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一种 生物膜-人工湿地组合生态浮岛

阅读：1034发布：2020-06-07

专利汇可以提供一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种生物膜 -人工湿地组合生态浮岛，包括中间的生物膜反应器和外圈的复合垂直流人工湿地系统；生物膜反应器内设有澄清区、天然植物填料、储电盒，澄清区侧边设排水孔，储电盒内设有抽水机构、布气机构；复合垂直流人工湿地系统分割成三个单元，每个单元外侧设溢流口，每个单元内侧设有排水通道，在每个单元的下部分填充有不同的湿地填料，每个单元的上部分种植有不同的湿地植物。本实用新型结合了生物膜反应器和复合垂直流人工湿地工艺，形成优势互补，具有良好的抗负荷能力、稳定性强、成本小、污泥产量低、处理效果好，能够适应不同污染程度的水体净化，特别适用城市景观水体等缓流水体污染治理。，下面是一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：包括中间的生物膜反应器和外圈的复合垂直流人工湿地系统；
所述生物膜反应器内上半部设为澄清区、下半部设有天然植物填料、底部设有储电盒，所述澄清区侧边设排水孔，所述储电盒内设有用于将浮岛下水源抽至生物膜反应器内的抽水机构以及用于将外界空气抽至生物膜反应器底部并均匀扩散出的布气机构；
所述复合垂直流人工湿地系统通过圆形隔板由内到外依次分割成三个单元，每个单元外侧设溢流口，每个单元内侧设有排水通道，所述排水通道将澄清区排水孔排出的水或者内侧单元溢流口排出的水导至外侧单元内，在每个单元的下部分填充有不同的湿地填料，每个单元的上部分种植有不同的湿地植物。
2.根据权利要求1所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述天然植物填料采用软绳悬挂的段状丝瓜络，且填充容积占生物膜反应器总容积的50％。
3.根据权利要求2所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述段状丝瓜络平均直径为100mm，平均高为60mm，干密度为0.524g/cm3，湿密度为0.925g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述复合垂直流人工湿地系统中最内侧单元填充的湿地填料从下往上依次为轻质陶粒、页岩和沸石，中间单元填充的湿地填料从下往上依次为轻质陶粒、蛭石和活性炭，最外侧单元填充的湿地填料从下往上依次为轻质陶粒、活性炭和沸石。
5.根据权利要求4所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述最内侧单元填充的轻质陶粒、页岩和沸石的高度比为1:1:1～2，所述中间单元填充的轻质陶粒、蛭石和活性炭的高度比为1:1:1～2，所述最外侧单元填充的轻质陶粒、活性炭和沸石的高度比为1:1:1。
6.根据权利要求4所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述复合垂直流人工湿地系统中选用的沸石的粒径为10～20mm，页岩的粒径为10～20mm，轻质陶粒的粒径为5～15mm，蛭石的粒径为10～20mm，活性炭的粒径为20～30mm。
7.根据权利要求1所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述复合垂直流人工湿地系统中最内侧单元种植的湿地植物为美人蕉，中间单元种植的湿地植物为菖蒲，最外侧单元种植的湿地植物为灯心草。
8.根据权利要求7所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述美人蕉的种植密度为1株/(20cm×20cm)，所述菖蒲的种植密度为1株/(20cm×14cm)，所述灯心草的种植密度为1株/(20cm×12cm)。
9.根据权利要求1所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述复合垂直流人工湿地系统中各个单元的溢流口位置交叉设计。
10.根据权利要求1所述的一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，其特征在于：所述复合垂直流人工湿地系统中各个单元均为上行流池，进水端在下部，出水端在上部。

说明书全文

一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛

技术领域

[0001] 本实用新型涉及城市景观微污染水处理技术领域，具体涉及一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛。

背景技术

[0002] 人工湿地主要利用土壤、植物及其相关微生物的自然活动过程处理污水，它不仅可以有效去除水体中的N、P、悬浮物、有机污染物等，而且能有效去除重金属、藻毒素、病原微生物等外源生物活性物质。具有投资少、能耗低、管理简便、过程稳定、处理效果好、无二次污染等优点，在处理城市景观水体方面具有独特的优势。但是人工湿地本身也存在着不足之处:①占用陆地面积较大；②一般作为二级处理或深度处理,对进水有一定要求；③高负荷运行易堵塞。加上城市景观水体水质也逐渐复杂多样，所以人工湿地与其他工艺组合,加强前处理越来越受到人们的重视。

[0003] 生态浮岛是一种针对富营养化的水质，利用生态学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量的人工浮岛。它能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果。生态浮岛对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，例如总磷、氨氮、有机物等，使得水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。然而现有浮岛无论是结构工艺，还是功能效果，都过于简单,远远不能满足环境治理的实际需要，具体表现在:1)现有生态浮岛污染物的去除效率无法保证，处理周期长，见效慢；2)现有生态浮岛种植的主要是单一挺水植物,缺少植物搭配，生态景观效果不好；3)现有生态浮岛的还存在耐受性低，难以应用于不同污染程度的水体净化的问题。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，该生态浮岛在传统的生态浮岛的基础上引入微生物和人工复合填料等,强化了生物膜的作用，因而处理效果和耐受性相比传统浮岛更好。

