香根草汙水淨化系統及其方法

2023-07-24 07:14:31

香根草汙水淨化系統及其方法
【專利摘要】本發明提供一種香根草汙水淨化系統及其方法，主要通過生物工程的方式，包括經過充分腐解的香根草葉子和根冠所製成的墊層、利用香根草的根和莖編織成的香根草底座，香根草種植於香根草底座中，由底座下方的墊層對汙水中的汙染物進行分解發酵，可初步破壞大顆粒的廢水膠體的穩定性，其分解所得的物質為香根草生長所需要的肥料，收割後的香根草可重複製成墊層或底座，循環利用，而香根草底座可提高淨化面積，全方位去除汙水中全N、全P及重金屬。本發明充分利用香根草各部位及其衍生物，組成一種綠色環保並且可重複利用的汙水淨化系統，其克服了以往淨水措施的不足，不僅成本低，可持續性強，同時具有淨化範圍大、淨化效果佳等特點。
【專利說明】香根草汙水淨化系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及淨汙【技術領域】，特指一種香根草汙水淨化系統及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業和經濟的快速發展，工業「三廢」排放量持續地增加，再加上過量和不合理地使用農藥、化肥和無規劃地傾倒垃圾等，使得河道以及地下水資源汙染問題日益突出，而且由於其淨水條件的不足，使得我國的水汙染治理的難度更大。
[0003]目前我國的飲用水源的汙染也非常嚴重，符合飲用水標準者只佔30%，全國195個城市監測結果表明，97%的城市地下水受到不同程度的汙染，40%的城市地下水汙染更有逐年加重的趨勢。對我國532條河流的汙染狀況進行的調查表明，已有436條河流受到不同程度的汙染，佔調查總數的82%。到1994年為止，全國各大江均受到不同程度的汙染，並呈發展趨勢，工業發達城市附近水域的汙染尤為突出。由此，如何實施對水汙染的有效控制與整治，以保障社會經濟的可持續發展和人體健康，己成為普遍關注的熱點問題。
[0004]由於香根草是一種生物量特別大，含氮、磷養分高，兼有陸生和水生特點的多年生禾本科植物，所以從一開始就被很多環保部門重視，並用於汙染水體的淨化。從長遠看，隨著環保的要求越來越高，香根草淨化水體的優越性及相關的環保技術將受到更為廣泛的重視和應用，從目前來看，香根草技術在國內的淨汙領域應用範圍十分有限，對香根草的新型環保系統的設計和研究也相對較少，難以適應和滿足當代環保領域提出的新要求，因而有必要設計經濟、 節能、高效的新型香根草環保系統。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於針對已有的技術現狀，提供一種香根草汙水淨化系統及其方法，以生物工程的方式，可迅速降解有機物，去除全N、全P及重金屬，達到無臭味、零排放的目的。
[0006]為達到上述目的，本發明採用如下技術方案:
香根草汙水淨化系統，包括香根草的葉子和根莖經充分腐解後所製成的墊層，香根草的根和莖編織成的底座及種植在底座範圍中的香根草。
[0007]所述墊層上面設有一層過濾網。
[0008]所述墊層為培養基，其上接種香根草。
[0009]所述墊層上接種香根草及少量環境益生菌。
[0010]所述底座為上寬下窄的倒錐形。
[0011]所述底座底部設有若干通孔。
[0012]該系統的淨汙步驟為:
a平整土地:主要是將汙水區域形成的深溝進行平整，以便香根草的種植； b種植香根草:每年的4-6月份，將香根草分櫱苗栽種於底座之中，再用土壤覆蓋平
整；C墊層降解發酵:香根草的葉子和根冠經過充分腐解後製成墊層，分解後的香根草堆層變得鬆軟、分散，呈棕黑色，含有主要的作物養分，例如氮、磷、鉀、鈣和鎂，PH值7.0。該系統墊層內部上布置過濾網，用以固定香根草腐解物，汙水首先由汙水口進入其中，可過濾大顆粒汙染物；基質墊層作為培養基，其上可接種水生環境益生菌，香根草種植在上面，地下汙水中所排出的糞尿等有機物均可經微生物完全發酵達到迅速降解，達到無臭味、零排放的目的，同時還可以作為肥料滋養香根草的生長，實現生態環保的目的；
d底座全方位淨化:底座利用香根草的根和莖製成，以提高香根草資源的綜合利用率，使香根草資源化，以此來達到重複再生的目的，同時在淨化過程可以提高汙水的淨化面積，從而加大淨化程度，全方位地去除地下汙水中高濃度的全N、全P及重金屬Cu、Zn、As等；同時該底座造型設計為上寬下窄的倒錐形，水流由底座下方進入，旋流式上升，可擴大淨化面積；也可採用仿生原理，仿生靈感來源於蓮花座，一是可以疏通雨水，使得地面上的水流通過底座的水孔通道排出，二是採用了底座結構承載體積大的特點，達到水流限速的作用，使其淨化效果更佳；
