CN103214098A - 一种分散点源污水处理悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散点源污水处理悬浮装置，每个单体结构通过UPVC管基架相互连接。每个单体结构包括载菌容器、微生物菌剂、橡皮固定头、海绵柱、软性生物质载体、刚毛藻、塑料网兜、UPVC管封口塞，橡皮固定头套设在UPVC管的一端并固定在载菌容器的瓶口，UPVC管通过橡皮固定头上的连通孔与载菌容器连通，UPVC管的另一端通过UPVC管封口塞密封，UPVC管上套设有软性生物质载体，UPVC管内部填充有海绵柱，UPVC管管壁上开设有排液孔，软性生物质载体上套设有塑料网兜，软性生物质载体表面定植刚毛藻，塑料网兜固定刚毛藻。结构简单，成本低廉，使用寿命长久，处理效果好，整个处理装置放在水下，不占用地面面积，其大小和水下位置灵活调整，使用范围广泛。

Description

一种分散点源污水处理悬浮装置

技术领域

本发明涉及污水处理的领域，更具体涉及一种分散点源污水处理悬浮装置，适用于处理农村或乡镇较为分散的受污染的中小型水塘或沟渠。

背景技术

我国对农村污水处理的重视开始得比较晚，主要的污染水是分散点源污水。农村分散点源污水的主要特点：（1）农村污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合体，基本上不含重金属和有毒有害物质，含有一定量的氮和磷，可生化性好，但水质水量变化较大；（2）农村地区人口居住分散，大部分没有排水管网，污水集中收集处理难度较大；（3）污水处理还停留在小型集中处理上，不能满足对农村污水的主要特点——分散点源化的处理。目前，农村污水处理的方法主要有以下几种：(1)自然***，即利用土壤作为处理和处置的媒体，包括人工湿地、稳定氧化塘等。还有一些污泥处理***，如干沙床和泻湖。自然***处理能耗低、处理出水水质好、可起到美观作用、投资成本低；但是占地面积大、处理出水水质不稳定、受到土地征用的限制。(2)传统的生化处理***，利用厌氧、缺氧、好氧工艺处理污水，处理后出水效果好、工艺成熟，但是适用于大流量污水处理、占地面积大、运行费用相对较高、基建投资高。(3)MBR处理技术，一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺。大量的微生物（活性污泥）在MBR内与废水中的可降解有机物等充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时降解有机污染物；而后通过超滤或微滤膜的机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离，从而得到澄清的出水。国内对于分散式废水处理研究没有国外那么***化，较多的是对小区污水的处理，而且工艺仍然是传统方法的组合，是城市污水处理厂的小型化。随着科学技术的发展，尤其是MBR技术的发展，污水处理设施实现了装置化、小型化，使污水分散处理和回用得以实现。MBR技术占地面积小、出水水质好、不会产生二次污染、处理出水可直接回用；但是投资费用高、操作要求高、运行费用高。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供了一种分散点源污水处理悬浮装置，本装置可有效对农村分散点源污水进行处理。装置制作简单，成本低廉，材料易得，环保健康，运行稳定，使用寿命长久，处理效果好，操作管理方便，整个处理装置放在水下，不占用地面面积，不影响水体景观，其大小和水下位置可根据实际需要灵活调整，使用范围广泛。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种分散点源污水处理悬浮装置，该装置包括4-16个单体结构，每个单体结构通过UPVC管基架相互连接。其特征在于：每个单体结构由载菌容器、微生物菌剂、橡皮固定头、连通孔、UPVC管、排液孔、海绵柱、软性生物质载体、刚毛藻、塑料网兜、UPVC管封口塞组成。橡皮固定头套设在UPVC管的一端并固定在载菌容器的瓶口，UPVC管通过橡皮固定头上的连通孔与载菌容器连通，UPVC管的另一端通过UPVC管封口塞密封，UPVC管上套设有软性生物质载体，UPVC管内部填充有海绵柱，UPVC管管壁上开设有排液孔，软性生物质载体上套设有塑料网兜。载菌容器是一倒置的圆柱状塑料容器，内贮存稀释的微生物菌剂。UPVC管一端通过橡皮固定头固定在载菌容器开口处，另一端通过UPVC管封口塞封闭，UPVC管管壁两侧每相隔10－12cm开设有排液孔，UPVC管内填充海绵柱。橡皮固定头上打五个小连通孔，以让载菌容器中的微生物菌剂进入UPVC管中。软性生物质载体表面定植刚毛藻，用塑料网兜以进一步固定刚毛藻。海绵柱起到缓释微生物菌剂的作用，使微生物菌剂能缓慢均匀地经过UPVC管管壁上的小孔流出进而填充至软性生物质载体内，以补充退化的膜成分。用以连接固定单体结构的UPVC管基架为一个由中空的UPVC管构成的长方形管框。管框***的四根UPVC管之间通过L形塑料连接头连接，视情况可以在管框中间纵向增加1－3根UPVC管，并使得两相邻的纵向UPVC管间隔30－60cm。每个单体结构下端的UPVC管封口塞通过T形塑料连接头固定在UPVC基架上。相邻两单体结构上端距橡皮固定头下端5-10cm处通过UPVC固定横杆用T形塑料连接头固定，以进一步增加其稳定性，也可以视情况不固定。

