一种耦合微生物附着层的新型浮体平台的制作方法

本发明涉及河道微污染水处理技术的应用领域，具体是一种耦合微生物附着层的新型浮体平台。

背景技术：

随着生态文明建设步伐不断推进，使得生态环境质量要求也逐渐提高。对于北方大多数城市河道，城市河道水系来水主要为过境水和以污水处理厂尾水为主的再生补给水，普遍存在着生态基流口不足，地表径流及溢流污染严重，河道平缓河道水动力不足，部分河段未实现连通，微污染河道的滞留会滋生藻类，产生富营养化，进而导致河道黑臭。目前，我国城镇污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb189182002)一级a标准，出水中有机物、氮磷含量不仅高于地表水环境标准v类水，也远高于水体富营养化氮磷标准。污水厂排放入河水质呈现微污染状态，长此以往造成河流水体向富营养化发展。原位生态净化技术是在微污染水源地(如水库、湖泊、河流等地)就地采取措施处理水体污染物，不需要将微污染水进行转移，达到净化水质的目的，具有省时、高效、对环境影响小的优点。常见原位生态净化技术有水生植物修复、人工浮岛、微生物修复和近自然河岸带等，其中人工浮岛利用挺水植物去除水体中污染物且适用范围广，但由于植物自身和季节变化的影响，其对污染物去除能力有限；为解决净化效果受植物季节性影响，诸多研究者模仿水生植物在水种的净化原理，利用人工水草表面较大的比表面积而吸附大量微生物，形成大量微生物菌群，生成生物膜来进行水质净化。然而在在以过境水和以污水处理厂尾水为主的再生补给水的城市河道，普遍存在着生态基流口不足，地表径流及溢流污染严重，河道平缓河道水动力不足，部分河段未实现连通，水位受季节性影响波动较大，甚至发生季节性干涸。从而影响人工水草的实际运行效果。综上所述，单一传统人工浮岛受季节性影响难以保证水质净化效果，所以如何在原有传统浮体上构建微生物附着层强化水质净化效果的同时，提供适用于微污染城市河道低水位运行的耦合微生物附着层的新型浮体平台已成较为困难的问题。现有单一原位生态净化技术去污能力有限，不能满足河流水质的净化要求，同时再生水受纳水体自净能力低、生态系统脆弱等问题也是待攻克的难关。因此，本领域技术人员提供了一种耦合微生物附着层的新型浮体平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耦合微生物附着层的新型浮体平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耦合微生物附着层的新型浮体平台，包括标准单元模块，所述标准单元模块包括植被覆盖层、基质载体层以及微生物固化层，基质载体层下端固定连接微生物固化层，微生物固化层包括持菌挂膜层以及交联附着层，交联附着层为可生化藤棉构成，交联附着层厚度为3-5cm，且交联附着层底部悬挂内部固定装填微生物菌剂包以及纳米携氧生化棉，交联附着层下端为持菌挂膜层。

作为本发明进一步的方案：所述基质载体层包括浮体、连接件、种植孔、隔板、箱体、种植篮和多孔纤维状介质。

作为本发明再进一步的方案：所述浮体为聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛材料根据具体形式采用发泡空腔结构形式组合而成。

作为本发明再进一步的方案：所述浮体上沿纵向和横向上开设若干个种植孔，且种植孔贯穿浮体。

作为本发明再进一步的方案：所述浮体上端设有箱体，箱体上端固定安装若干个种植篮，种植篮内设有多孔纤维状介质。

作为本发明再进一步的方案：所述种植篮与种植孔对应设置，挺水植物种植设在种植篮内。

作为本发明再进一步的方案：所述浮体周侧四角处固定安装连接件，浮体与箱体之间设有隔板。

作为本发明再进一步的方案：所述基质载体层上端设有植被覆盖层，植被覆盖层为根系泌氧能力和氮磷吸收能力较强的挺水植物。

作为本发明再进一步的方案：所述微生物固化层为高分子材料纤维所制，微生物固化层的基质材料层厚度为1～5cm，孔径为10～50ppi，且微生物固化层具有表面积较大的孔隙结构。