e香根草根與葉淨化:在處理汙水方面，香根草根部可揮發芳香精油，能夠有效解決地下汙水的惡臭問題，改善地下的空氣品質。香根草的莖葉還可以吸收空氣中的二氧化硫等汙染物，從而有效的解決大氣汙染。對於處理醫院等地下管道排放出來的汙水，其莖葉能夠阻擋細菌和病毒的傳播，從而降低了汙水的危害；
f香根草管理:當年的11-12月份可收割香根草地上部分，循環利用，任其重複生長，以後每年的11-12月份可繼續收割。
[0013]本發明的有益效果為:
1.投資成本低
在經濟方面，對地下汙水進行處理的投資成本和運行費用很大。就目前國內外普遍使用的生物膜技術、物理化學工藝、接觸氧化工藝而言，回用水處理成本一般在1.5~3.6元/m3之間，在許多地區，這個價格要遠高於自來水的價格。所以，傳統的地下汙水處理技術雖然應用較廣泛，但其建造、管理費用過高，並且不能完全實現汙水處理無害化和資源化；
香根草汙水淨化系統則克服了以往淨水措施的不足，在經濟方面香根草修復技術以太陽能為能源，投資省，成本僅為工程修復技術的10%~50%，它是一種綠色環保可重複利用的新技術，所需的維護成本也不高。同時，對香根草地上部分進行收割管理，收穫的材料可以重複利用於淨化系統的墊層以及底座製作等，使其產生一定的重複利用的經濟價值。所以這種新型的香根草淨化設計具有投資低、生態效益好等優點。
[0014]2.環保效果好
我國的淨水措施還存在著許多問題，例如除磷技術是城市汙水處理的瓶頸問題，因為汙水中含有的高量氮、磷、硫等物質在厭氧細菌作用下，極易生惡臭物質汙染環境。生物膜法是目前處理汙水常用的辦法，但該辦法只適用於有機汙染不太嚴重的廢水區域。而化學修復則是治理汙水的應急方法，不能長期使用，否則會造成化學藥品的生物富集和生物放大，從而對整個生態系統產生負面影響；
再者，微生物技術也是目前新興的一種汙 水處理技術，但該技術也有一定的局限性，尤其投加外來菌種可能造成與土著微生物間的生存競爭，影響受汙水體中水生系統的平衡。此外，汙水中還含有大量的病原菌、病毒和寄生蟲卵等微生物，以及糖類、脂肪、蛋白質等有機物，和系列金屬物和鹽類物質。所以上述方法的弊端均在於都不能同時較好的處理多種汙染物。而該香根草系統可對汙水進行全N，全P及重金屬Cu、Zn、As的有效去除，同時不對環境造成二次汙染，為規模化的地下汙水淨化提供了可行的方法。
[0015]3.美觀度高
香根草是一種漂亮的裝飾性植物，將其栽植在城市或者工廠附近的地下管道上，可以用來美化地面。淨化器上叢叢的香根草覆蓋面很大，葉色碧綠，葉身高挺低垂有致，生長濃密，勻稱而迷人，使原先的汙染程度大的區域頓時煥然生色，富有美學意味。
[0016]4.多層功能化
香根草再生集料利用製成整個裝置，一可以將有機物含量大的廢水多次加以淨化還可以使周圍空氣得到進一步地過濾，造成一定程度的景觀綠化影響，再者還可以在雨天時候疏通排水，多層功能化並且性能穩定，可取代原先傳統的地下排水管，具有質輕、製作簡單、成本低和利廢率高、使用效果好等優點。
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1為發明之系統結構示意圖；
附圖2為發明之系統底座水流旋流式上升示意圖；
附圖3為發明之系統流程圖。
[0018]【具體實施方式】:
為了使審查委員能對本發明之目的、特徵及功能有更進一步了解，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如下:
請參閱圖1至圖3所示，係為本發明之較佳實施例的結構示意圖，本發明為香根草汙水淨化系統及其方法，包括香根草3的葉子和根莖經充分腐解後所製成的墊層1，所述墊層I上面設有一層過濾網11，可固定香根草腐解物及過濾大顆粒汙染物，墊層I為培養基，其上接種香根草3或增加少量環境益生菌，地下汙水中所排出的糞尿等有機物均可經微生物完全發酵達到迅速降解。
[0019]該系統還包括香根草3的根和莖編織成的底座2及種植在底座2範圍中的香根草3，香根草3所編織的底座為上寬下窄的倒錐形，其一是可以疏通雨水，使得地面上的水流通過底座的水孔通道排出，二是利用底座2結構承載體積大的特點，達到水流限速的作用，使其淨化效果更佳，且其底部設有若干通孔21，方便根系生長。