所述的软性生物质载体4采用纯天然的植物纤维丝瓜瓤，在使用时需要通过5%（质量比）NaOH溶液浸泡，对其进行10-12小时处理使其软化，处理后的丝瓜瓤具有柔软多孔的特点，微生物菌剂可在其空隙中形成生物膜。

所述的载菌容器中的微生物菌剂是购买于武汉合缘绿色生物工程有限公司生产的高浓度微生物菌剂，该菌剂呈粉末状，其中主要菌群为枯草芽孢杆菌∶粪链球菌∶反硝化细菌=2∶2∶1；用户可以根据实际情况购买主要菌群比相同的其它公司的微生物菌剂。

所述的刚毛藻是一种能够净化水体的着生藻，植物体为多细胞分枝的丝状体，常生成簇状或球状，可长达13公分，附着生长在水底、沿岸、水草或其他各种基质上，分布广泛，不仅能有效地吸收水体中的营养物质、降解有毒污染物、富集重金属离子、提高水体的pH和溶氧。

所述的带孔UPVC管长60－85cm（视具体情况调整），外径30-40mm，内径26-36mm，管壁两侧每隔10－12cm处打直径为1－3mm的排液孔。载菌容器1体积500mL（视情况调整）。橡皮固定头内径30-40mm，外径34-44mm，高48－52mm，在其内部打5个直径为1－3mm连通孔。软性生物质载体直径为10-15cm，与带孔UPVC管等长，海绵柱与带孔UPVC管等长。该装置单体结构高91－95cm，最大外径18－22cm，呈圆柱体状。

所述的UPVC基架长0.5－2.4m，宽0.4－1.2m，基架纵向相邻两排UPVC管之间的距离间隔30－60cm，同一排上相邻的两个单体结构间的间距为40－60cm。用作基架的UPVC管外径30－40mm，内径26mm－36mm。

所述的连接固定单体结构的UPVC管基架为一个由中空的UPVC管构成的长方形管框，管框***的4根UPVC管之间通过L形塑料连接头连接，视情况可以在管框中间纵向增加1－3根UPVC管，并使得两相邻的纵向UPVC管间隔30－60cm，同一排上两相邻单体之间的间距为40－60cm，每个单体结构下端的UPVC管封口塞通过T形塑料连接头固定在UPVC基架上。

本装置的污水处理效果和特点

将制成的该装置放在实验室的容器内，设定实验下各种条件因子的参数。定期取水样，并检测使用装置前后水体中总氮、总磷、氨氮、COD、BOD、重金属离子、有机污染物等含量的变化值，以及水体物种多样性的变化，结果表明该装置具有很好的污水处理效果（表1、表2、表3）。