作为本发明再进一步的方案：所述持菌挂膜层采用附着性较好的生化棉组成，且持菌挂膜层厚度为1-2cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明使用时，浮体利用其聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛材料根据具体形式采用发泡空腔结构形式的组合为整个集约净化装置提供浮力，接着耦合微生物附着层的新型浮体平台由多个单体在河道原位水质集约化标准下错位插接而成，使得耦合微生物附着层的新型浮体平台具有较好的整体性和抗风浪性，通过绳索或链条固定在河岸边施工方便，从而有效消除单个模块平面拼接以后的不稳定性，保证了耦合微生物附着层的新型浮体平台的整体性与稳定性。

2、本发明使用时，植被覆盖层为根系泌氧能力和氮磷吸收能力较强的挺水植物，采用如美人蕉、菖蒲、芦苇、香蒲、水葱等其中的一种或多种进行种植，且在种植篮外铺设人工草皮，草皮植物为黑麦草、果岭草、高羊茅等其中的一种或几种，草皮的覆盖一方面遮盖裸露的基质载体层打造景观生态效果，另一方面避免基质载体层自然老化，延缓载体层使用寿命。

3、本发明使用时，微生物固化层所采用的高分子材料纤维具有表面积较大的孔隙结构，植物根系在标准化模块纤维孔隙中交织穿梭生长，同时通过水中微生物菌剂包的缓释作用，辅以人工充氧装置，使得微生物迅速繁殖，并在大气、水面、标准化模块纤维丝、植物根系与生物膜的共同作用下，表层基质形成连续的好氧、缺氧、厌氧区域，为硝化、反硝化等微生物反应提供了环境条件，促进表层基质的生物膜生长，而根系分泌物中的小分子有机物也易被微生物分解利用，从而快速实现水质净化效果。

附图说明

图1为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台的结构示意图。

图2为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台中浮体的结构示意图。

图3为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台中隔板的结构示意图。

图4为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台中箱体的结构示意图。

图5为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台中系统稳定运行后出水硝态氮去除效果图。

图6为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台中系统稳定运行后出水氨氮去除效果图。

图7为一种耦合微生物附着层的新型浮体平台中系统稳定运行后出水总磷去除效果图。

图中：

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1～7，本发明实施例中，一种耦合微生物附着层的新型浮体平台，包括标准单元模块1，所述标准单元模块1包括植被覆盖层101、基质载体层102以及微生物固化层103，基质载体层102包括浮体1021、连接件1022、种植孔1023、隔板1027、箱体1026、种植篮1024和多孔纤维状介质1025，浮体1021为聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛材料根据具体形式采用发泡空腔结构形式组合而成，浮体1021周侧四角处固定安装连接件1022，浮体1021上沿纵向和横向上开设若干个种植孔1023，且种植孔1023贯穿浮体1021，浮体1021上端设有箱体1026，箱体1026上端固定安装若干个种植篮1024，种植篮1024与种植孔1023对应设置，种植篮1024内设有多孔纤维状介质1025，浮体1021与箱体1026之间设有隔板1027，基质载体层102上端设有植被覆盖层101，植被覆盖层101为根系泌氧能力和氮磷吸收能力较强的挺水植物，且挺水植物种植设在种植篮1024内，基质载体层102下端固定连接微生物固化层103，微生物固化层103为高分子材料纤维所制，微生物固化层103的基质材料层厚度为1～5cm，孔径为10～50ppi，且微生物固化层103具有表面积较大的孔隙结构，微生物固化层103包括持菌挂膜层1031以及交联附着层1032，交联附着层1032为可生化藤棉构成，交联附着层1032厚度为3-5cm，且交联附着层1032底部悬挂内部固定装填微生物菌剂包以及纳米携氧生化棉，交联附着层1032下端为持菌挂膜层1031，持菌挂膜层1031采用附着性较好的生化棉组成，且持菌挂膜层1031厚度为1-2cm。

