生物净化水坝的制作方法

本发明涉及吊装连接件，具体涉及一种结构简单、制作成本低的生物净化水坝。

背景技术：

随着国家经济的快速发展，污水收集和处理设施严重滞后，造成大量污水直接入河，目前大部分河流成为黑臭水体，水质标准也不能满足断面考核的要求，因此需采取措施进行治理。

现在常用的河水净化处理措施主要有管道截污、分散修建小型污水处理站和磁分离临时治污措施这三种。但现有的以上三种污水处理方法中仍存在管道截污的管网投资较大、城区或其它建筑物密集的区域拆迁量较大、一般需随区域规划实施、实现规划的周期较长等不足。分散建处理站缺点是投资和运行管理费用较大，占地问题也不容易解决。磁分离技术仅能去除一部分不溶解污染物，氨氮和总磷的去除率极低，出水水质仍然为劣V类水质，远远满足不了考核的水质要求，并且容易产生大量的化学污泥对环境造成二次污染。

因此如何充分利用河道的特点，研究开发一种施工成本及运行费用低、实施简单、适合城市河湖使用且零污染的河湖污水净化系统是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生物净化水坝，具有施工成本及运行费用低、除污效果明显、有益微生物生长繁殖迅速等优点的生物净化水坝。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种生物净化水坝，包括横向设置在河湖中的坝体，在所述坝体的迎水侧与背水侧均设有由石笼单元叠堆组成的石笼过滤层，所述石笼单元内填充生物骨料，所述石笼过滤层的内侧设有由所述生物骨料填充组成的滤料填充层，所述生物骨料包括建筑垃圾骨料及附着其外侧的由微生物菌剂形成的生物膜。

在优选的实施方案中，所述坝体的两侧设有连接所述迎水侧与背水侧的石笼过滤层的连接层，所述连接层由所述石笼单元叠堆组成。

在优选的实施方案中，所述坝体的底部设有平铺在地基上的基础层，所述基础层由石笼单元拼装组成。

在优选的实施方案中，所述石笼过滤层的横截面形状为矩形、梯形或三角形中的任意一种。

在优选的实施方案中，所述滤料填充层内设有若干相互叠堆的所述石笼单元，所述滤料填充层通过石笼单元固定连接所述石笼过滤层。

在优选的实施方案中，所述微生物菌剂中包括至少一种能够去除水中有机物的微生物，所述去除水中有机物的微生物附着在建筑垃圾骨料的外表形成除有机物生物膜，得到能够去除水中有机物的生物骨料，所述能够去除水中有机物的微生物为：

球衣菌属、贝氏硫菌属等丝状体结构细菌；

红假单胞菌属、红螺菌属等光合细菌；

酵母菌、青霉、毛霉、地霉等真菌；

轮虫、线虫等后生动物；

纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等生物酶；以及，

芽孢杆菌属。

在优选的实施方案中，所述微生物菌剂包括硝化细菌、变形杆菌、假单胞菌等至少一种能够去除水中氮素的微生物，所述去除水中氮素的微生物附着在建筑垃圾骨料的外表形成除氮素生物膜，得到能够去除水中氮素的生物骨料。

在优选的实施方案中，所述微生物菌剂包括不动杆菌、假单胞菌、气单胞菌等至少一种能够通过吸附方式去除水中磷素的微生物，所述去除水中磷素的微生物附着在建筑垃圾骨料的外表形成除磷素生物膜，得到能够去除水中磷素的生物骨料。

在优选的实施方案中，所述微生物菌剂包括丝芽孢杆菌、多种酵母菌、脱硫弧菌等至少一种能够通过吸附方式去除水中金属元素的微生物，所述去除水中金属元素的微生物附着在建筑垃圾骨料的外表形成除金属元素生物膜，得到能够去除水中金属元素的生物骨料。

在优选的实施方案中，所述建筑垃圾骨料包括碎石、块石、角砾、圆砾、石英砂、活性炭、陶粒、火山岩、锰砂、海绵铁、无烟煤、鹅卵石、纤维球、硅藻土、多孔玻璃、沸石、新砖、新混凝土、中砂、粗砂及废弃建筑垃圾中的至少一种，所述建筑垃圾骨料经过分选、破碎、筛分后形成颗粒状结构，所述建筑垃圾骨料的粒径范围为1-80mm。