表1装置对污水中无机营养盐的去除情况（单位：mg/L）

	COD	BOD5	SS	NH3-N	TP
						1d	15	10	12	3.2	2.0
15d	6	3	3	0.8	0.4
						除去率	60%	70%	75%	75%	80%

去除率=（1d某水质指标浓度-15d某水质指标浓度）/1d某水质指标浓度×100%

表2本装置对水体中重金属去除情况

	1d	15d	去除率
				铅（mg·L-1）	2.8×10-3	1.1×10-3	60.7%
汞（mg·L-1）	7×10-5	2×10-5	71.4%
				砷（mg·L-1）	3×10-5	1×10-5	66.7%
硒（mg·L-1）	1.2×10-3	6×10-4	50.0%

铜（mg·L-1）	1.8×10-3	6×10-4	66.7%
				锌（mg·L-1）	0.02	0.007	65.0%
镉（mg·L-1）	6×10-5	1×10-5	83.3%
				六价铬（mg·L-1）	0.004	0.001	75.0%

去除率=（1d某重金属浓度-15d某重金属浓度）/1d某重金属浓度×100%

表3本装置对水体中浮游藻类生长的抑制效果（单位：个/L）

	1d	15d	抑制率
				湖北小环藻	6.2×104	2×103	96.8%
库津小环藻	5.8×104	1.8×104	69.0%
				马氏平裂藻	3.6×104	2.4×104	44.4%
细小隐球藻	2.4×104	2.0×103	91.7%
				狭形纤维藻	2.4×104	6.0×103	75.0%
顶锥十字藻	1.8×104	7.0×103	61.1%
				衣藻属	1.8×104	3.0×103	83.3%
拟气球藻	1.6×104	1.4×104	12.5%
				边缘微囊藻	1.4×104	2.0×103	85.7%
四尾栅藻	1.2×104	1.0×103	91.7%
				肾形藻	4.0×103	3.0×103	25.0%
鱼腥藻	4.0×103	2.0×103	50.0%
				颤藻属	2.0×103	3.0×103	-50.0%

抑制率=（1d水体浮游藻类数量-15d水体浮游藻类数量）/1d水体浮游藻类数量×100%

本装置所具有的特点：⑴装置中软性生物质载体上形成的生物膜具有有效截留污泥和分解大分子有机物的功能：①所选择的菌群为枯草芽孢杆菌∶粪链球菌∶反硝化细菌=2∶2∶1，这些菌群所形成的生物膜能高效的进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水质量好，出水悬浮物和浊度几乎接近于零，可直接回用，实现污水资源化；②通过连续滴流的方法给软性生物材料注入菌剂，使得反应器内微生物浓度高，耐冲击负荷；③有利于增值缓慢硝化细菌截留、生长和繁殖，有效脱氮和除磷；④膜分离使污水中大分子有机物难降解成分在体积有限的生物膜内有足够的停留时间，大大的提高了有机物的降解效率。⑵装置中软性生物质载体上的刚毛藻具有吸收和降解水体中无机污染和有机污染物、维持水生生态***结构和功能完整的功能，在水体修复和恢复物种多样性方面有着很好的功效：①刚毛藻对富营养化湖水中N和P的处理效果比较明显，通过一周的培养其对氮的去除率可达75%，对磷的去除可达80%；②可有效抑制引起水华藻类（蓝藻门的水华微囊藻，绿藻门的普通小球藻、实球藻、疏刺多芒藻、肾形藻、三叶四角藻、齿牙栅藻和四尾栅藻，硅藻门的小环藻、星杆藻，蓝藻门的细小平裂藻、颤藻和蓝纤维藻以及囊裸藻、裸藻、卵形隐藻和单鞭金藻）的生长。⑶软性生物质载体材料为植物天然纤维，耐用、环保；具有多孔性，松弛的空隙形成腔室，可以为在其内部的菌体提供适于生长的微环境，达到高效去污的功能；生物质材料的表面多孔性也为着生其表面的刚毛藻提供着生位点，有利于刚毛藻的生长和对污水的净化。