[0005] 本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

[0006] 一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛，包括中间的生物膜反应器和外圈的复合垂直流人工湿地系统；

[0007] 所述生物膜反应器内上半部设为澄清区、下半部设有天然植物填料、底部设有储电盒，所述澄清区侧边设排水孔，所述储电盒内设有用于将浮岛下水源抽至生物膜反应器内的抽水机构以及用于将外界空气抽至生物膜反应器底部并均匀扩散出的布气机构；

[0008] 所述复合垂直流人工湿地系统通过圆形隔板由内到外依次分割成三个单元，每个单元外侧设溢流口，每个单元内侧设有排水通道，所述排水通道将澄清区排水孔排出的水或者内侧单元溢流口排出的水导至外侧单元内，在每个单元的下部分填充有不同的湿地填料，每个单元的上部分种植有不同的湿地植物。

[0009] 进一步改进在于，所述天然植物填料采用软绳悬挂的段状丝瓜络，且填充容积占生物膜反应器总容积的50％。

[0010] 进一步改进在于，所述段状丝瓜络平均直径为100mm，平均高为60mm，干密度为0.524g/cm3，湿密度为0.925g/cm3。

[0011] 进一步改进在于，所述复合垂直流人工湿地系统中最内侧单元填充的湿地填料从下往上依次为轻质陶粒、页岩和沸石，中间单元填充的湿地填料从下往上依次为轻质陶粒、蛭石和活性炭，最外侧单元填充的湿地填料从下往上依次为轻质陶粒、活性炭和沸石。

[0012] 进一步改进在于，所述最内侧单元填充的轻质陶粒、页岩和沸石的高度比为1:1:1～2，所述中间单元填充的轻质陶粒、蛭石和活性炭的高度比为1:1:1～2，所述最外侧单元填充的轻质陶粒、活性炭和沸石的高度比为1:1:1。

[0013] 进一步改进在于，所述复合垂直流人工湿地系统中选用的沸石的粒径为10～20mm，页岩的粒径为10～20mm，轻质陶粒的粒径为5～15mm，蛭石的粒径为10～20mm，活性炭的粒径为20～30mm。

[0014] 进一步改进在于，所述复合垂直流人工湿地系统中最内侧单元种植的湿地植物为美人蕉，中间单元种植的湿地植物为菖蒲，最外侧单元种植的湿地植物为灯心草。

[0015] 进一步改进在于，所述美人蕉的种植密度为1株/(20cm×20cm)，所述菖蒲的种植密度为1株/(20cm×14cm)，所述灯心草的种植密度为1株/(20cm×12cm)。

[0016] 进一步改进在于，所述复合垂直流人工湿地系统中各个单元的溢流口位置交叉设计。

[0017] 进一步改进在于，所述复合垂直流人工湿地系统中各个单元均为上行流池，进水端在下部，出水端在上部。

[0018] 本实用新型的有益效果在于：

[0019] (1)本实用新型一种生物膜反应器-复合垂直流人工湿地组合的生态浮岛结合了生物膜反应器和复合垂直流人工湿地工艺，形成优势互补，具有良好的抗负荷能力、稳定性强、成本小、污泥产量低、处理效果好，能够适应不同污染程度的水体净化，特别适用城市景观水体等缓流水体污染治理。

[0020] (2)本实用新型一种生物膜反应器-复合垂直流人工湿地组合的生态浮岛改善了传统生态浮岛净化效率、低结构单一、工艺简单的缺陷，同时采用天然植物纤维——丝瓜络作为填料，为生物提供更好的附着环境,促进有机污染物降解为无机小分子物质,同时增加水流和复合填料的充分接触，形成造流，提供更多的氧气，无机物可被微生物和植物吸收同化，从而达到净化污染水体和提高水体生态自净能力的目的。

[0021] (3)本实用新型一种生物膜反应器-复合垂直流人工湿地组合的生态浮岛通过不同植物搭配，具有良好的层次感,生态景观效果好。与现有技术相比，不占用陆地面积，环保高效。附图说明

[0022] 图1为生态浮岛的整体侧视图；

[0023] 图2为生态浮岛的俯视图；

[0024] 图中：1、灯心草；2、菖蒲；3、美人蕉；4、澄清区；5、天然植物填料；6、沸石；7、活性炭；8、轻质陶粒；9、蛭石；10、页岩；11、布气机构；12、抽水机构；13、储电盒；14、复合垂直流人工湿地系统；15、生物膜反应器；16、排水孔；17、溢流口；18、排水通道。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

[0026] 结合图1和图2所示，一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛的实施例结构，其是由PVC材料制成的圆形浮岛,其尺寸规格为Ψ1m×0.4m(直径×高度),在圆心处有Ψ0.5m×0.6m(直径×高度)的生物膜反应器15。

