生物濾壩的製作方法

2024-02-26 08:34:15 1

本發明涉及黑臭河湧排汙口汙水處理的技術領域，具體而言，涉及生物濾壩。

背景技術：

隨著社會經濟的快速發展，城市河流、湖泊由於未經處理的工業和生活汙水直接排入，營養負荷急劇增加，富營養化異常嚴重，從而導致水體溶解氧的大量消耗，造成了水體缺氧而呈黑臭狀態，使整個生態系統出現危機。目前我國大部分城市河湧已經存在黑臭現象，我國河流黑臭現象最早出現在上海內河湧，隨後南京、蘇州、廣州的內河等。近幾十年來，我國黑臭水體的範圍和程度不斷加劇，在全國大部分城市河段中，流經繁華區域的水體絕大部分受到不同程度的汙染，且劣化程度逐年提高。據不完全統計，我國城市水體中有40％存在水體黑臭問題。2015年4月16日國家頒布《水汙染防治行動計劃》——在「全力保障水生態環境安全」一條中，重點強調了「整治城市黑臭水體」，採取控源截汙、垃圾清理、清淤疏浚、生態修復等措施，加大黑臭水體治理力度。要求直轄市、省會城市、計劃單列市建成區要於2017年底前基本消除黑臭水體。

現有技術中，對黑臭河湧治理的治理通常採用生物濾池，生物濾池是由碎石或塑料製品填料構成的生物處理構築物。汙水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使汙水得到淨化。由於生物膜群種單一，導致濾池對汙水的處理效率有限。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明實施例的目的在於提供一種生物濾壩，該生物濾壩對汙水具有較高的處理效率。

一種生物濾壩，包括一濾料體；一植被層，生長在所述濾料體的一外表面；和一微生物填料層，生長有旨在進行膜生物反應的微生物，設置在所述濾料體的另一外表面。

進一步地，所述濾料體包括依次層疊設置的石料層、陶粒層和火山巖層。

進一步地，所述石料層的厚度為15～25mm。

進一步地，所述陶粒層的厚度為7～13mm。

進一步地，所述火山巖層的厚度為3～7mm。

進一步地，陶粒層為粉煤灰陶粒層。

進一步地，所述微生物填料層的外層層疊設置有透水層。

進一步地，所述透水層為濾棉層。

進一步地，所述植被層為水生植物層。

進一步地，還包括用以容置所述透水層和微生物填料層的濾網層。

本發明的生態濾床，所包括的微生物填料層能利用膜生物反應對水體淨化，所包括的生長在所述濾料體的一外表面能利用根系對水體進行淨化，由此實現了較高的處理效率。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解地是，以下附圖僅示出了本發明某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本發明一實施例所提供的生物濾壩的結構圖。

主要元件符號說明：

100-生物濾壩；

20-濾料體；

21-石料層；

22-陶粒層；

23-火山巖層；

40-植被層；

60-微生物填料層；

80-透水層；

90-濾網層。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了首選實施例。但是，其可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對其公開內容更加透徹全面。

在本公開的各種實施例中使用的術語僅用於描述特定實施例的目的並且並非意在限制本公開的各種實施例。如在此所使用，單數形式意在也包括複數形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否則在這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本公開的各種實施例所屬領域普通技術人員通常理解的含義相同的含義。所述術語(諸如在一般使用的詞典中限定的術語)將被解釋為具有與在相關技術領域中的語境含義相同的含義並且將不被解釋為具有理想化的含義或過於正式的含義，除非在本公開的各種實施例中被清楚地限定。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

在本公開的各種實施例中使用的表述(諸如「第一」、「第二」等)可修飾在各種實施例中的各種組成元件，不過可不限制相應組成元件。例如，以上表述並不限制所述元件的順序和/或重要性。以上表述僅用於將一個元件與其它元件區別開的目的。例如，第一用戶裝置和第二用戶裝置指示不同用戶裝置，儘管二者都是用戶裝置。例如，在不脫離本公開的各種實施例的範圍的情況下，第一元件可被稱為第二元件，同樣地，第二元件也可被稱為第一元件。

應注意到：如果描述將一個組成元件「連接」到另一組成元件，則可將第一組成元件直接連接到第二組成元件，並且可在第一組成元件和第二組成元件之間「連接」第三組成元件。相反地，當將一個組成元件「直接連接」到另一組成元件時，可理解為在第一組成元件和第二組成元件之間不存在第三組成元件。

此外，本發明要素或組分前的不定冠詞「一種」和「一個」對要素或組分的數量要求(即出現次數)無限制性。因此「一個」或「一種」應被解讀為包括一個或至少一個，並且單數形式的要素或組分也包括複數形式，除非所述數量明顯旨指單數形式。

請參閱圖1。本發明實施例的生物濾壩100，包括一濾料體20；一植被層40，生長在濾料體20的一外表面；和一微生物填料層60，生長有旨在進行膜生物反應的微生物，設置在濾料體20的另一外表面。

