CN216614195U - 采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛 - Google Patents

Abstract

本实用新型“采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛”属于环保技术，由漏斗状中心反应器(1)和多个浮岛模块单元(2‑1)以拼装方式构成；所述漏斗状中心反应器(1)的底部外侧设置有水泵(1‑1)，内侧设置有曝气泵(1‑2)；所述浮岛模块单元(2‑1)以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器(1)的上沿周围，漏斗状中心反应器(1)的上沿设置有导流结构(1‑3)，使得从所述漏斗状中心反应器(1)上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元(2‑1)内；本实用新型在应用中能够整合人工浮岛的自然生态修复体系和活性污泥法处理污水的实用高效的特点。

Description

采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛

技术领域

本实用新型属于环保技术，特别是一种采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛。

背景技术

随着社会经济的快速发展，工业废水、生活污水、农业面源污染的无序排放导致大量的污染物排入江河、湖泊，造成水体污染，破坏水生态环境和景观，甚至危害居民健康。随着我国水生态环境保护工作的推进，在大多水污染治理过程中，水质提升和水生态改善是治理与保护工作的重点。一些水体除承纳较多污染物外，往往由于生态系统退化，水体自净能力较差，生态系统中物质循环过程放缓或受阻。在水生态修复工程中，常通过构建人工浮岛、种植水生植物、投加微生物菌剂、定期投放或捕捞虑食性鱼类等措施来促进水中鱼、藻、浮游动植物、挺水植物、水体微生物等的生长来加速物质循环，形成一种以拦截、削减和控制水体污染物为核心的水质改善技术体系，最终达到提升水体功能、改善水体健康状况的效果。

菌胶团微生物是指一类能分泌大量胞外多聚物的微生物，与生物膜不同，这类微生物无需附着生长，在曝气的条件下能形成包裹各种细菌、藻类、浮游动植物等的聚合体，利用不同生态位强化生物絮团对污染物的降解和转化。同时，在污水处理过程中，菌胶团形成菌的特殊生理形态，不仅可抵抗原生动物摄食和环境胁迫，提高生存几率、维持一定的生物量，还能通过简单的物理沉降收集，极大提高了泥水分离效率，显著降低了水处理成本。菌胶团形成菌广泛存在于在自然界中，在污水处理厂的污泥中尤为丰富，水产养殖水体、富营养和中营养的河湖中也有较高丰度，甚至是在贫营养生境中也可以发现它们的踪迹。近年来，在水产养殖行业中，开发了一种以菌胶团形成菌为基础的微生物生物絮团技术，该技术通过微生物絮团吸收利用氮磷等营养物质，净化水质的同时形成的絮团能为鱼类提供饵料，以此促进养殖系统资源的循环利用，形成了一种低碳环保的新型养殖模式。

人工浮岛技术是生态修复工程中常见生物手段，该技术主要通过人工建造供水生植物生长的水面悬浮平台，构建由水生植物、水生动物、植物根际微生物等组成的水面生态系统，充分利用不同生态位对水体中的污染物吸收与降解，加强水中营养物质的循环，净化水体，最终达到修复和重建水体生态系统的目的。该技术有较好的生态治理效果，成本低廉且能美化环境等优点。此外，城市园林景观建设正朝着更高层次高品位的方向发展，生态绿道等概念也广受大众欢迎，水面绿化景观的效果生动新颖，这使得人工浮岛也越来越引起人们的兴趣。

人工浮岛以其诸多优势被广泛应用于河湖水体生态修复工程，尽管相比直接在受污染水体中种植水生植物，人工浮岛所用植物种类更广，但依然会受到目标水体水质的限制。此外，近些年人工浮岛技术有了较多改进，但大多人工浮岛的设计仅通过简单的改变形状或添加一些附属部件，以增加浮岛稳定性，辅助提高净水效果等，在结构上仍以植物及其根系为主体对水体进行净化，没能从根本上提升净水效率。因此，有必要开发对污染水体适应性强、净水效率高，且能解决水体对水生植物种类的限制的人工浮岛应用技术。

