本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可應(yīng)用于人工濕地、污水處理、景觀池塘等系統(tǒng)中梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件。

背景技術(shù)：

水污染是目前環(huán)境問題的主要方面，我國現(xiàn)階段用于治理受污染水體主要通過活性污泥法以及其衍生出的其他方法。活性污泥是微生物群體及它們所依附的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的總稱，利用其吸收和分解水體中的污染物質(zhì)達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，為確保整個(gè)處理流程中活性污泥的活性、保證處理效率需要為水體中提供穩(wěn)定的溶解氧。因此，曝氣系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的曝氣方式主要有機(jī)械曝氣和鼓風(fēng)曝氣兩種，其連續(xù)運(yùn)行時(shí)存在能耗高、噪音大、設(shè)備費(fèi)用昂貴、控制不當(dāng)會(huì)破壞活性污泥團(tuán)體穩(wěn)定性降低處理效果等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到限制。

現(xiàn)有的生物膜板技術(shù)主要是采用懸浮布設(shè)接種絲狀藻類來凈化水質(zhì)，菌群?jiǎn)我弧⑻幚硇瘦^低、自身穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性較差，水體流動(dòng)性差、復(fù)氧能力低，生物膜易老化脫落，造成水體二次污染。

發(fā)明專利cn104478107a采用了魚鱗狀的梯田式跌水曝氣組件，相對(duì)于傳統(tǒng)的跌水曝氣工藝來說，強(qiáng)化了曝氣效果，但是其上所掛膜的自然生長繁殖的微生物周期長、功能菌的種類和密度都比較低，雖然有較高的復(fù)氧能力和多流態(tài)水體交換效果，整體的污染物去除能力較低，對(duì)水質(zhì)凈化的效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述常規(guī)微生物培養(yǎng)效率低，生物膜活性容易衰退，導(dǎo)致水質(zhì)凈化能力降低的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種新的水質(zhì)凈化組件，通過交錯(cuò)鑲嵌的復(fù)合結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、簡(jiǎn)便的水質(zhì)凈化效果，連續(xù)性強(qiáng)，污染物去除效果好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件，所述組件呈階梯狀，每級(jí)由多個(gè)生物膜基座連續(xù)拼接而成，相鄰兩級(jí)生物膜基座相互嵌入錯(cuò)位分布，所述生物膜基座表面固定有生物膜組件。

所述的生物膜組件為培養(yǎng)完成的生物膜板或網(wǎng)格狀生物膜培養(yǎng)槽。

所述的生物膜培養(yǎng)槽寬0.005m，深0.005m，縱橫交錯(cuò)分布于所述生物膜基座表面。

所述的生物膜基座尺寸均一，生物膜基座的水流斷面為弧形，使得所述水質(zhì)凈化組件整體上呈魚鱗狀。

所述弧形的半徑優(yōu)選為0.5-1m。

所述弧形的扇面角度優(yōu)選為120°-140°。

所述的水質(zhì)凈化組件，優(yōu)選的梯級(jí)數(shù)為5-10級(jí)。

所述的水質(zhì)凈化組件，階梯數(shù)根據(jù)水體凈化程度和復(fù)氧量自由設(shè)定，每級(jí)階梯高度差均一，每級(jí)階梯高度差優(yōu)選0.2-0.5m。采用這種級(jí)數(shù)與高度差的設(shè)置，能夠保證本發(fā)明所述的凈化程度和復(fù)氧率。

所述的水質(zhì)凈化組件，每隔3-5級(jí)階梯設(shè)置有生態(tài)穩(wěn)定溝，所述生態(tài)穩(wěn)定溝底面高度低于下一梯級(jí)，所述生態(tài)穩(wěn)定溝內(nèi)種植有漂浮植物，所述生態(tài)穩(wěn)定溝底部設(shè)置有排泥口。生態(tài)穩(wěn)定溝可用于收集脫落生物膜和廢棄物。

所述的生態(tài)穩(wěn)定溝寬0.3-0.5m,深1-1.5m。

本發(fā)明水流斷面的設(shè)計(jì)并不具有嚴(yán)格局限性，可根據(jù)景觀需要靈活選擇半圓形、橢圓形、三角形、六邊形等其他形狀，但以弧形的應(yīng)用效果最佳。