[0020]整個系統置於地下，香根草部分露出地面，廢水由底部切向進入，在汙水泵前的入水管道上，利用負壓原理讓廢水首先經過生物降解墊層1，可以初步破壞大顆粒的廢水膠體的穩定性，而廢水中如糞便等汙染物則可被墊層I截留、分解發酵，其分解所得的物質成為香根草3生長的肥料，循環利用，之後廢水輸送到香根草3的根部處進行淨化。
[0021]該系統的底座是由香根草的根和莖本身編織而成，可不斷再生利用，隨著系統底座2高度的增加，水流速度不斷變慢，廢水中小而輕的顆粒物則在該系統中下部產生旋流式上升進入香根草3過濾區，汙水與香根草底座2以及香根草葉子的接觸面積也逐漸變大，緩慢地淨化後汙水得到全方位的植物性過濾,有效去除地下汙水中高濃度的全N，全P及重金屬Cu、Zn、As等，而過濾後的汙水和已經分解的膠體汙染物則隨著水流絕大部分由排水管連續排出去。[0022]香根草汙水淨化系統既可以應用與面積較大的工廠河流，也可以用於面積較小的臭水溝、下水道等。這種修復技術可以全方位的淨化被汙染的地下溝渠，增加地表的植被覆蓋，將汙染物就地降解和消除，對周邊環境幹擾小，不會破壞實施場所，體現出環境友好原貝U。由於香根草是一種淨水植物，不會對原有的水生生態系統造成影響。
[0023]香根草汙水淨化系統在香根草重生利用的基礎上，有效淨化富營養化水體中的N、P、化學需氧量(C0D)、生化需氧量(B0D)、總氮(TN)和非尚子氨等，具有較好的環保效益。
[0024]當然，以上圖示僅為本發明較佳實施方式，並非以此限定本發明的使用範圍，故，凡是在本發明原理上做等效改變`均應包含在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.香根草汙水淨化系統，其特徵在於:包括香根草的葉子和根莖經充分腐解後所製成的墊層(I)、香根草的根和莖編織成的底座(2)及種植在底座(2)範圍中的香根草(3)。
2.根據權利要求1所述的香根草汙水淨化系統，其特徵在於:所述墊層(I)上面設有一層過濾網(11)。
3.根據權利要求1所述的香根草汙水淨化系統，其特徵在於:所述墊層(I)為培養基，其上接種香根草(3)。
4.根據權利要求1所述的香根草汙水淨化系統，其特徵在於:所述墊層(I)上接種香根草(3)及少量環境益生菌。
5.根據權利要求1所述的香根草汙水淨化系統，其特徵在於:所述底座(2)為上寬下窄的倒錐形。
6.根據權利要求5所述的香根草汙水淨化系統，其特徵在於:所述底座(2)底部設有若干通孔(21)。
7.一種香根草淨汙系統的淨汙方法，其步驟為: a.平整土地:主要是將汙水區域形成的深溝進行平整，以便香根草的種植； b.種植香根草:每年 的4-6月份，將香根草分櫱苗栽種於底座之中，再用土壤覆蓋平整； c.墊層降解發酵:香根草的葉子和根冠經過充分腐解後製成墊層，分解後的香根草堆層變得鬆軟、分散，呈棕黑色，含有主要的作物養分，PH值為7.0，墊層上布置過濾網，用以固定香根草腐解物，汙水首先由汙水口進入其中，可過濾大顆粒汙染物；基質墊層作為培養基，其上可接種水生環境益生菌，香根草種植在上面，地下汙水中所排出的糞尿等有機物均可經微生物完全發酵達到迅速降解； d.底座全方位淨化:底座利用香根草的根和莖製成，以提高香根草資源的綜合利用率，使香根草資源化，以此來達到重複再生的目的，同時在淨化過程可以提高汙水的淨化面積，加大淨化程度； e.香根草根與葉淨化:在處理汙水方面，香根草根部可揮發芳香精油，能夠有效解決地下汙水的惡臭問題，改善地下的空氣品質，香根草的莖葉還可以吸收空氣中的二氧化硫等汙染物，從而有效的解決大氣汙染，對於處理醫院等地下管道排放出來的汙水，其莖葉能夠阻擋細菌和病毒的傳播，從而降低了汙水的危害； f.香根草管理:當年的11-12月份可收割香根草地上部分，循環利用，任其重複生長，以後每年的11-12月份可繼續收割。
8.根據權利要求7的一種香根草淨汙系統的淨汙方法，其特徵在於:所述香根草在收割後將其葉子和根冠再進行充分腐解，加入墊層中，循環利用。
9.根據權利要求7的一種香根草淨汙系統的淨汙方法，其特徵在於:所述底座為上寬下窄的倒錐形，水流由底座下方進入，隨著系統底座高度的增加，水流速度不斷變慢，廢水中小而輕的顆粒物則在該系統中下部產生旋流式上升進入香根草過濾區。
【文檔編號】C02F3/34GK103803709SQ201410054342
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】楊潔 申請人:楊潔