CN108358397A - 一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置 - Google Patents

一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置，包括能浮于水面且上端开口的轻质立方体反应主体，反应主体沿水流方向依次设置的前侧板和后侧板均为开孔网板，反应主体的四个侧板上端均设置有浮力管；反应主体内设有第一网状隔板和第二网状隔板，第一网状隔板和第二网状隔板将反应主体分隔成过滤室、生物膜处理室以及植物处理室；生物膜处理室内设有生物填料；植物处理室设有卵石层和颗粒填层，颗粒填料层内填充的颗粒填料由蛭石与生物多孔陶瓷颗粒按照3：1的质量比混合而成。本发明设计合理，使用方便，运行效率高，可靠性高，通过装置中多种功能组合达到更好的处理效果，最终净化水体水质，避免水体富营养化以及生态环境恶化。

Description

一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置。
背景技术
随着人们对工作生活环境质量要求的不断提高，水景作为景观的一个重要部分，越来越受到人们的关注和喜爱。好的水景不仅会使整个园林景观光彩夺目，而且能使人们充分感受到自然带来的愉悦。但是，景观水受到污染，会使整个景观生态环境遭受破坏，进而使整个景观丧失其观赏价值，甚至会影响人们对景观水的心理感受。因此，景观水污染后必须及时彻底的治理。
景观水污染物主要为固体杂物以及氮磷污染物，固体杂物可以采用简单的打捞以及过滤的方式去除，但是氮磷营养元素过多会导致水体富营养化，即污水中的氮磷营养元素使水体中的藻类疯狂生长，使水体缺氧、发黑且有臭味，从而极大的破坏景观水体的生态环境。
现有技术中，景观水污染的治理主要采用化学法，即采用向水体中投放化学药剂的方法来杀死藻类以对水质进行净化，但是由于景观水体较大，投放化学药剂的量也会很大，经济效益差，同时景观水体中生活着鱼类等水生动物，化学药剂对其有一定程度的毒害作用，不利于维持景观水体的生态环境。因此，急需开发出一种既能够同时除去景观水体中的固体杂质以及氮磷污染物，又能够保护景观水体生态平衡的多功能污水处理装置。
发明内容
本发明提供了一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置，解决了现有技术中采用化学法处理景观水污染时化学药剂用量大以及对水生生物毒害作用大的问题。
本发明提供了一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置，包括能浮于水面且上端开口的轻质立方体反应主体，所述反应主体包括前侧板、左侧板、后侧板和右侧板，所述前侧板和所述后侧板均为开孔网板，且沿水流方向依次设置，所述前侧板上的网孔直径大于所述后侧板上的网孔直径；所述反应主体的四个侧板上端均设置有浮力管；
所述反应主体内沿水流方向依次纵向间隔设置有第一网状隔板和第二网状隔板，所述第一网状隔板和所述第二网状隔板将所述反应主体分隔成位于所述前侧板与所述第一网状隔板之间的过滤室、位于所述第一网状隔板和所述第二网状隔板之间的生物膜处理室，以及位于所述第二网状隔板和所述后侧板之间的植物处理室；
所述生物膜处理室顶端上、平行于所述反应主体底板方向横向设置有多个填料支架，且多个所述填料支架均位于同一平面，所述生物膜处理室内还设置有多个穿接绳，所述穿接绳的一端固定在所述生物膜处理室的底板上，另一端固定在所述填料支架上，每个所述穿接绳上均匀穿接有多个生物填料；
所述植物处理室内从上到下依次设置有卵石层和颗粒填料层，所述颗粒填料层内填充的颗粒填料由蛭石与生物多孔陶瓷颗粒按照3：1的质量比混合而成；所述颗粒填料层内种植有水生植物。
优选的，所述反应主体底板外侧的四个角上均设置有第一挂环，所述第一挂环通过第二挂环和限位绳连接有锚桩，所述第二挂环和所述锚桩的数量均为4个，且每个所述锚桩的顶端均设置有一个所述第二挂环，每个所述第一挂环与每个相对应的所述第二挂环之间均穿接有限位绳。
优选的，所述反应主体、所述第一网状隔板以及所述第二网状隔板均由塑料或聚苯乙烯泡沫制成。
优选的，所述反应主体前侧板的网孔直径为20mm，所述第一网状隔板的网孔直径为1mm，所述第二网状隔板的网孔直径均为100μm，所述后侧板的网孔直径为10μm。
优选的，所述卵石层内卵石的粒径为3-5cm。