上述實施例中，所包括的微生物填料層60能利用膜生物反應對水體淨化，所包括的生長在濾料體20的一外表面能利用根系對水體進行淨化，由此實現了較高的處理效率。

上述濾料體20的形狀不作限定，例如可以為類似於河堤的梯形，濾料體20的外表面是有頂面和二側面所構成，頂面是指與地面處於相對位置的一面，側面是指與頂面相鄰的外表面。前述「植被層40生長在所述濾料體20的一外表面」的「一外表面」可以是濾料體20的頂面；前述「微生物填料層60設置在所述濾料體20的另一外表面」的「另一外表面」可以是濾料體20的二側面。

濾料體20可以採用濾料填充形成的任何結構。根據濾料的不同，料體可以包括依次層疊設置的石料層21、陶粒層22和火山巖層23。注意，這裡，層疊設置是多個具有層結構的物件(例如薄膜等)採用一者貼合於另一者表面的堆疊方式。以a、b、c、d依次疊加設置為例，是指a的一個表面設置b、b的表面設置c、c的表面設置d，即按照某一方向(例如從上至下)，a、b、c、d依次排列。

石料層21，可以理解的是，可以布設在最底部，即最為靠近地面的位置。石料層21的作用是作為墊層。石料層21可列舉出碎石。這裡，碎石是由天然巖石、卵石或礦石經機械破碎、篩分製成的，粒徑大於4.75mm的巖石顆粒。碎石較好地為鵝卵石破碎形成。此處，鵝卵石是開採黃砂的附產品，因為狀似鵝卵而得名。鵝卵石作為一種純天然的石材，取自經歷過千萬年前的地殼運動後由古老河床隆起產生的砂石山中，經歷著山洪衝擊、流水搬運過程中不斷的擠壓、摩擦而形成。鵝卵石可以就地取材，並且鵝卵石所附著的硅藻等浮遊藻類對汙水起著淨化作用。

石料層21的厚度可參考性地為15～25mm，例如15mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm或25mm等，優選為20mm。

陶粒層22的厚度可參考性地為7～13mm，例如7mm、7.5mm、8mm、10mm、11mm、12.5mm或13mm，優選為10mm等。

上述，火山巖層23的火山巖又稱噴出巖(effusiverock)，屬於巖漿巖(火成巖)的一類，是火山作用時噴出的巖漿經冷凝、成巖、壓實等作用形成的巖石。火山巖可較好地為玄武巖，玄武巖屬基性火山巖，火山爆發後由形成的多孔形石材，非常珍貴。噴發時噴發出來的巖漿有氣體渣、固體巖漿，溫度和壓力迅速下降，發生了化學和物理變化，所以巖漿就變成了玄武巖。含有大量的矽、鉀、鈉、鐵、鎂、26種礦物元素，以及銅、鋅、鉻、鎳、錳等。

火山巖層23的厚度可參考性地為3～7mm，例如3mm、3.5mm、4mm、5mm、6mm或7mm等。

術語「膜生物反應」是指將膜對汙染氣體的選擇性分離與生物降解相結合，微生物附著在浸沒式膜生物反應器膜表面形成生物膜，膜兩側分別為氣相和液相，廢氣中的汙染物質通過膜到達生物膜表面被微生物降解。膜反應器中含高濃度的細菌和真菌，通過泵吸把細菌和真菌回用到生物反應槽中，利用細菌適於處理親水性物質和真菌適於處理疏水性物質的特性，構建了細菌-真菌複合式生物反應，在反應的不同區域分別接種細菌和真菌去除廢氣中不同類型的汙染物。

可以理解的是，微生物填料層60包括微生物填料和投入在微生物填料中的微生物。微生物填料可以使用公知的形式，例如可為無機填料，諸如常用的無機填料有：、焦炭、石英砂、活性炭、膨脹矽鋁酸鹽等)。也可以為有機高分子填料，例如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯pe、各類樹脂、塑料(包括各類泡沫材料)、纖維等。至於生物濾料的形狀可以為粒狀、不規則粒狀、玻璃鋼或塑料、活性炭粒、塑料纖維類狀、蜂窩狀或波紋板狀、球形輕質等。此處，粒狀填料可為無機的或石英砂。其表面粗糙，易於附著生物，截留懸浮汙染物的能力強，缺點是阻力大，容易堵塞。不規則粒狀填料可為哈凱登球(hacketten)和多面空心球等，可用陶瓷石墨、塑料或金屬製成，特點是結構簡單，價格低廉，但流體分布不均。活性炭粒：比表面積大，孔隙多。塑料纖維類填料質輕，堅硬，但表面光滑，空隙率小，不易掛膜。蜂窩狀或波紋板狀填料的材質可以為玻璃鋼或塑料(聚乙烯聚苯乙烯和聚丙烯等)，其空隙率高，結構簡單，質輕但強度高，防腐性能好，衰老生物易於脫落等主要的缺點是生物在填料表面的生長與脫落平衡不易控制，填料內難以得到均一的流速球形輕質。球形輕質是採用粘土。

