用於水體修復的抗水力負荷微生物成膜裝置及反應系統的製作方法
2023-04-26 17:25:41
專利名稱：用於水體修復的抗水力負荷微生物成膜裝置及反應系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境生物技術以及水處理技術領域，尤其涉及一種用於水體修復 的抗水力負荷微生物成膜裝置及反應系統。
背景技術：
日趨嚴重的環境汙染正威脅著人類賴以生存的水源水體。面對我國水資源現狀， 國家在出臺更為切實可行的治汙減排相關措施和法規之外，對於已受汙染或者正面臨汙染 的水資源進行修復更是重點。然而，現有的許多實驗室研究成果在運用於實際治理中遇到 瓶頸、我國遼闊的疆土使水資源治理所面臨的客觀條件差異較大以及較為落後的配套實施 等都是局限我國水資源保護及修復的重要原因，研發適合我國國情的水資源修復新技術及 思路是迫在眉睫的。目前在水體修複方面，國內外運用生物膜技術進行修復因其高效快速、還可避開 航運、應對突發水域事件的特點，正逐步取代傳統的水生植物修復技術。但現有的生物膜技 術對於地表水體流動帶來的對於生物膜造成的水力負荷尚無應對措施，限制生物膜修復技 術大範圍推廣，使得許多實驗室規模的成果無法應用於實踐。因此，研究開發出一種抗水力 負荷的高效微生物成膜裝置及反應系統對保護地表水具有十分重要的意義。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用於水體修復的抗水力負荷微生物 成膜裝置及反應系統。本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是該用於水體修復的抗水力負荷 微生物成膜裝置主要包括硬壁箱體和擋板，箱體內盛放有多孔生物填料，箱體的側壁設有 與所述填料相匹配的填料孔，所述側壁中的迎水壁還設有疏水孔，迎水壁的兩側分別設有 滑槽軌道，所述擋板傾斜安裝於滑槽軌道上，該擋板位於迎水壁的下端。進一步地，本實用新型所述箱體的迎水壁的外壁面呈內凹形。進一步地，本實用新型所述迎水壁的外表面設有豎直的凹槽，所述疏水孔分布於 該凹槽內。本實用新型的含有微生物成膜裝置的反應系統主要包括所述微生物成膜裝置和 坡狀引水體，該坡狀引水體的坡面與微生物成膜裝置的迎水壁相對。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1)結構簡單，構建過程具有高重複性；2)運用範疇廣，可根據實際治理需要選擇適合不同微生物吸附的多孔生物填料；3)裝置耐壓性強，擋板對於裝置基部的保護以及疏水孔的分流作用使得裝置可在 水力負荷達45 m3 πΓ2 Cf1的水流中穩定運行，硬壁箱體還可抵禦小型衝擊物的撞擊；4)由於內凹形側壁設計，水流受到迎水壁的阻擋後迴旋形成一漩渦帶，達到進一 步卸力的效果，增強了裝置內生物膜的耐受性，不易脫落，具有持續修復效果；[0014]5)運行成本低廉、可循環利用，裝置所有部件皆可經加工處理後循環使用。
圖1是本實用新型微生物成膜裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型微生物成膜裝置的結構俯瞰圖；圖3是本實用新型微生物成膜裝置的安裝有擋板的內凹形迎水壁的結構示意圖；圖4是本實用新型含有微生物成膜裝置的反應系統示意圖；圖中，1.硬壁箱體、2.擋板、3.多孔生物填料、4.填料孔、5.疏水孔、6.滑槽、7.豎 直凹槽、8.迎水壁、9.坡狀引水體圖5是本實用新型微生物成膜裝置的工作原理圖。圖中，__ 水流方向，—— 水流在擋板阻擋下的受力分解，___^反作用力，》漩渦帶形成的位置。
具體實施方式