优选的，所述水生植物为芦苇、美人蕉、菖蒲中的一种。
优选的，所述生物多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：
将藤黄微球菌发酵液、地衣芽孢杆菌发酵液、栖木槿假单胞菌发酵液按照1：1：1的质量比混合，得到混合发酵菌液，并且所述混合发酵菌液中的菌落总数为1.0×1010cfu/mL以上；
将多孔陶瓷颗粒浸没到混合发酵菌液中室温培养24h，取出多孔陶瓷颗粒晾干后即得到所述生物多孔陶瓷颗粒。
优选的，所述生物多孔陶瓷颗粒的粒径为3-5mm，孔隙率大于45％，孔径分布为5nm-10μm。
优选的，所述过滤室的底端设有排泥管。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明利用生物接触氧化和全推流净化原理，将污水直接接入污水处理装置进行输送和净化，该装置主要用于景观水污染净化，安装不受场地限制，可设置在河道、水渠、景观水体等各类***中，其具有出水水质好、投资省、占地小，无永久固定设施，便于安装、拆卸和维护等特点。
2)本发明设计合理，使用方便，运行效率高，可靠性高，通过装置中多种功能组合达到更好的处理效果，最终净化水体水质，避免水体富营养化以及生态环境恶化。
附图说明
图1为本发明用于改善生态环境的多功能污水处理装置的结构示意图；
图2为本发明用于改善生态环境的多功能污水处理装置的俯视图；
图3为本发明用于改善生态环境的多功能污水处理装置中生物膜处理室内生物填料的结构示意图；
图4为本发明用于改善生态环境的多功能污水处理装置中植物处理室的结构示意图。
附图标记说明：
1-前侧板，2-浮力管，3-第一网状隔板，4-第二网状隔板，5-填料支架，6-穿接绳，7-生物填料，8-颗粒填料层，9-第一挂环，10-锚桩，11-第二挂环，12-限位绳，13-排泥管，14-卵石层。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明中所使用的藤黄微球菌(Micrococcusluteus)为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏编号为CGMCC No.6072的菌株；地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏编号为CGMCCNo.2276的菌株；栖木槿假单胞菌(Pseudomonas hibiscicola)为中国典型培养物保藏中心保藏编号为CCTCC NO.M2014244的菌株。
实施例中藤黄微球菌发酵菌液、地衣芽孢杆菌发酵菌液、栖木槿假单胞菌发酵菌液均是采用常规方法培养得到的，下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置，具体如图1-4所示，包括能浮于水面且上端开口的轻质立方体反应主体，反应主体包括前侧板1、左侧板、后侧板和右侧板。反应主体由塑料或聚苯乙烯泡沫制成，可以确保反应主体质量够轻，能够浮于水面；反应主体沿水流方向依次设置的前侧板1和后侧板均为开孔网板，这样景观水体中的水流能够从前侧板1快速进入反应主体，在反应主体内得到处理，处理完毕后再从后侧板排出反应主体。
前侧板1上的网孔直径为20mm，这样前侧板1既可以阻挡水流带来的大体积杂物，将其拦截在反应主体外，同时还不影响水流进入反应主体的速度；前侧板1将大体积杂物拦截在反应主体前，避免其随水漂流，方便处理者对杂物进行集中打捞。
反应主体四个侧板的上端均设置有浮力管2，浮力管2能够增加反应主体浮力，有利于其浮于水面。
反应主体内沿水流方向依次纵向间隔设置有第一网状隔板3和第二网状隔板4，且第一网状隔板3的网孔直径为1mm，第二网状隔板4的网孔直径均为100μm，后侧板的网孔直径为10μm，这种设置方式可以对进入反应主体的水体逐层过滤，既减少了固体杂质对后续处理的影响，又保证了装置出水的SS达标。
第一网状隔板3以及第二网状隔板4均由塑料或聚苯乙烯泡沫制成，能够进一步减少装置重量，有利于其浮于水面。
第一网状隔板3和第二网状隔板4将反应主体分隔成位于前侧板1与第一网状隔板3之间的过滤室、位于第一网状隔板3和第二网状隔板4之间的生物膜处理室，以及位于第二网状隔板4和后侧板之间的植物处理室。