本發(fā)明所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件的跌水區(qū)域?qū)挾瓤梢暰唧w情況而定，如8-20m，優(yōu)選10m。

本發(fā)明所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件的跌水區(qū)域?qū)挾扰c長度比可視具體情況而定，優(yōu)選4:3，以使最合理的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最好的曝氣效果。

本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件在景觀設(shè)計(jì)中及曝氣裝置中的應(yīng)用，具體應(yīng)用形式為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，如應(yīng)用在人工濕地預(yù)處理復(fù)氧系統(tǒng)中，或人造假山的造型設(shè)計(jì)中等，本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。

本發(fā)明提供的水質(zhì)凈化組件，通過交錯(cuò)鑲嵌的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)跌水曝氣單元多紊態(tài)流場(chǎng)狀態(tài)（既有簡(jiǎn)單的推流、跌水，還有相鄰弧區(qū)的對(duì)流沖擊）和水體多樣的溶氧環(huán)境（即在扇面擴(kuò)散區(qū)域的過飽和溶氧區(qū)和弧形交錯(cuò)結(jié)點(diǎn)區(qū)域的較低溶氧區(qū)），在提高跌水曝氣整體復(fù)氧效果的同時(shí)，也使得在該單元具有更強(qiáng)的污染凈化能力。利用微生物作用，水流下落過程中與生物膜組件充分接觸的特點(diǎn)，生物膜首先吸附附著水層有機(jī)物，由好氧層的好氧菌將其分解，再進(jìn)入?yún)挌鈱舆M(jìn)行厭氧分解，流動(dòng)水層則將老化的生物膜沖掉，收集至生態(tài)穩(wěn)定溝排入污泥干化池，生物膜板上得以生長新的生物膜，如此往復(fù)以達(dá)到降解水體污染物、增加氧的傳質(zhì)速率，實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)充生物降解污染物消耗的溶解氧，凈化水質(zhì)的目的。其具有較強(qiáng)的連續(xù)性，污染物去除效果好、布設(shè)高差靈活，能耗低，構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

通過在交錯(cuò)式梯級(jí)跌水區(qū)增加經(jīng)過功能菌培養(yǎng)的生物模板或生物膜培養(yǎng)槽，可以在提高梯級(jí)平臺(tái)功能菌種類和密度的同時(shí)，利用梯級(jí)跌水形成的多形態(tài)水流和氧化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)污染物凈化能力的極大提升，并通過便捷的生物模板或培養(yǎng)槽的替換結(jié)構(gòu)，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行

