将各吸附模块通过连接凸起和卡扣上下左右连接起来，形成吸附填料层，最后在吸附填料层顶部覆土种植植物层，形成物理处理区；将太阳能供电装置和曝气风机连接并安装在物理处理区上方，将微孔曝气器与曝气风机连接并放置在微生物生长生态基下方的水底，完成曝气装置的连接和安装，生态处理系统即可使用。

使用时，污水从排污口进入生态处理系统内后，先进入生物处理区，水生植物可吸收部分营养物质，通过对水生植物收割可实现营养物质的转移，同时水生植物根部与生态基可提供微生物生长场所，微生物聚集后形成的生物膜可吞噬和代谢水中的污染物；曝气装置能为水体补充溶解氧，使水体处于富氧状态，保证硝化反应的正常进行，同时曝气加快填料上微生物的脱落，实现快速更替，保证污水处理效果；污水经过生物处理区后进入物理处理区，吸附填料层可继续吸附水中的污染物质，同时污水流经吸附填料层后形成的生物膜会再次吞噬和代谢水体中的污染物。

该生态处理系统应用于莲都区碧湖镇小城镇环境综合整治项目，排污口排出的污水中总氮（TN）、总磷（TP）、COD浓度分别为2.56mg/L、0.46 mg/L、48.37 mg/L，经本生态处理系统处理7天后，TN、TP、COD的浓度分别为1. 72mg/L、0.34 mg/L、35.18 mg/L，数据表明，该生态处理系统对污水中的营养物质和有机污染物具有较高的去除效果。

Claims (9)

1.一种外源污水生态处理系统，其特征是，包括设置在排污口（1）附近水体内的生物处理区（2）、环绕在生物处理区与排污口周围形成封闭区域的物理处理区（3）以及用于向生物处理区底部曝气的曝气装置；所述生物处理区包括设置在水面上的用于种植水生植物（2012）的生态浮岛（201）以及连接在生态浮岛下方的微生物生长生态基（202），所述物理处理区包括位于水体底部的承托层（301）、设置在承托层上的吸附填料层（302）以及设置在吸附填料层上的植物层（303）。

2.根据权利要求1所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述曝气装置包括设置在微生物生长生态基下方的微孔曝气器（401）、与微孔曝气器连接的曝气风机（402）以及与曝气风机连接的太阳能供电装置（403），所述太阳能供电装置和曝气风机设置在物理处理区上方。

3.根据权利要求1所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述物理处理区中的吸附填料层由若干吸附模块拼接而成，所述吸附模块包括模块箱和设置在模块箱内的吸附填料，所述模块箱包括用于容纳吸附填料的箱体（3021）和设置在箱体上方的上盖（3022），所述箱体内表面设有滤网（3028），箱体侧面上设有均匀分布的填料孔（3023），箱体下表面设有连接凸起（3024），所述上盖靠近箱体的一侧对应连接凸起处设有安装块（3025），所述上盖和安装块上设有相对应的用于容纳连接凸起的连接孔（3026）。

4.根据权利要求3所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述箱体两个相对的侧面上分别设有用于互相卡接的卡扣（3027），两个侧面上的卡扣开口方向相反。

5.根据权利要求3所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述吸附填料为沸石和建筑废砖中的一种或两种组合。

6.根据权利要求1或3所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述物理处理区中的承托层呈锥形，锥形顶点一侧插入水体底部，锥形底面一侧与上方的吸附填料层连接。

7.根据权利要求1或3所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述物理处理区中的植物层为挺水植物。

8.根据权利要求1所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述生物处理区中的生态浮岛由生态浮盆（2011）拼接而成，所述生态浮盆内种植的水生植物为挺水植物和/或浮水植物。

9.根据权利要求1所述的一种外源污水生态处理系统，其特征是，所述生物处理区中的微生物生长生态基为碳素纤维草或辫式生物绳。

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