人工造流曝氣耦合生物膜浮床凈化富營養(yǎng)化水體的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人工造流曝氣耦合生物膜浮床凈化富營養(yǎng)化水體的系統(tǒng)。包括生物掛膜、浮床和人工造流曝氣；所述生物掛膜載體為軟性纖維填料，并與浮床組成生物膜浮床單元；所述人工造流曝氣是通過安裝在生物膜浮床單元下方的若干個推流曝氣機(jī)朝同一方向開動形成循環(huán)流動水，并向水體供氧。所述系統(tǒng)采用若干個生物膜浮床單元由固定樁固定、連接桿連接，并呈橢圓排列，中間設(shè)有導(dǎo)流墻，浮床下方設(shè)有推流曝氣機(jī)。與一般生物膜浮床相比，增加了人工造流曝氣，增強(qiáng)了水體流動性，無需設(shè)置單獨(dú)的曝氣系統(tǒng)，對污染物去除效率高，能有效減緩水體富營養(yǎng)化程度；可針對水溫、水質(zhì)的動態(tài)變化，調(diào)控運(yùn)行模式，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、高效、節(jié)能。
【專利說明】人工造流曝氣耦合生物膜浮床凈化富營養(yǎng)化水體的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種人工造流曝氣耦合生物膜浮床凈化富營養(yǎng)化水體的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，尤其是水環(huán)境污染十分突出，嚴(yán)重制約著水體周邊社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。許多湖泊(水庫)是當(dāng)?shù)鼐用竦闹匾吹?、風(fēng)景區(qū)，但由于沿湖地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和人口的增長，水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，污染物入湖量不斷增多，且相對河流而言，湖泊的水體流動性較差，從而使得湖泊水質(zhì)日趨惡化，不少湖泊富營養(yǎng)化形勢嚴(yán)峻。
[0003]富營養(yǎng)化是指在人類活動影響下，水體接納了過量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，使得藻類和其它浮游動物迅速繁殖，水體變色、變臭、變濁，造成水質(zhì)不斷惡化，從而使水體生態(tài)系統(tǒng)和水功能受到阻礙和破壞的現(xiàn)象。富營養(yǎng)化嚴(yán)重到一定程度時，水體會爆發(fā)“水華”，水體中藻類大量繁殖，溶解氧急劇降低，導(dǎo)致魚類等水生生物大量死亡。且暴發(fā)的藻類中，微囊藻以及其它產(chǎn)毒的淡水藻會產(chǎn)生藻毒素，直接威脅到水生動物甚至人類的健康。同時由于富營養(yǎng)化，水體的生態(tài)系統(tǒng)平衡被打破，導(dǎo)致水體生物多樣性減少。
[0004]人工浮床的主要功能可以歸納為四個方面:水質(zhì)凈化；創(chuàng)造生物(鳥類、魚類)的生息空間；改善景觀；消波效果對岸邊的保護(hù)作用。人工浮床的凈化機(jī)理主要表現(xiàn)在兩大方面:首先，發(fā)達(dá)的植物根系在水中形成濃密的網(wǎng)，表面積很大，可吸附大量懸浮物，并逐漸在植物根系表面形成一種生物膜，而生物膜中的微生物大量繁殖，降解水中污染物使其變?yōu)楹唵蔚臓I養(yǎng)物質(zhì)提供給水生植物，水生植物又通過光合作用轉(zhuǎn)化成植物細(xì)胞促進(jìn)其生長，人們通過收割浮床上的植物，可減少水中營養(yǎng)鹽，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果；其次，人工浮床通過遮擋陽光抑制藻類進(jìn)行光合作用，減少浮游植物的生長量，通過接觸沉淀作用促使浮游植物沉降，可提高水體透明度，有效防止“水華”發(fā)生。在浮床凈化過程中，藻類的附著、沉降以及浮床的遮光作用有時比植物本身的吸附凈化作用更為顯著。
[0005]生物掛膜技術(shù)實質(zhì)上是微生物固定化技術(shù)，是上世紀(jì)九十年代迅猛發(fā)展起來的一種新型水處理工藝。掛膜是生物膜處理系統(tǒng)中膜狀微生物的培養(yǎng)和馴化過程，使具有除污能力且有生物活性的微生物污泥在填料上固著生長，微生物與載體不產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)。生物膜由高度密集的好氧菌 、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成。生物掛膜技術(shù)的原理是，膜上微生物首先吸附附著水層有機(jī)物，由好氧層的好氧菌將其分解，再進(jìn)入?yún)捬鯇舆M(jìn)行厭氧分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復(fù)以達(dá)到凈化污水的目的。