本發(fā)明所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件具有如下特點(diǎn)：①采用分級(jí)多段式跌水方案，一般以5~10級(jí)為佳，可根據(jù)凈化程度和復(fù)氧量的需要在設(shè)計(jì)時(shí)自由調(diào)節(jié)。設(shè)置梯田的地點(diǎn)可根據(jù)處理工藝本身水位落差而定，避免了使用水泵提升水位而產(chǎn)生的不必要能耗。施工時(shí)可采用向下挖深或者人工墊高的方式建設(shè)，表面采用防水材料鋪設(shè)，避免長期使用后污水下滲引起地基不穩(wěn)等問題。②每級(jí)跌水曝氣元件由多個(gè)尺寸均一的弧形跌水曝氣單元連續(xù)拼接而成，相鄰兩級(jí)跌水曝氣元件相互嵌入，交錯(cuò)分布。增加了紊流區(qū)和扇形擴(kuò)展區(qū)，即水流經(jīng)過此組件，可以產(chǎn)生獨(dú)特的紊流狀態(tài)，并形成由中心向弧形扇面擴(kuò)散的水流形態(tài)，提高了空間利用率，增加了水體的滯留時(shí)間和復(fù)氧效果（比傳統(tǒng)工藝提高2-4倍）。③生物膜與魚鱗結(jié)構(gòu)相結(jié)合?；⌒螖嗝姹ＷC水流下落過程中與生物膜板和空氣充分接觸，采用上下級(jí)交錯(cuò)排列的方式（類似魚鱗），高低錯(cuò)落產(chǎn)生的紊流狀態(tài)具有極好的復(fù)氧效果，保證水流擾動(dòng)且增加了水力停留時(shí)間和氧傳質(zhì)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)充生物降解污染物消耗的溶解氧，最大限度發(fā)揮生物膜活性，提高生物膜利用效率，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。④作為廢水處理的預(yù)處理環(huán)節(jié)，其多級(jí)斷面為微生物的生長提供了良好的附著環(huán)境，有利于解決傳統(tǒng)生物濾池工藝中微生物掛膜困難的問題，其自身形成一個(gè)小型系統(tǒng)，既可以對(duì)進(jìn)入整個(gè)大處理流程的廢水起到一個(gè)預(yù)處理的作用，也可作為獨(dú)立凈化工藝，對(duì)水體中的污染物進(jìn)行高效去除。⑤進(jìn)水負(fù)荷適應(yīng)程度高。高污染負(fù)荷下可通過在生物膜板上覆蓋活性污泥池中的高活性污泥，增強(qiáng)污水水質(zhì)適應(yīng)能力，保證凈化效果。低污染負(fù)荷下可在生物膜板培養(yǎng)池中通過投加有強(qiáng)成膜能力的細(xì)菌，促使附著型生物的大量生長，當(dāng)生物膜活性降低老化時(shí)，有助于生物膜的更新?lián)Q洗和再培養(yǎng)，維持凈化效果。生物膜培養(yǎng)槽可實(shí)現(xiàn)表層好養(yǎng)硝化和底層厭氧反硝化作用，具有脫氮功能。⑥生態(tài)穩(wěn)定溝不僅能收集并脫落的生物膜和廢棄物，其1-1.5m的深度足以產(chǎn)生好氧、兼氧及局部缺氧環(huán)境，有助于脫氮。

附圖說明

圖1為弧形生物膜基座示意圖。

圖2為本發(fā)明所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件的側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件的俯視圖。

圖中，1為生物膜基座，2為生物膜培養(yǎng)槽；5為梯級(jí)基礎(chǔ)；6為生態(tài)穩(wěn)定溝；7為排泥口；8為漂浮植物。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本應(yīng)用，但不用來限制本應(yīng)用范圍。

實(shí)施例1

如圖2所示，本實(shí)施例所述的梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件共設(shè)置8級(jí)階梯，每相鄰兩級(jí)高差0.2m，跌水區(qū)域?qū)?0m，長7.5m（該長度是從進(jìn)入跌水區(qū)至出該區(qū)域水流的投影長度），總面積75m²。

每個(gè)生物膜基座上都用螺絲固定有培養(yǎng)完成的生物膜板。

本實(shí)施例所述的梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件采用向下挖深的方式建設(shè)，整體呈魚鱗狀分布，生物膜基座的水流斷面為弧形，弧形的扇面角度為120°-140°，弧形的半徑為0.5m。

本實(shí)施例所述的梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件從最高的梯級(jí)向下，在第三級(jí)和第四級(jí)之間，第七級(jí)和第八級(jí)之間分別設(shè)置有兩個(gè)生態(tài)穩(wěn)定溝，每個(gè)生態(tài)穩(wěn)定溝寬0.3m，深1.5m，其內(nèi)種植有漂浮植物，底部設(shè)置有排泥口，排泥口通過管道連通污泥干化池。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)僅在于：所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件共設(shè)置有10級(jí)梯級(jí)，每相鄰兩級(jí)高差0.5m，生物膜基座的水流斷面為弧形，弧形的半徑為1。生態(tài)穩(wěn)定溝設(shè)置有一條，位于第5級(jí)和第6級(jí)之間，生態(tài)穩(wěn)定溝寬0.5m，深1m。生物膜基座表面固定有網(wǎng)格狀生物膜培養(yǎng)槽，槽寬0.005m，深0.005m，縱橫交錯(cuò)分布于所述生物膜表面。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)僅在于：所述梯級(jí)交錯(cuò)式生物膜板水質(zhì)凈化組件共設(shè)置有5級(jí)梯級(jí)。