实用新型内容

基于河湖水体生态修复的技术需求，考虑到人工浮岛的结构和养护特点与活性污泥法处理污水的优势，本实用新型结合了人工浮岛和活性污泥法处理污水的优势，设计了采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛，能较好地完成对污染水体的生态修复，兼具提升水生态环境质量、改善生态景观的功能。具体方案如下：

一种采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛，其特征在于：由漏斗状中心反应器1和多个浮岛模块单元2-1以拼装方式构成；

所述漏斗状中心反应器(1)的底部外侧设置有水泵1-1，内侧设置有曝气泵1-2，所述水泵1-1用于向漏斗状中心反应器1的腔室内抽水，曝气泵1-2用于对漏斗状中心反应器1中的污水进行曝气；

所述浮岛模块单元2-1以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器1的上沿周围，漏斗状中心反应器1的上沿设置有导流结构1-3，使得从所述漏斗状中心反应器1上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元2-1内；

所述浮岛模块单元2-1的本体为栽培容器，其底部具有出水口2-2，外壁设置有拼接结构 2-3用于固定周围的浮岛模块单元2-1，其内腔用于盛放栽培基质和承托水生植物。

优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器1还具有固定在其上沿上的支架1-4，所述支架1-4顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置1-5，用于对所述水泵 1-1和曝气泵1-2提供电能。

优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：其中所述太阳能电力装置1-5具有智能控制模块1-6，所述智能控制模块1-6具有信号接受和发送装置，用于控制所所述太阳能电力装置1-5 中的太阳能板的旋转方向和倾斜方向以及所述水泵1-1和曝气泵1-2的开启和关闭。

优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器1的外壁和浮岛模块单元2-1的外壁设置相互配合的卡扣1-7用于将浮岛模块单元2-1拼装在漏斗状中心反应器1的周围。

优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述导流结构1-3是指所述漏斗状中心反应器1 上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；漏斗状中心反应器1的外壁上的卡扣1-7设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器1通过卡扣1-7连接的所述浮岛模块单元2-1的边沿处于所述凸沿之下。

本实用新型对构成人工浮岛的漏斗状中心反应器和浮岛结构及它们的相互配合方式上进行了特殊设计，确保能够实现以下水体处理

在待处理水体中构建所述人工浮岛后，从漏斗状中心反应器底部抽入待处理水，接种菌剂，通过对菌剂原位曝气使之快速形成适应受污染水体的微生物菌胶团，以此富集能高效降解污染物的微生物群落；抽满水后，曝气条件下微生物迅速生长繁殖，菌胶团形成菌通过吸附、包裹等方式原位富集能高效吸收、降解污染物质的微生物，并以微生物生物质的形式富集污染物中的碳、氮、磷和硫等元素从而净化漏斗状中心反应器中的水体；一段时间后暂停曝气泵，静置一段时间以确保菌胶团大部分沉降到漏斗状中心反应器的中下部，这时候启动水泵1-1从漏斗状中心反应器1底部抽入新的待处理水，同时漏斗状中心反应器1上部的水经漏斗状中心反应器1的导流结构1-3溢流至浮岛单元中，浮岛植物根系和栽培基质的过滤作用能够截留溢流出水中残余的生物絮团从而进一步提高出水水质，同时截留物中所含的根际促生菌促进浮岛植物对污染水体的适应性。

在优选实施方案中，通过在漏斗状中心反应器1上空设置太阳能电力装置，使得本实用新型的方法能够自动运行和远程控制。

现有技术中，人工浮岛装置主要是通过改变形状、添加挂膜装置或通过增添加简单曝气系统来对浮岛的水处理性能进行改进，效果不明显，且难以达到预期需求。本实用新型的人工浮岛，接种菌剂后可用于净化大多污染水体，不仅能提高浮岛植物适应环境的能力，促进植物生长，而且能高效处理污水，将污染物彻底从水中去除，在应对局部污染修复方面效果明显。

本实用新型的人工浮岛的设计整合了人工浮岛的自然生态修复体系和结构与活性污泥法处理污水的实用高效的特点，具有结构简单，操作便捷，适用植物范围宽泛，能较好地完成对污染水体的生态修复，兼具提升水生态环境质量、改善生态景观的功能。