[0006]普通浮床或生物掛膜處理系統(tǒng)的主要作用區(qū)域是固定的，在水體流動性較差的環(huán)境下，該系統(tǒng)主要處理相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的污染物，對于其它無浮床漂浮水域的處理效果較差，容易形成“死區(qū)”，對整個污染水域的污染物的降解效果有限。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種在富營養(yǎng)化較嚴(yán)重，水體流動性較差的湖塘、水庫等水體中就地處理污染物和直接凈化水質(zhì)的系統(tǒng)，在充分利用生態(tài)浮床及生物膜凈化富營養(yǎng)化水體的基礎(chǔ)上，將人工造流曝氣與生物膜浮床相耦合，強(qiáng)化了生物膜浮床的處理效果，同時可在不同季節(jié)調(diào)控推流曝氣機(jī)的運(yùn)行模式，以適應(yīng)水溫、水質(zhì)的動態(tài)變化，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、高效、節(jié)能，具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0008]為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，包括生物掛膜、浮床和人工造流曝氣；
[0010]所述生物掛膜采用軟性纖維填料為載體，并與浮床組合成生物膜浮床單元；
[0011]所述系統(tǒng)采用若干個生物膜浮床單元由固定樁固定、連接桿連接呈橢圓形分布排列，中間設(shè)置有導(dǎo)流墻，浮床下方設(shè)有推流曝氣機(jī)；
[0012]所述的人工造流曝氣是安裝在生物膜浮床單元下方的若干個推流曝氣機(jī)朝同一方向開動形成循環(huán)流動水，并向水體供氧。
[0013]按上述方案，所述生物膜浮床單元包括浮島載體、水生植物和軟性纖維填料，水生植物生長在浮島載體上；
[0014]垂直于浮島載體周邊設(shè)置若干鋼管向水底延伸形成鋼管框架，鋼管框架底部鋪設(shè)有塑料網(wǎng)格； [0015]軟性纖維填料豎向排列在鋼管框架內(nèi)，兩端分別固定在浮島載體底部和塑料網(wǎng)格上。
[0016]按上述方案，所述的浮島載體由發(fā)泡聚苯乙烯材料制作，四周由PVC框架包圍。
[0017]按上述方案，所述的生物掛膜選用的微生物菌種為用于修復(fù)水體的復(fù)合微生物菌劑。
[0018]按上述方案，平均水溫大于28°C時，將一個工作日分為4個周期，各周期內(nèi)所有推流曝氣機(jī)運(yùn)行3小時后停止3小時；其中單號推流曝氣機(jī)僅啟動推流功能時，雙號同時啟動曝氣和推流功能，下一個周期雙號推流曝氣機(jī)推流時，單號同時曝氣和推流。
[0019]按上述方案，平均水溫小于16°C時，將一個工作日分為4個周期，各周期內(nèi)所有推流曝氣機(jī)運(yùn)行5小時后停止I小時。
[0020]按上述方案，平均水溫大于16°C、小于28°C時，將一個工作日分為4個周期，各周期內(nèi)單號推流曝氣機(jī)運(yùn)行4小時后停止2小時，下一周期雙號推流曝氣機(jī)運(yùn)行4小時后，停止2小時。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022](I)與一般的浮床相比，增加了生物掛膜和人工造流技術(shù)，從而增強(qiáng)了水體的流動性，避免浮床降解過程中形成“死區(qū)”，提高了污染物去除效率，可減緩水體富營養(yǎng)化程度，有效防止水華爆發(fā)；
[0023](2)推流曝氣機(jī)在推動液流的同時，可為生物膜系統(tǒng)提供氧氣，無需設(shè)置單獨(dú)的曝氣系統(tǒng)，更加節(jié)能；
[0024](3)推流曝氣機(jī)的推流和曝氣功能相對獨(dú)立，可以根據(jù)季節(jié)、水溫的動態(tài)變化，調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的曝氣量和推流效率，更加高效節(jié)能，適應(yīng)性更強(qiáng)；
[0025](4)在運(yùn)行模式的調(diào)控中，各推流曝氣機(jī)交替運(yùn)行，與長期開啟或長期關(guān)閉的運(yùn)行模式相比，可提高設(shè)備的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1:本發(fā)明生物膜浮床剖面圖；
[0027]圖2:本發(fā)明生物膜浮床立體圖；
[0028]圖3:本發(fā)明生物膜浮床與推流曝氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4:本發(fā)明水上平面示意圖；