本发明的有益效果为：

本发明将微生物制作成生物膜并附着在载体表面，将携带微生物的载体垂直河流方向布置,在河道中形成一道拦水坝,当河水流过拦水坝层时，生物膜中微生物开始作用，对河水进行净化除污，有效的去除水体内的氨氮和有机污染物，增强河流的自净能力,可以为河道的水体提供自然净化的环境，也可为水生动物提供必要的栖息环境，防止水体富营养化，提高河道的景观效果。

本发明具有良好吸附效果的建筑垃圾骨料表面附着一层高效净水微生物，大大提高了生物膜与水中物质的接触，有机物、氮素、磷素等去除效果好，使出水的水质好，可以稳定达到地表水Ⅳ类标准，部分达到II类水标准，整个污水处理工艺不产生废弃、废热，低碳环保，通过对水流的流速和停留时间进行控制，增加河水的大气富氧效果，为微生物的充分生长提供有利条件，本技术对河道污水的净化除污效果明显，利用微生物净化处理方式，不会对环境造成二次污染。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例1所述的生物净化水坝的俯视结构图；

图2是本发明实施例2所述的生物净化水坝的俯视结构图；

图3是本发明实施例3所述的生物净化水坝的内部结构图；

图4是本发明实施例3所述的生物净化水坝的内部结构图，其中石笼过滤层的横截面为梯形或三角型；

图5是本发明实施例4所述的生物净化水坝的内部结构图；

图6是本发明实施例所述悬浮球的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例的一种生物净化水坝，包括横向设置在河湖中的坝体，在坝体的迎水侧与背水侧均设有由石笼单元叠堆组成的石笼过滤层，石笼单元内填充生物骨料，石笼单元之间通过钢丝捆绑固定，坝体的中部位于迎水侧与背水侧的石笼过滤层之间(即石笼过滤层的内侧)设有由生物骨料填充组成的滤料填充层2，滤料填充层2的高度低于石笼过滤层。

实施例2

如图2所示，实施例2是在实施例1的基础之上进行改进，坝体上位于与两侧岸边连接处设有连接迎水侧与背水侧的石笼过滤层的连接层3，连接层3由石笼单元叠堆组成，连接层3与河岸7之间设有防水土工布4，用于加固面水侧与背水侧的石笼过滤层，并增加石笼过滤层内外两侧的抗重击性，即抗外部水的冲击与内部滤料填充层2的挤压，同时增加石笼填充层与河岸7的接触面积，使石笼填充层与河岸7之间的连接更加稳固，连接层3由石笼单元叠堆组成，因此连接层3能够对水进行生物净化。

实施例3

如图3所示，实施例3是在实施例1或实施例2的基础之上进行改进，坝体的底部设有平铺在地基上的基础层5，基础层5由石笼单元拼装组成，石笼单元之间通过钢丝扎紧，用于加固面水侧与背水侧的石笼过滤层，并增加石笼过滤层底部的稳固性，同时基础层5由石笼单元拼接组成，能够对河湖水进行生物净化。

如图4所示，石笼过滤层的横截面形状为矩形、梯形或三角形中的任意一种，其中优选为梯形或三角形，使石笼过滤层的面水侧与背水侧均为倾斜面，能够卸掉河水正面的冲击力，实现坝体能够直接泄洪，有利于节省投资。

实施例4

如图5所示，在实施例1-3的基础之上进行改进，对于水流冲刷量大的河湖，对生物净化堤坝的冲击力就大，因此需要更加坚固的坝体，将滤料填充层内设有若干相互叠堆的石笼单元，石笼单元内填充生物骨料，滤料填充层2通过石笼单元与两侧的石笼过滤层1固定连接，提高坝体的稳固型，能够抵挡住大水流的冲刷。