过滤室的底端设有排泥管13，使用时排泥管13的出泥端位于容纳反应主体的水体底部，过滤室能够对前侧板1过滤后的水体进一步过滤，减少进入生物膜处理室内固体杂质的含量，避免固体杂质对生物膜产生影响。过滤室内聚集的沉淀固体杂质积蓄到一定量后通过排泥管13排到容纳反应主体的水体底部沉淀，成为水底淤泥的一部分，不会对水体造成影响。
生物膜处理室的顶端平行于底板方向横向设置有多个填料支架5，且多个填料支架5均位于同一平面，生物膜处理室内还设置有多个穿接绳6，穿接绳6的一端固定在生物膜处理室的底板上，另一端固定在填料支架5上，穿接绳6上均匀穿接有多个生物填料7。生物膜是一种很好的污水处理方法，随着反应主体在水体中浸入深度的不同，穿接绳6上的生物填料7从上到下依次形成好氧区、兼氧区以及厌氧区，这些区域上生长的不同微生物能够对水体中的有机物、氮、磷进行处理，尤其是对有机物进行很好的处理，减少水体中COD、BOD的含量。
生物膜处理室的出水进入植物处理室，植物处理室内从上到下依次设置有卵石层14和颗粒填料层8，其中，卵石层14中卵石粒径为3-5cm，可以对下层的颗粒填料层8进行压制，避免其受水流冲击冲散进水体。
填充颗粒填层8内填充的颗粒填料由蛭石与生物多孔陶瓷颗粒按照3：1的质量比混合而成，蛭石与生物多孔陶瓷颗粒均是孔隙率较高的固体颗粒，因此其质轻，不会使装置超重而下沉；颗粒填料内种植有水生植物，如芦苇、美人蕉、菖蒲等，由于蛭石是一种良好的植物栽培基质，在蛭石内种植芦苇、美人蕉、菖蒲等，能够使这些水生植物很好的存活。
芦苇、美人蕉、菖蒲等植物根系发达，其根系浸泡在水体中，能够很好的吸收水体中有机物、氮和磷，将其转化成自身生长的营养物质。同时，芦苇、美人蕉、菖蒲长成后能够很好的对装置进行遮盖，不会影响景观水体的美观度。
需要说明的是，蛭石具备一定的脱氮除磷能力，生物多孔陶瓷颗粒的表面以及空隙内负载有大量的藤黄微球菌、地衣芽孢杆菌以及栖木槿假单胞菌，地衣芽孢杆菌对有机物的去除效果较好，藤黄微球菌和栖木槿假单胞菌对总氮的去除效果较好，能够进一步除掉生物膜处理室出水中剩余的少量污染物，同时生物多孔陶瓷颗粒空隙丰富，还可以吸附一定量的污染物，尤其是磷，最终使出水达标排放。
本发明中，生物多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：
将藤黄微球菌发酵液、地衣芽孢杆菌发酵液、栖木槿假单胞菌发酵液按照1：1：1的质量比混合，得到混合发酵菌液，并且混合发酵菌液中的菌落总数为1.0×1010cfu/mL以上；
将多孔陶瓷颗粒浸没到混合发酵菌液中室温培养24h，取出晾干后即得到生物多孔陶瓷颗粒。该生物多孔陶瓷颗粒的粒径为3-5mm，孔隙率大于45％，孔径分布为5nm-10μm，附着微生物的性能良好，吸附总磷和其他污染物的效果也良好。
本发明的装置在使用时，可设置在河道、水渠、景观水体等各类水体中，在实际使用的时候，为了达到更好的污水处理效果，一般将多个装置分散在水体中，一起配合使用。
需要说明的是，本发明中反应主体底板外侧的四个角上均设置有第一挂环9，第一挂环9通过第二挂环11和限位绳12连接有锚桩10，第二挂环11和锚桩10的数量均为4个，且每个锚桩10的顶端均设置有一个第二挂环11，每个第一挂环9与每个相对应的第二挂环11之间均穿接有限位绳12。
使用时，锚桩10设置于水体底部，并围绕反应主体设置，且四个锚桩10的位置与四个第一挂环9的位置一一对应，即四个第一挂环9的位置四个第二挂环11的位置一一对应；每个第一挂环9与每个相对应的第二挂环11之间均穿接有限位绳12，限位绳12穿出第二挂环11，并活动连接在水体岸边的固定桩上。
这种设置方式一方面可以使反应主体固定在水体中相应位置，另一方面可以通过调节限位绳12的长度来调节反应主体在水中的浸没深度。反应主体在使用的时候是基本浸没在水体中的，并且其顶端和水体水面平齐，当水体随着季节变化、降水或干旱导致水位变化时，为了保证本发明效果，使反应主体在任何情况下都浸没在水体中，此时可以通过调节限位绳12的长度来控制反应主体在水体中的浸没深度，即水体水位下降时，拉紧限位绳12，缩短其使用长度，使反应主***置下降；水体水位上升时，放松限位绳12，伸长其使用长度，使反应主***置上升，从而实现反应主体在水体中的浸没深度的变化。
进一步需要说明的是，在使用限位绳12调节装置浸没深度时，四个限位绳12应同时调整，避免因较大的受力不均导致装置倾斜，甚至倾倒。
将本发明用于改善生态环境的多功能污水处理装置用于污染景观水体的处理，以对本发明的效果进行说明。