附图说明

图1是本实用新型采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛的结构示意图及应用原理示意；

图2是采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛顶视示意图；

图3是本实用新型采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛中浮岛单元模块的结构示意图主；其中

1-漏斗状中心反应器、1-1水泵、1-2曝气泵、1-3导流结构、1-4支架、1-5太阳能电力装置、1-6智能控制模块、1-7卡扣；

2-1浮岛模块单元、2-2出水口、2-3拼接结构；

其中带箭头线条表示水流方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1、2所示，本实用新型提供一种采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛，其特征在于：由漏斗状中心反应器1和多个浮岛模块单元2-1以拼装方式构成；所述漏斗状中心反应器 1的底部外侧设置有水泵1-1，内侧设置有曝气泵1-2，所述水泵1-1用于向漏斗状中心反应器1 的腔室内抽水，曝气泵1-2用于对漏斗状中心反应器1中的污水进行曝气；所述浮岛模块单元 2-1以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器1的上沿周围，漏斗状中心反应器1的上沿设置有导流结构1-3，使得从所述漏斗状中心反应器1上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元2-1内；如图3所示，所述浮岛模块单元2-1的本体为栽培容器，其底部具有出水口2-2，外壁设置有拼接结构2-3用于固定周围的浮岛模块单元2-1，其内腔用于盛放栽培基质和承托水生植物。

在一些实施方案中，所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器1还具有固定在其上沿上的支架1-4，所述支架1-4顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置1-5，用于对所述水泵1-1和曝气泵1-2提供电能。

在一些实施方案中，优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：其中所述太阳能电力装置 1-5具有智能控制模块1-6，所述智能控制模块1-6具有信号接受和发送装置，用于控制所述支架1-4、水泵1-1和曝气泵1-2，随时根据情况远程调整所述太阳能电力装置1-5中的太阳能板的倾斜方向和方向以及所述水泵1-1和曝气泵1-2的开关。

在一些实施方案中，优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器1 的外壁和浮岛模块单元2-1的外壁设置相互配合的卡扣1-7用于将浮岛模块单元2-1拼装在漏斗状中心反应器1的周围。

在一些实施方案中，优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述导流结构1-3是指所述漏斗状中心反应器1上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；漏斗状中心反应器1的外壁上的卡扣1-7设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器1通过卡扣1-7连接的所述浮岛模块单元2-1的边沿处于所述凸沿之下。

本实用新型应用于处理污染水体的方法，具体步骤如下，

步骤一、在待处理水体中构建至少上述任一实施方案中提供的人工浮岛；

由漏斗状中心反应器1和多个浮岛模块单元2-1以拼装方式构成；

所述漏斗状中心反应器1的底部外侧设置有水泵1-1，内侧设置有曝气泵1-2，所述水泵1-1 用于向漏斗状中心反应器1的腔室内抽水，曝气泵1-2用于对漏斗状中心反应器1中的污水进行曝气；

所述浮岛模块单元2-1以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器1的上沿周围，漏斗状中心反应器1的上沿设置有导流结构1-3，使得从所述漏斗状中心反应器1上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元2-1内；

所述浮岛模块单元2-1的本体为栽培容器，其底部具有出水口2-2，外壁设置有拼接结构 2-3用于固定周围的浮岛模块单元2-1，其内腔用于盛放栽培基质和承托水生植物；

步骤二、通过所述水泵1-1向漏斗状中心反应器1中抽水，至其容积的二分之一；

步骤三、按漏斗状中心反应器1中水量的1％～5％向所述漏斗状中心反应器1中投加菌剂，用曝气泵1-2持续曝气10-15小时进行菌剂复苏，将漏斗状中心反应器1抽满水；其中所述菌剂由菌胶团形成菌和根际促生菌组成；