采用以下实施案例验证本发明的实际效果：

本实施例提出利用城市河道原位水质维持集约化修复方法，应用于污水处理厂尾水排放河道的原位修复。植被覆盖层101草皮采用75％的黑麦草和25％的黑果岭，种植篮1024内种植多年生草本植物黄色鸢尾和千屈菜，种植密度分别为50株/m2和25株/m2，种植比例为1：1间隔布置。基质载体层102材料为高密度聚乙烯，一次性吹塑成型加工，独特的透气孔，加强氧气交换。单个模块尺寸为500mm*500mm，厚度为70mm，种植孔1023直径120mm，透气孔设计直径8mm，中心种植孔1023为80mm，根据实际需要可将在浮动湿地下端插接一个或多个模块标准单元，微生物固化层103由持菌挂膜层1031和交联附着层1032构成，分别由1～5cm的生化棉和3～5cm的藤棉组成，两者的空隙密度为10～55ppi之间。

在以城市污水厂尾水为主的河道旁构建三组尺寸为宽5m，长10m，深1.5m的反应装置，编号分别为1、2号反应器，其中1号反应器作为传统生态浮岛的系统反应器，2号反应器为实施案例所构建的河道原位水质集约化装置，下悬挂三组标准模块单元，控制hrt为3d，进水直接从河道内取水。系统稳定运行后，进水硝态氮浓度为6.420.2mg/l，从图中可以看出河道原位水质集约化装置的硝态氮去除率稳定在54％左右，最高可达56.52％，然而传统浮岛系统的总氮去除率仅为50.54％左右。进水氨氮浓度为1.370.14mg/l，从图中可以看出河道原位水质集约化装置氨氮去除率稳定在77.451.33％左右，最高可达78.9％，然而传统浮岛系统的总氮去除率仅为65.12.39％左右。进水总磷浓度为0.770.04mg/l，从图中可以看出河道原位水质集约化装置总磷去除率稳定在45.453.47％左右，然而传统浮岛系统的总磷去除率仅为24.153.01％左右。

试验结果说明本实施例中利用的基质材料能为微生物的附着提供载体，河道原位水质集约化系统增强了微生物的反硝化能力，增加了系统中微生物的多样性和总量，使系统运行效果更加稳定，极大提高了污染物的去除效果。

本发明的工作原理是：

本发明使用时，选取一段以再生水为水源的微污染河道，构建城市河道原位水质维持集约化平台并固定，浮体1021利用其聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛材料根据具体形式采用发泡空腔结构形式的组合为整个集约净化装置提供浮力，接着耦合微生物附着层的新型浮体1021平台由多个单体在河道原位水质集约化标准下错位插接而成，使得耦合微生物附着层的新型浮体1021平台具有较好的整体性和抗风浪性，通过绳索或链条固定在河岸边施工方便，从而有效消除单个模块平面拼接以后的不稳定性，保证了耦合微生物附着层的新型浮体1021平台的整体性与稳定性；植被覆盖层101为根系泌氧能力和氮磷吸收能力较强的挺水植物，采用如美人蕉、菖蒲、芦苇、香蒲、水葱等其中的一种或多种进行种植，且在种植篮1024外铺设人工草皮，草皮植物为黑麦草、果岭草、高羊茅等其中的一种或几种，草皮的覆盖一方面遮盖裸露的基质载体层102打造景观生态效果，另一方面避免基质载体层102自然老化，延缓载体层使用寿命；微生物固化层103所采用的高分子材料纤维具有表面积较大的孔隙结构，植物根系在标准化模块纤维孔隙中交织穿梭生长，同时通过水中微生物菌剂包的缓释作用，辅以人工充氧装置，使得微生物迅速繁殖，并在大气、水面、标准化模块纤维丝、植物根系与生物膜的共同作用下，表层基质形成连续的好氧、缺氧、厌氧区域，为硝化、反硝化等微生物反应提供了环境条件，促进表层基质的生物膜生长，而根系分泌物中的小分子有机物也易被微生物分解利用，从而快速实现水质净化效果。耦合微生物附着层的新型浮体1021净化平台成熟以后，标准化模块纤维和植物根系吸附了大量微生物形成生物膜，污水流经复合纤维浮动湿地根系区域时，污染物被基质纤维、植物根系、与微生物的共同作用下得到去除。大量的固体悬浮物被基质和植物根系上附着的生物膜截留；污染物通过微生物的呼吸作用及植物吸收同化去除，同时也通过在好氧、缺氧环境中硝化、反硝化、聚磷等微生物过程去除。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。