一種梯級交錯式生物膜板水質凈化組件的制作方法

本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種可應用于人工濕地、污水處理、景觀池塘等系統中梯級交錯式生物膜板水質凈化組件。

背景技術：

水污染是目前環境問題的主要方面，我國現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物質和無機物質的總稱，利用其吸收和分解水體中的污染物質達到凈化水質的目的，為確保整個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定的溶解氧。因此，曝氣系統應運而生。傳統的曝氣方式主要有機械曝氣和鼓風曝氣兩種，其連續運行時存在能耗高、噪音大、設備費用昂貴、控制不當會破壞活性污泥團體穩定性降低處理效果等缺點，應用受到限制。

現有的生物膜板技術主要是采用懸浮布設接種絲狀藻類來凈化水質，菌群單一、處理效率較低、自身穩定性和環境適應性較差，水體流動性差、復氧能力低，生物膜易老化脫落，造成水體二次污染。

發明專利cn104478107a采用了魚鱗狀的梯田式跌水曝氣組件，相對于傳統的跌水曝氣工藝來說，強化了曝氣效果，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，雖然有較高的復氧能力和多流態水體交換效果，整體的污染物去除能力較低，對水質凈化的效果有限。

技術實現要素：

針對上述常規微生物培養效率低，生物膜活性容易衰退，導致水質凈化能力降低的技術問題，本發明提出一種新的水質凈化組件，通過交錯鑲嵌的復合結構，能夠實現更高效、簡便的水質凈化效果，連續性強，污染物去除效果好。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種梯級交錯式生物膜板水質凈化組件，所述組件呈階梯狀，每級由多個生物膜基座連續拼接而成，相鄰兩級生物膜基座相互嵌入錯位分布，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完成的生物膜板或網格狀生物膜培養槽。

所述的生物膜培養槽寬0.005m，深0.005m，縱橫交錯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，使得所述水質凈化組件整體上呈魚鱗狀。

所述弧形的半徑優選為0.5-1m。

所述弧形的扇面角度優選為120°-140°。

所述的水質凈化組件，優選的梯級數為5-10級。

所述的水質凈化組件，階梯數根據水體凈化程度和復氧量自由設定，每級階梯高度差均一，每級階梯高度差優選0.2-0.5m。采用這種級數與高度差的設置，能夠保證本發明所述的凈化程度和復氧率。

所述的水質凈化組件，每隔3-5級階梯設置有生態穩定溝，所述生態穩定溝底面高度低于下一梯級，所述生態穩定溝內種植有漂浮植物，所述生態穩定溝底部設置有排泥口。生態穩定溝可用于收集脫落生物膜和廢棄物。

所述的生態穩定溝寬0.3-0.5m,深1-1.5m。

本發明水流斷面的設計并不具有嚴格局限性，可根據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，但以弧形的應用效果最佳。

本發明所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件的跌水區域寬度可視具體情況而定，如8-20m，優選10m。

本發明所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件的跌水區域寬度與長度比可視具體情況而定，優選4:3，以使最合理的設計實現最好的曝氣效果。

本發明還有一個目的在于提供所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件在景觀設計中及曝氣裝置中的應用，具體應用形式為本領域技術人員所掌握，如應用在人工濕地預處理復氧系統中，或人造假山的造型設計中等，本發明對此不作特別限定。

本發明提供的水質凈化組件，通過交錯鑲嵌的復合結構，可實現跌水曝氣單元多紊態流場狀態（既有簡單的推流、跌水，還有相鄰弧區的對流沖擊）和水體多樣的溶氧環境（即在扇面擴散區域的過飽和溶氧區和弧形交錯結點區域的較低溶氧區），在提高跌水曝氣整體復氧效果的同時，也使得在該單元具有更強的污染凈化能力。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，生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氧層的好氧菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氧分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉，收集至生態穩定溝排入污泥干化池，生物膜板上得以生長新的生物膜，如此往復以達到降解水體污染物、增加氧的傳質速率，實現快速補充生物降解污染物消耗的溶解氧，凈化水質的目的。其具有較強的連續性，污染物去除效果好、布設高差靈活，能耗低，構造簡單等優點。