本装置与现有技术相比，具有以下优点：

（1）装置制作简单，成本低廉，材料易获取；

（2）所用材料环保健康，不造成二次污染；

（3）运行稳定，免维护，免人工，免动力，使用时间长，可达2～3年；

（4）出水水质好，工艺流程短，占地面积小；

（5）整个处理装置放在水下，故不损害景观；

（6）无污泥产生，处理费用低；

（7）无虫害发生；

（8）装置大小可根据需要灵活调整，使用范围广等。

总之，一种分散点源污水处理悬浮装置是基于生态自然、节省资源、简单实用作为指导思想而创造出来的一种新型小规模污水处理装置。适用于农村分散点源的污水处理，尤其适合处理农村或乡镇较为分散的受污染的中小型水塘或沟渠。

附图说明

图1为一种分散点源污水处理悬浮装置单体结构示意图。

图2为一种橡皮固定头结构示意图。

图3为一种分散点源污水处理悬浮装置整体组装图。

图4为连接头示意图

其中：1-载菌容器；2-橡皮固定头；3-塑料网兜；4-软性生物质载体；5-刚毛藻；6-UPVC管；7-排液孔；8-微生物菌剂；9-UPVC管封口塞；10-海绵柱；11-连通孔；12-UPVC管基架；13-UPVC固定横杆；14-T形塑料连接头；15-L形塑料连接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

实施例1：

一种分散点源污水处理悬浮装置，包括4-16个单体结构，每个单体结构通过UPVC管基架12相互连接。每个单体结构由载菌容器1、微生物菌剂8、橡皮固定头2、连通孔11、UPVC管6、排液孔7、海绵柱10、软性生物质载体4、刚毛藻5、塑料网兜3、UPVC管封口塞9组成。橡皮固定头2套设在UPVC管6的一端并固定在载菌容器1的瓶口，UPVC管6与载菌容器1连通，UPVC管6的另一端通过UPVC管封口塞9密封，UPVC管6上套设有软性生物质载体4，软性生物质载体4上套设有塑料网兜3，UPVC管6管壁上开设有排液孔7，UPVC管6内填充海绵柱10。载菌容器1是一倒置的圆柱状塑料容器，内贮存稀释的微生物菌剂8。橡皮固定头2上打有五个小连通孔11，以让载菌容器1中的微生物菌剂8进入UPVC管6中。软性生物质载体4表面定植刚毛藻5，用塑料网兜3以进一步固定刚毛藻5。海绵柱10起到缓释微生物菌剂8的作用，使微生物菌剂8能缓慢均匀地经过UPVC管6管壁上的排液孔7流出进而填充至生物质载体4内，以补充退化的膜成分。用以连接固定单体结构的UPVC管基架12为一个由中空的UPVC管构成的长方形管框。管框***的4根UPVC管之间通过L形塑料连接头15连接，视情况可以在管框中间纵向增加1－3根UPVC管。每个单体结构下端的UPVC管封口塞9通过T形塑料连接头14固定在UPVC基架12上。相邻两单体结构上端距橡皮固定头2下端5-10cm处通过UPVC固定横杆13用T形塑料连接头14固定，以进一步增加其稳定性，也可以视情况不固定。

所述的连接固定单体结构的UPVC管基架12为一个由中空的UPVC管构成的长方形管框，管框***的4根UPVC管之间通过L形塑料连接头15连接，视情况可以在管框中间纵向增加1－3根UPVC管，并使得两相邻的纵向UPVC管间隔30－60cm，同一排上两相邻单体之间的间距为40或45或50或55或60cm，每个单体结构下端的UPVC管封口塞9通过T形塑料连接头14固定在UPVC基架12上。