实验中选取10m3的景观污水置于容器中，然后将驯化好生物膜后的用于改善生态环境的多功能污水处理装置置于容器中，并按照上述描述方式浸没在水中，使顶端与水面平齐，处理7天后检测出水水质，具体结果见表1。
表1污染景观水体处理效果表
从表1可以看出，本发明用于改善生态环境的多功能污水处理装置对污染景观水体具有很好的处理效果，经过处理后，景观水体中各项指标基本满足景观用水水质标准。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，包括能浮于水面且上端开口的轻质立方体反应主体，所述反应主体包括前侧板(1)、左侧板、后侧板和右侧板，所述前侧板(1)和所述后侧板均为开孔网板，且沿水流方向依次设置，所述前侧板(1)上的网孔直径大于所述后侧板上的网孔直径；所述反应主体的四个侧板上端均设置有浮力管(2)；
所述反应主体内沿水流方向依次纵向间隔设置有第一网状隔板(3)和第二网状隔板(4)，所述第一网状隔板(3)和所述第二网状隔板(4)将所述反应主体分隔成位于所述前侧板(1)与所述第一网状隔板(3)之间的过滤室、位于所述第一网状隔板(3)和所述第二网状隔板(4)之间的生物膜处理室，以及位于所述第二网状隔板(4)和所述后侧板之间的植物处理室；
所述生物膜处理室顶端上、平行于所述反应主体底板方向横向设置有多个填料支架(5)，且多个所述填料支架(5)均位于同一平面，所述生物膜处理室内还设置有多个穿接绳(6)，所述穿接绳(6)的一端固定在所述生物膜处理室的底板上，另一端固定在所述填料支架(5)上，每个所述穿接绳(6)上均匀穿接有多个生物填料(7)；
所述植物处理室内从上到下依次设置有卵石层(14)和颗粒填料层(8)，所述颗粒填料层(8)内填充的颗粒填料由蛭石与生物多孔陶瓷颗粒按照3：1的质量比混合而成；所述颗粒填料层(8)内种植有水生植物。
2.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述反应主体底板外侧的四个角上均设置有第一挂环(9)，所述第一挂环(9)通过第二挂环(11)和限位绳(12)连接有锚桩(10)，所述第二挂环(11)和所述锚桩(10)的数量均为4个，且每个所述锚桩(10)的顶端均设置有一个所述第二挂环(11)，每个所述第一挂环(9)与每个相对应的所述第二挂环(11)之间均穿接有所述限位绳(12)。
3.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述反应主体、所述第一网状隔板(3)以及所述第二网状隔板(4)均由塑料或聚苯乙烯泡沫制成。
4.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述反应主体前侧板(1)的网孔直径为20mm，所述第一网状隔板(3)的网孔直径为1mm，所述第二网状隔板(4)的网孔直径均为100μm，所述后侧板的网孔直径为10μm。
5.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述卵石层(14)内卵石的粒径为3-5cm。
6.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述水生植物为芦苇、美人蕉、菖蒲中的一种。
7.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述生物多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：
将藤黄微球菌发酵液、地衣芽孢杆菌发酵液、栖木槿假单胞菌发酵液按照1：1：1的质量比混合，得到混合发酵菌液，并且所述混合发酵菌液中的菌落总数为1.0×1010cfu/mL以上；
将多孔陶瓷颗粒浸没到混合发酵菌液中室温培养24h，取出多孔陶瓷颗粒晾干后即得到所述生物多孔陶瓷颗粒。
8.根据权利要求7所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述生物多孔陶瓷颗粒的粒径为3-5mm，孔隙率大于45％，孔径分布为5nm-10μm。
9.根据权利要求1所述的用于改善生态环境的多功能污水处理装置，其特征在于，所述过滤室的底端设有排泥管(13)。
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