通過在交錯式梯級跌水區增加經過功能菌培養的生物模板或生物膜培養槽，可以在提高梯級平臺功能菌種類和密度的同時，利用梯級跌水形成的多形態水流和氧化環境，實現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槽的替換結構，達到系統穩定高效運行

本發明所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件具有如下特點：①采用分級多段式跌水方案，一般以5~10級為佳，可根據凈化程度和復氧量的需要在設計時自由調節。設置梯田的地點可根據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生的不必要能耗。施工時可采用向下挖深或者人工墊高的方式建設，表面采用防水材料鋪設，避免長期使用后污水下滲引起地基不穩等問題。②每級跌水曝氣元件由多個尺寸均一的弧形跌水曝氣單元連續拼接而成，相鄰兩級跌水曝氣元件相互嵌入，交錯分布。增加了紊流區和扇形擴展區，即水流經過此組件，可以產生獨特的紊流狀態，并形成由中心向弧形扇面擴散的水流形態，提高了空間利用率，增加了水體的滯留時間和復氧效果（比傳統工藝提高2-4倍）。③生物膜與魚鱗結構相結合。弧形斷面保證水流下落過程中與生物膜板和空氣充分接觸，采用上下級交錯排列的方式（類似魚鱗），高低錯落產生的紊流狀態具有極好的復氧效果，保證水流擾動且增加了水力停留時間和氧傳質動力，實現快速補充生物降解污染物消耗的溶解氧，最大限度發揮生物膜活性，提高生物膜利用效率，達到凈化水質的目的。④作為廢水處理的預處理環節，其多級斷面為微生物的生長提供了良好的附著環境，有利于解決傳統生物濾池工藝中微生物掛膜困難的問題，其自身形成一個小型系統，既可以對進入整個大處理流程的廢水起到一個預處理的作用，也可作為獨立凈化工藝，對水體中的污染物進行高效去除。⑤進水負荷適應程度高。高污染負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，增強污水水質適應能力，保證凈化效果。低污染負荷下可在生物膜板培養池中通過投加有強成膜能力的細菌，促使附著型生物的大量生長，當生物膜活性降低老化時，有助于生物膜的更新換洗和再培養，維持凈化效果。生物膜培養槽可實現表層好養硝化和底層厭氧反硝化作用，具有脫氮功能。⑥生態穩定溝不僅能收集并脫落的生物膜和廢棄物，其1-1.5m的深度足以產生好氧、兼氧及局部缺氧環境，有助于脫氮。

附圖說明

圖1為弧形生物膜基座示意圖。

圖2為本發明所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件的側視圖。

圖3為本發明所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件的俯視圖。

圖中，1為生物膜基座，2為生物膜培養槽；5為梯級基礎；6為生態穩定溝；7為排泥口；8為漂浮植物。

具體實施方式

以下實施例用于說明本應用，但不用來限制本應用范圍。

實施例1

如圖2所示，本實施例所述的梯級交錯式生物膜板水質凈化組件共設置8級階梯，每相鄰兩級高差0.2m，跌水區域寬10m，長7.5m（該長度是從進入跌水區至出該區域水流的投影長度），總面積75m²。

每個生物膜基座上都用螺絲固定有培養完成的生物膜板。

本實施例所述的梯級交錯式生物膜板水質凈化組件采用向下挖深的方式建設，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。

本實施例所述的梯級交錯式生物膜板水質凈化組件從最高的梯級向下，在第三級和第四級之間，第七級和第八級之間分別設置有兩個生態穩定溝，每個生態穩定溝寬0.3m，深1.5m，其內種植有漂浮植物，底部設置有排泥口，排泥口通過管道連通污泥干化池。

實施例2

與實施例1相比，區別點僅在于：所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件共設置有10級梯級，每相鄰兩級高差0.5m，生物膜基座的水流斷面為弧形，弧形的半徑為1。生態穩定溝設置有一條，位于第5級和第6級之間，生態穩定溝寬0.5m，深1m。生物膜基座表面固定有網格狀生物膜培養槽，槽寬0.005m，深0.005m，縱橫交錯分布于所述生物膜表面。

實施例3

與實施例1相比，區別點僅在于：所述梯級交錯式生物膜板水質凈化組件共設置有5級梯級。