[0030]其中，I一水生植物，2—浮島載體，3—軟性纖維填料，4—PVC框架，5—鋼管，6—塑料網(wǎng)格，7一連接桿,8一固定樁,9一潛水式推流曝氣機(jī)，10一生物膜浮床單兀，11 一導(dǎo)流墻。
【具體實施方式】
[0031]以下實施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0032]參照圖1、2、3和4。一種富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，結(jié)合了浮床、生物掛膜和人工造流曝氣的特點(diǎn)；生物掛膜采用軟性纖維填料3為載體，并與浮床組合成生物膜浮床單元10 ;所述的凈化系統(tǒng)采用若干個生物膜浮床單元10由固定樁8固定、連接桿7連接呈橢圓分布排列，中間設(shè)置有導(dǎo) 流墻11，安裝在生物膜浮床單元10下方的若干個潛水式推流曝氣機(jī)9朝同一方向開動形成循環(huán)流動水，并向水中供氧。浮床和生物掛膜相結(jié)合的技術(shù)與人工造流曝氣技術(shù)耦合在一起使其在流動性較差的富營養(yǎng)化水體中依然能夠有良好的表現(xiàn)，并減小其在曝氣充氧方面的能耗。
[0033]本系統(tǒng)在實施時，若水域面積較大，不設(shè)置導(dǎo)流墻將會導(dǎo)致存在水流流動停滯區(qū)。導(dǎo)流墻一般設(shè)置在水面倒角處或離曝氣裝置較遠(yuǎn)處，先采用鋼管焊接成墻體支撐骨架，再利用尼龍繩將土工布固定在骨架上，導(dǎo)流墻出水高度約為50cm。
[0034]本系統(tǒng)在實施時，選擇集曝氣與推流作用于一體的潛水式推流曝氣機(jī)，功率
1.5kff,能耗低，噪音小，也不會將底泥攪動。曝氣供氧的同時，推動水流連續(xù)循環(huán)流動，使整個湖水得到充足的氧氣。該型號推流式曝氣機(jī)的參數(shù)見表1。實施方案中，相鄰的兩臺曝氣機(jī)相互間隔45~50m。水下推流曝氣機(jī)根據(jù)需要選擇一定高度的安裝基座，在曝氣充氧的同時避免攪動底泥。安裝高度為距水面50~IOOcm處。
[0035]表1推流曝氣機(jī)參數(shù)
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于包括生物掛膜、浮床和人工造流曝氣； 所述生物掛膜采用軟性纖維填料為載體，并與浮床組合成生物膜浮床單元； 所述系統(tǒng)采用若干個生物膜浮床單元由固定樁固定、連接桿連接呈橢圓形分布排列，中間設(shè)置有導(dǎo)流墻，浮床下方設(shè)有推流曝氣機(jī)； 所述的人工造流曝氣是安裝在生物膜浮床單元下方的若干個推流曝氣機(jī)朝同一方向開動形成循環(huán)流動水，并向水體供氧。
2.如權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于所述生物膜浮床單元包括浮島載體、水生植物和軟性纖維填料，水生植物生長在浮島載體上； 垂直于浮島載體周邊設(shè)置若干鋼管向水底延伸形成鋼管框架，鋼管框架底部鋪設(shè)有塑料網(wǎng)格； 軟性纖維填料豎向排列在鋼管框架內(nèi)，兩端分別固定在浮島載體底部和塑料網(wǎng)格上。
3.如權(quán)利要求2所述的富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的浮島載體由發(fā)泡聚苯乙烯材料制作，四周由PVC框架包圍。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的生物掛膜選用的微生物菌種為用于修復(fù)水體的微生物菌劑。
5.如權(quán)利要求1或 2或3所述的富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于平均水溫大于28°C時，將一個工作日分為4個周期，各周期內(nèi)所有推流曝氣機(jī)運(yùn)行3小時后停止3小時；其中單號推流曝氣機(jī)僅啟動推流功能時，雙號同時啟動曝氣和推流功能，下一個周期雙號推流曝氣機(jī)推流時，單號同時曝氣和推流。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于平均水溫小于16°C時，將一個工作日分為4個周期，各周期內(nèi)所有推流曝氣機(jī)運(yùn)行5小時后停止I小時。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的富營養(yǎng)化水體的凈化系統(tǒng)，其特征在于平均水溫大于16°C、小于28°C時，將一個工作日分為4個周期，各周期內(nèi)單號推流曝氣機(jī)運(yùn)行4小時后停止2小時，下一周期雙號推流曝氣機(jī)運(yùn)行4小時后，停止2小時。
【文檔編號】C02F3/32GK103739082SQ201410027566
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】李柏林, 嚴(yán)雪萍, 李曄, 章文琴, 宋夢婷, 馬嘯 申請人:武漢理工大學(xué)