单体结构中的载菌容器1容积500mL（可视情况调整），内装稀释的混合微生物菌剂8（1:100）；UPVC管6长60－85cm（视具体情况调整），外径30或35或40mm，内径26或30或33或36mm，管壁两侧每间隔10或11或12cm处打直径为1或2或3mm的排液孔7，排液孔7为两列，设置在UPVC管6的管壁，每列中各个排液孔7等距离设置。橡皮固定头2内径30或35或40mm，外径34或37或41或44mm，高48或50或52mm，在其内部打5个直径为1或2或3mm连通孔11；软性生物质载体4直径为10或12或14或15cm，与带孔UPVC管6等长；海绵柱10与带孔UPVC管6等长。整个单体结构高91或93或95cm，最大外径18或20或22cm，呈圆柱体状。

UPVC管基架12外框长0.5或0.8或1.4或1.8或2.2或2.4m，宽0.4或0.7或1或1.2m。外框的UPVC管之间用L形塑料连接头15连接，基架中间纵向较长的管通过T形塑料连接头14与基架外框中较短的UPVC管连接，并使得基架纵向两相邻的UPVC管之间间距为30或40或50或60cm，同一排上相邻的两个单体结构间的间距为40或50或60cm。用作基架的UPVC管外径30或35或40mm，内径26mm或28或32或36mm。

组装好的装置用绳子和石头悬浮于底端距水面60-90cm深度的水中即可。或者用塑料绳将其悬挂在生态浮床的外边缘，因为本装置放置在水中密度略小于水，因此该情况下需要在UPVC管框12四角悬吊重20～400g的小石块使得带孔的UPVC管浸没于水体中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种分散点源污水处理悬浮装置，该装置包括4-16个单体结构，其特征在于：每个单体结构通过UPVC管基架（12）相互连接，每个单体结构包括载菌容器（1）、微生物菌剂（8）、橡皮固定头（2）、连通孔（11）、UPVC管（6）、排液孔（7）、海绵柱（10）、软性生物质载体（4）、刚毛藻（5）、塑料网兜（3）和UPVC管封口塞（9），橡皮固定头（2）套设在UPVC管（6）的一端并固定在载菌容器（1）的瓶口，UPVC管（6）通过橡皮固定头（2）上的连通孔（11）与载菌容器（1）连通，UPVC管（6）的另一端通过UPVC管封口塞（9）密封，UPVC管（6）上套设有软性生物质载体（4），UPVC管（6）内部填充有海绵柱（10），UPVC管（6）管壁上开设有排液孔（7），软性生物质载体（4）上套设有塑料网兜（3），软性生物质载体（4）表面定植刚毛藻（5），塑料网兜（3）固定刚毛藻（5）。

2.根据权利要求1所述的一种分散点源污水处理悬浮装置，其特征在于：所述的单体结构上端距橡皮固定头（2）下端5-10cm处通过UPVC固定横杆（13）用T形塑料连接头（14）固定。

3.根据权利要求1所述的一种分散点源污水处理悬浮装置，其特征在于：所述的载菌容器（1）是一倒置的圆柱状塑料容器，容积500mL，内贮存稀释的微生物菌剂（8），其中菌群为枯草芽孢杆菌∶粪链球菌∶反硝化细菌=2∶2∶1。

4.根据权利要求1所述的一种分散点源污水处理悬浮装置，其特征在于：所述的橡皮固定头（2）内径30－40mm，外径34－44mm，高48－52mm，在其内部打5个直径为1－3mm连通孔（11）。

5.根据权利要求1所述的一种分散点源污水处理悬浮装置，其特征在于：UPVC管（6）长60－85cm，外径30-40mm，内径26-36mm。

6.根据权利要求1所述的一种分散点源污水处理悬浮装置，其特征在于：所述的排液孔（7）为两列，设置在UPVC管（6）的管壁，每列中各个排液孔（7）等距离设置。

7.根据权利要求1所述的一种分散点源污水处理悬浮装置，其特征在于：所述的连接固定单体结构的UPVC管基架（12）为一个由中空的UPVC管构成的长方形管框，管框***的四根UPVC管之间通过L形塑料连接头（15）连接，两相邻的纵向UPVC管间隔30－60cm，同一排上两相邻单体之间的间距为40－60cm，每个单体结构下端的UPVC管封口塞（9）通过T形塑料连接头（14）固定在UPVC基架（12）上。

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