步骤四、控制曝气泵1-2和水泵1-1交替运行：在菌剂所形成的生物絮团沉降至低于反应池二分之一深度时，开启水泵1-1进水使漏斗状中心反应器1中的上层水溢流排出并流入所述浮岛模块单元2-1，溢流出的水中所含少量生物絮团被栽培基质截流，从而保证排出水的水质，并维持漏斗状中心反应器1中生物絮团的浓度，其中的根际促生菌促进所述浮岛模块单元2-1 中的水生植物生长和适应待处理水体。

在一些优选实施方案中，所述菌胶团形成菌由Zoogloea sp.、Thauera sp.、Shinella sp.、 Dechloromonas sp.、Acidovorax sp.中的一种或多种组成；

所述根际促生菌由Bacillus sp.、Staphylococcus sp.、Pseudomonas sp.、Enterobacter sp.、 Burkholderia sp中的一种或多种菌株组成；

在一些优选实施方案中，所述菌剂是菌胶团形成菌与根际促生菌以4:1体积比混合而成；

其中菌胶团形成菌是将各菌胶团形成菌菌株分别在R2A或ZM培养基中扩大培养至稳定期，将菌液静置半小时，待其自然沉降后弃去上清，将各菌株的浓缩菌液以等体积比混合得到；

其中根际促生菌是各根际促生菌菌株在R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基中扩大培养至稳定期，按体积比等比例混合后，离心收集菌体得到。

在一些优选实施方案中，在步骤三中，在投入所述菌剂时，添加稀释的R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基对菌剂进行复苏。

实际处理过程中，通过控制水泵、曝气泵的运行，使人工浮岛周围的待处理水体处于“被抽入漏斗状中心反应器1-净化-过滤-排回至水体”的循环处理过程中，大部分污染物在漏斗状中心反应器1被胶菌团吸附、包裹等方式原位富集和降解，溢出的处理水中的污染物经过植物根系进一步截留，实现高效净化修复效果。如图1中，箭头表示水流方向。

实际处理过程中，一段时间后，通过更换浮岛植物和栽培基质来清除截留的生物絮团，保证浮岛的过滤能力和截留能力。

需要说明的是，上述实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种采用菌胶团微生物修复水体的人工浮岛，其特征在于：由漏斗状中心反应器(1)和多个浮岛模块单元(2-1)以拼装方式构成；

所述漏斗状中心反应器(1)的底部外侧设置有水泵(1-1)，内侧设置有曝气泵(1-2)，所述水泵(1-1)用于向漏斗状中心反应器(1)的腔室内抽水，曝气泵(1-2)用于对漏斗状中心反应器(1)中的污水进行曝气；

所述浮岛模块单元(2-1)以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器(1)的上沿周围，漏斗状中心反应器(1)的上沿设置有导流结构(1-3)，使得从所述漏斗状中心反应器(1)上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元(2-1)内；

所述浮岛模块单元(2-1)的本体为栽培容器，其底部具有出水口(2-2)，外壁设置有拼接结构(2-3)用于与周围的浮岛模块单元(2-1)相互固定，其内腔用于盛放栽培基质和承托水生植物。

2.根据权利要求1所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器(1)还具有固定在其上沿上的支架(1-4)，所述支架(1-4)顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置(1-5)，用于对所述水泵(1-1)和曝气泵(1-2)提供电能。

3.根据权利要求2所述的人工浮岛，其特征在于：其中所述太阳能电力装置(1-5)具有智能控制模块(1-6)，所述智能控制模块(1-6)具有信号接受和发送装置，用于控制所述太阳能电力装置(1-5)中的太阳能板的旋转方向和倾斜方向以及所述水泵(1-1)和曝气泵(1-2)的开启和关闭。

4.根据权利要求1所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器(1)的外壁和浮岛模块单元(2-1)的外壁设置相互配合的卡扣(1-7)用于将浮岛模块单元(2-1)拼装在漏斗状中心反应器(1)的周围。

5.根据权利要求1所述的人工浮岛，其特征在于：所述导流结构(1-3)是指所述漏斗状中心反应器(1)上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；漏斗状中心反应器(1)的外壁上的卡扣(1-7)设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器(1)通过卡扣(1-7)连接的所述浮岛模块单元(2-1)的边沿处于所述凸沿之下。

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