為了使得微生物同微生物濾料的親和性明顯提高，從而大大降低了微生物在填料表面附著生長難度，形成成熟生物膜的時間可以提前，可提供一種如中國專利cn106430527a所述的生物親和性填料，具體為：一種生物親和性填料，其成分和重量份數為：甲基丙烯酸-β-羥乙酯15～20份，氧化石墨烯1.5～3份，交聯劑1～2份，明膠15～20份，酶促活性調節劑3～5份，加工改進劑0.5～2份，高分子膠黏劑0.5～1份，生物填料顆粒55～80份，增塑劑5～8份，所述生物親和性填料的密度為0.93～0.98g/cm3。酶促活性調節劑是指fe2+的化合物、cu2+的化合物、mn2+的化合物、ca2+的化合物或zn2+的化合物。加工改進劑是指硬脂酸鹽、硬脂酸中的至少一種。交聯劑是指環氧氯丙烷、二乙烯基苯、n,n-亞甲基雙丙烯醯胺中的至少一種。甲基丙烯酸-β-羥乙酯、氧化石墨烯的質量比為10：(1～5)。高分子膠黏劑是指聚醯胺類、聚酯類、聚氨酯類中至少一種。生物填料顆粒是由高分子聚合物材料製成的有機高分子生物填料顆粒，所述高分子聚合物材料選自聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺、聚酯、聚氯乙烯中的任意一種。增塑劑優選的是複合鄰苯類增塑劑。該生物親和性填料的製備方法包括步驟為：步驟一、將所述明膠按1：(1～10)的料液比溶於50℃的超純水中，然後加入所述酶促活性調節劑、加工改進劑，形成溶液；步驟二、將氧化石墨烯置於去離子水中，氧化石墨烯與去離子水的質量比為1：(5～10)，超聲分散處理，製備成氧化石墨烯分散液；然後將甲基丙烯酸-β-羥乙酯、氧化石墨烯分散液、交聯劑溶於3～20份50℃的超純水中，攪拌均勻，反應時間為5h；將反應後得到的懸浮液離心分離，分離後得到的沉澱物用超純水清洗乾淨，加入到步驟一製得的溶液中，攪拌均勻，得到混合物；步驟三、在60～120rpm連續攪拌條件下，將高分子膠黏劑緩慢加入到步驟二的混合物中，形成混合膠漿；步驟四、將稀釋10倍的增塑劑分多次均勻灑於生物填料顆粒的表面；然後將所述生物填料顆粒浸入步驟三的混合膠漿中，直至混合膠漿粘附在生物填料顆粒的表面，浸透後取出、降溫固化、80℃乾燥，製得生物親和性填料。

至於微生物填料層60的微生物可以為本領域公知的有氧或厭氧型微生物，例如可對有機物進行分解的酵母菌、乳酸菌、黴菌、黑麴黴菌、紅麴黴菌等，可以對無機小分子分解的硝化細菌、硫化細菌等。

上述植被層40可以為一切具有較好淨化水的植物，例如可列舉出以狐尾藻、菖蒲、水蔥、美人蕉、風車草、金魚藻中為代表的水生植物。

微生物填料層60的外層層疊設置有透水層80。這裡，透水層80是指能允許水通過而不允許懸浮大顆粒通過元件。透水層80可列舉出濾棉層、多孔纖維等。濾棉通常所指的過濾棉(過濾網)或指空氣過濾。濾棉根據材質的不同，濾料分為四種類型：合成纖維過濾棉、無紡布過濾棉、玻璃纖維過濾棉、活性炭過濾棉。濾棉可以為合成纖維過濾棉、無紡布過濾棉、玻璃纖維過濾棉或活性炭過濾棉等等形式。

為了提供濾料體20的骨架，還可以包括用以容置所述透水層80和微生物填料層60的濾網層90。這裡，濾網可以為石籠網。此處，石籠網由高抗腐蝕、高強度、具有延展性的低碳鋼絲或者包覆pvc的以上鋼絲使用機械編織而成，使用該網製作而成的箱型結構就是石籠網箱。根據astm和en標準，所使用的低碳鋼絲直徑根據工程設計要求而不同。一般介於2.0-4.0mm之間，石籠網鋼絲的抗拉強度不少於38kg/m2，金屬鍍層重量一般高於245g/m2，石籠網片的邊緣線直徑一般要大於網線直徑。其雙線絞合部分的長度不得小於50mm.以保證絞合部分鋼絲的金屬鍍層和pvc鍍層不受破壞。

作為另外的可替代濾網的形式，還可以為蛇皮袋、麻布袋等，即將石料放置在蛇皮袋、麻布袋等內。

本發明的生物濾壩100具有以下優勢：

1、利用生物濾壩100作用，使其形成跌水系統，增加膜反應的充氧作用，形成生物多樣性生態循環系統。

2、強化處理系統融合濾料體20吸附、植物吸收及生物膜技術。

3、結合了跌水流營造系統，使水體流動，實現曝氣充氧。

4、植被層40大量吸收汙水中汙染物，減小河湧生態恢復負荷。

5、微生物填料層60所投入的厭氧菌和好氧菌共同作用，大大增加處理負荷，性能穩定可靠。

上述未述及之處，適用於現有技術。

儘管以上較多使用了表示結構的術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。