石笼过滤层和/或滤料填充层2的顶部种植菖蒲、千屈菜等根系发达的挺水植物6，增加净化效果和景观效果，利用植物根系对氧的传递和释放，使其周围的环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，充分利用高效好氧微生物、厌氧微生物、除磷菌、亚硝化细菌和硝化细菌等微生物的作用净化污水，保证了河水中的氮、磷不仅能够被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从水体中去除。

生物骨料包括建筑垃圾骨料及附着其外侧的由微生物菌剂形成的生物膜，微生物菌剂为除有机物类微生物菌剂、除氮类微生物菌剂、除磷类微生物菌剂中的至少一种，在建筑垃圾骨料上加入的生物试剂并形成生物膜，生物膜中的微生物与建筑垃圾骨料之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附等方式将微生物固定在建筑垃圾骨料上进行繁殖。

微生物菌剂中包括至少一种能够去除水中有机物的微生物，能够去除水中有机物的微生物在建筑垃圾骨料的外表形成除有机物生物膜，得到具有除水中有机物功能的生物骨料，能够去除水中有机物的微生物为：

球衣菌属、贝氏硫菌属等丝状体结构细菌，可形成球衣菌属生物膜、贝氏硫菌属生物膜等丝状体结构细菌生物膜；

红假单胞菌属、红螺菌属等光合细菌，可形成红假单胞菌属生物膜、红螺菌属生物膜等光合细菌生物膜；

酵母菌、青霉、毛霉、地霉等真菌，可形成酵母菌生物膜、青霉生物膜、毛霉生物膜、地霉生物膜等真菌生物膜；

轮虫、线虫等后生动物，可形成轮虫生物膜、线虫生物膜等后生动物生物膜；

纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等生物酶，可形成纤维素酶生物膜、蛋白酶生物膜、淀粉酶生物膜等生物酶生物膜；

芽孢杆菌属等能够去除水中有机物的微生物，可形成芽孢杆菌属生物膜等能够去除水中有机物的微生物生物膜。

固定化微生物对有机物有较强的处理能力，其中不溶性有机物通过沉淀和生物过滤可以很快从废水中截流下来，被微生物加以利用；可溶性有机物则可通过骨料的吸附及微生物的代谢过程被去除，废水中大部分有机物的最终归宿是被异养型微生物转化为微生物细胞及CO2和H2O。

微生物菌剂包括硝化细菌、变形杆菌、假单胞菌等至少一种能够去除水中氮素的微生物，附着在建筑垃圾骨料的表面，形成硝化细菌生物膜、变形杆菌生物膜、假单胞菌生物膜等能够去除水中氮素的除氮素生物膜，得到能够去除水中氮素的生物骨料。

微生物菌剂中包括不动杆菌、假单胞菌、气单胞菌等至少一种能够通过吸附方式去除水中磷素的微生物，附着在建筑垃圾骨料的表面，形成不动杆菌生物膜、假单胞菌生物膜、气单胞菌生物膜等能够通过吸附方式去除水中磷素的除磷素生物膜，得到能够去除水中磷素的生物骨料。

微生物菌剂包括丝芽孢杆菌、多种酵母菌、脱硫弧菌等至少一种能够通过吸附方式去除水中金属元素的微生物，附着在建筑垃圾骨料上形成丝芽孢杆菌生物膜、多种酵母菌生物膜、脱硫弧菌生物膜等能够通过吸附方式去除水中金属元素的微生物生物膜，得到能够去除水中金属元素的生物骨料。

建筑垃圾骨料包括碎石、块石、角砾、圆砾、石英砂、活性炭、陶粒、火山岩、锰砂、海绵铁、无烟煤、鹅卵石、纤维球、硅藻土、多孔玻璃、沸石、新砖、新混凝土、中砂、粗砂及废弃建筑垃圾中的至少一种，建筑垃圾骨料经过分选、破碎、筛分后形成颗粒状结构，建筑垃圾骨料的粒径范围为1-80mm。

如图6所示，生物骨料可填装在悬浮球内，再将悬浮球填充在石笼单元内，主要起生物膜载体的作用，同时兼有截留悬浮物的作用，具有生物附着力强、比表面积大、孔隙率高、化学和生物稳定性能好、经久耐用，不溶出有害物、不引起二次污染的优点。

最后应说明的是：以上的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。