[0027] 生物膜反应器15内上半部设为澄清区4，澄清区4侧边设排水孔16。

[0028] 生物膜反应器15内下半部设有天然植物填料5，根据填料的比表面积、抗水力冲刷性、挂膜速度，处理后是否易于生物降解等特点，考虑经济性和实用性，天然植物填料5采用软绳悬挂的段状丝瓜络，且填充容积占生物膜反应器15总容积的50％，且段状丝瓜络平均直径为100mm，平均高为60mm，干密度为0.524g/cm3，湿密度为0.925g/cm3。

[0029] 生物膜反应器15内底部留有0.15m高设置储电盒13，储电盒13内放置抽水机构12和布气机构11，具体包括蓄电池、进水泵、水管、风机、曝气软管等结构(为现有技术，这里不详细介绍)，且抽水机构12和布气机构11分别用隔板隔开，防止相互影响。为了使生物膜反应器15里的生物与空气更充分接触，布气机构11通过管道从生物膜反应器15上部抽气，在生物膜反应器15底部布设微孔曝气软管使气体扩散均匀。

[0030] 生物膜反应器15外面是复合垂直流人工湿地系统14，复合垂直流人工湿地系统14通过圆形隔板由内到外依次分割成三个单元：第一个(最内侧)单元尺寸规格是Ψ0.7m×0.4m(直径×高度)，第二个(中间)单元尺寸规格是Ψ0.85m×0.4m(直径×高度)，第三个(最外侧)单元尺寸规格是Ψ1m×0.4m(直径×高度)。

[0031] 每个单元外侧设溢流口17，为了增大水的流动性，各个单元的溢流口17位置交叉设计，每个单元内侧设有排水通道18，排水通道18将澄清区4排水孔16排出的水或者内侧单元溢流口17排出的水导至外侧单元内，在每个单元的下部分填充有不同的湿地填料，每个单元的上部分种植有不同的湿地植物。

[0032] 在第一个单元底部进水端开始铺设填料，第一单元由下至上依次填充的是轻质陶粒8、页岩10和沸石6，厚度分别为6cm、6cm、12cm；第二单元由下至上依次填充的是轻质陶粒8、蛭石9和活性炭7，厚度分别为6cm、6cm、12cm；第三单元由下至上依次填充的是轻质陶粒
8、活性炭7和沸石6,厚度依次是8cm、8cm、8cm。其中，页岩10对总磷的去除性能优越，可达
85％以上；蛭石9在吸附氨氮方面性能卓越，具有快速吸附，缓慢平衡的特点；沸石6，轻质陶粒8对总磷有较好的去除率；活性炭7能吸附水中一些有害物质和色素等，提高出水的透明度。对这五种填料进行合理铺设，能更好的去除氮磷等有机污染物。

[0033] 复合垂直流人工湿地系统14中选用的沸石6的粒径为10～20mm；页岩10的粒径为10～20mm；轻质陶粒8的粒径为5～15mm；蛭石9的粒径为10～20mm；活性炭7的粒径为20～
30mm。

[0034] 为了通过植物搭配，提升污染物去除效率，增加层次感，在第一个单元种植的湿地植物是美人蕉3，一共种植4株；在第二个单元种植的湿地植物是菖蒲2，一共种植6株；在第三个单元种植的湿地植物是灯心草1，一共种植8株。

[0035] 本实用新型中，上述各个单元均为上行流池，即进水端在下部，出水端在上部。

[0036] 在工作时，生态浮岛下方的水源先经抽水机构12抽进生物膜反应器15内,经过膜反应后,沉淀半小时，打开生物膜反应器15澄清区4的排水孔16，水通过排水通道18进入复合垂直流人工湿地系统14中第一单元底部，并从下往上通过第一单元，接着从第一单元的溢流口17排出，并通过排水通道18进入第二单元的底部，以此类推，最后从第三单元排出。水与各个单元内的湿地填料充分接触，通过植物和微生物的共同吸收作用，得到净化。其中，生物膜反应器15设置周期为6h，其中曝气反应5h，静置0.5h，打开排水孔16将澄清区4的水排出，进出水时间0.5h。由于本反应器体积较小，故设计曝气量与进水量之比为40:1，进水量为140L/d，需气量为4L/min。

[0037] 利用上述生态浮岛进行试验。在进水水质CODcr平均浓度为185mg/L，TN平均浓度为23.2mg/L，NH-N平均浓度为17.8mg/L，TP平均浓度为4.2mg/L,浮岛处理水量为140L/d，生物膜反应器15的水力负荷为200m3/(m2·h)，复合垂直流人工湿地的水力负荷为0.15mm/d，HRT理论水力停留时间为12h的条件下，浮岛的出水水质为CODcr：18.3mg/L，TN：1.5mg/L，NH4-N：0.9mg/L，TP：0.8mg/L，去除效率分别为90.11％，93.53％，94.94％，80.95％，其中NH4-N出水浓度低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的III类标准。

[0038] 本实用新型将生物膜反应器15和复合垂直流人工湿地系统14结合到生态浮岛上,脱氮处理效果好，具有良好的生态景观效果，在城市景观水体等缓流水体污染处理方面有很大优势。

[0039] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

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一种生物膜-人工湿地组合生态浮岛

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