在圖1-2中，硬壁箱體1的各壁為硬質材料，可以採用有機玻璃材質。選擇硬壁箱 體1的至少一個側壁為裝置的迎水壁8 (迎水壁8正對水流方向)。在每個迎水壁8的兩側 分別設有滑槽軌道6，例如可以如圖1至圖3所示，在迎水壁8與其他相鄰側壁的結合處各 開設一滑槽軌道6。相應地，在擋板2上沿的兩側也各開有一凹槽以與滑槽軌道6相匹配， 使得當擋板2傾斜安裝於滑槽軌道6時，擋板2可以沿著滑槽軌道6滑動。擋板2 —般位 於迎水壁8的下端。通過使擋板2沿滑槽軌道6滑動可以調整硬壁箱體1直接承受水力衝 擊的面積及擋板2與迎水壁8之間的角度(一般情況下，當水流水力負荷小於15 m3 HT2CT1, 可控制該角度大於60°以增大生物膜與水體直接接觸的面積；當水流水力負荷大於35 m3 m_2 cf1，則可控制該角度小於45°以減小生物膜直接受到的水力負荷衝擊)。硬壁箱體1內 部放置有多孔生物填料3 (可根據所需微生物理化性質選擇多孔生物填料的種類)。硬壁箱 體1的側壁設有若干與多孔生物填料3相匹配的填料孔4，以使硬壁箱體1內的多孔生物填 料3的末梢可通過側壁伸出硬壁箱體1 ；若硬壁箱體1選用有機玻璃材質，則填料孔4可通 過粘有有機溶劑氯仿的大鋼針點扎而成。迎水壁8上設有疏水孔5，以使水流可經疏水孔5 灌入硬形箱體1內。疏水孔5的大小以硬壁箱體1中的多孔生物填料3整體無法脫離出該 箱體為宜。在圖1至圖3所示的結構中，硬壁箱體1的四個側壁可由一正圓柱體等分為四個 部分後再反向相互結合而成，硬形箱體1的四個側壁的外壁面均呈內凹形。若硬形箱體1 選用有機玻璃材質，各側壁的結合處可通過有機溶劑氯仿塗布後黏合。作為側壁之一的迎 水壁8的內凹形外表面上還設有豎直凹槽7，疏水孔5集中分布於豎直凹槽7內。在圖4所示的實施例中，將本實用新型微生物成膜裝置安裝到具有一定水流速度 的河道內，使迎水壁8面向水流的來向。在成膜裝置的上遊設有坡狀引水體9 (坡狀引水體 9可以是具有一定落勢差的天然河床，也可以人工鋪著)，坡狀引水體9的坡面與微生物成 膜裝置的迎水壁8相對。如圖5所示的工作原理圖中，根據具體水流負荷大小通過調節擋板2與硬壁箱體1 的相對位置，以形成較為穩定的三個漩渦帶為宜，這樣可以較好地達到對水流的卸力效果， 保護本實用新型的整個微生物成膜裝置以及裝置內的生物膜。具體地說，坡狀引水體9引導水流衝擊到位於迎水壁8底部的擋板2，水流受到擋板2的阻擋卸力分解後分為三個方 向流動，一部分水流直接迴旋形成一漩渦帶；另一部分水流則沿擋板2直接與硬壁箱體1的 迎水壁8接觸，經疏水孔5進一步卸力的同時，由於硬壁箱體1的迎水壁8的外壁面呈內凹 形，這部分水流受到迎水壁8的阻擋後迴旋形成一漩渦帶；最後一部分水流經擋板2避開與 迎水壁8的直接接觸，同時造成該部分水流與未接觸的水流出現流向差異形成一漩渦帶。
權利要求一種用於水體修復的抗水力負荷微生物成膜裝置，其特徵是包括硬壁箱體和擋板，所述箱體內盛放有多孔生物填料，箱體的側壁設有與所述填料相匹配的填料孔，所述側壁中的迎水壁還設有疏水孔，迎水壁的兩側分別設有滑槽軌道，所述擋板傾斜安裝於滑槽軌道上，該擋板位於迎水壁的下端。
2.根據權利要求1所述的用於水體修復的抗水力負荷微生物成膜裝置，其特徵是所 述箱體的迎水壁的外壁面呈內凹形。
3.根據權利要求1所述的用於水體修復的抗水力負荷微生物成膜裝置，其特徵是所 述迎水壁的外表面設有豎直的凹槽，所述疏水孔分布於該凹槽內。
4.一種含有權利要求1至3中任一項的微生物成膜裝置的反應系統，其特徵是包括 所述微生物成膜裝置和坡狀引水體，該坡狀引水體的坡面與微生物成膜裝置的迎水壁相 對。
專利摘要本實用新型公開了一種用於水體修復的抗水力負荷微生物成膜裝置及反應系統，包括硬壁箱體和擋板，所述箱體內盛放有多孔生物填料，箱體的側壁設有與所述填料相匹配的填料孔，所述側壁中的迎水壁還設有疏水孔，迎水壁的兩側分別設有滑槽軌道，所述擋板傾斜安裝於滑槽軌道上，該擋板位於迎水壁的下端。本實用新型可藉助水體流動本身的水力負荷形成多個漩渦帶，能夠在水力負荷小於等於45m3m-2d-1的條件下成功實現掛膜並達到修復效果；本實用新型可高效快速用於各種地表水體的原位生物膜修復，也可用於各種對抗水力負荷有要求的異位水體生物膜修復。
文檔編號C02F3/34GK201678509SQ20102004973
公開日2010年12月22日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者呂鎮梅, 孟智奇, 閔航 申請人:浙江大學