一种高效脱氮除磷的复合生态净化系统的制作方法

1.本实用新型属于生态修复技术领域，具体为一种高效脱氮除磷的复合生态净化系统。


背景技术：

2.随着社会的进步，河道水体质量日益恶化，黑臭水体现象日益加重。黑臭水体的形成主要是由于水体富营养化使水体中氮、磷等营养物质超过水体可容纳的量，不能进行有效净化。水体营养物质长时间超标并累积到一定程度，会造成藻类等大量繁殖，消耗水体溶解氧，从而使水体透明度下降，严重时会导致水生动物大量死亡、水质恶化，影响生态系统的良好循环。
3.目前我国主要的自然水体净化方法分为化学法、物理法和生物法，其中，生物法的实施最为广泛。生物法中应用较多的是人工浮岛净化水质法，该方法利用人工浮岛种植的水生植物来净化水质，其净化效果有限，尤其对氮、磷等元素的去除效率不高。通过微生物的富集吸收氮、磷可快速实现氮、磷元素的转移，但传统的微生物除磷需要通过污泥的排放来进行磷元素的转移，由于受河道中碳元素不足且剩余污泥会直接变成底泥的影响，并不能达到高效除磷的效果。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高效脱氮除磷的复合生态净化系统，在治理污染河道或湖泊的同时，具备一定的景观效果。本系统运行高效，可操作性强，维护管养方便，对于氮、磷等营养物质净化效果较好。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。
6.一种高效脱氮除磷的复合生态净化系统，该系统为盒状结构，其外围是一四周相连的生态滤床结构，中间为空置腔，所述空置腔内设置曝气沉床系统，其中：
7.所述生态滤床结构包括上、中、下三层结构，其中下层为除磷层，中层为除质层，上层设置有进水装置系统和曝气装置系统，且上层其余部分设置植被层；
8.所述曝气沉床系统包括沉床系统和微孔曝气圆盘，其中，所述沉床系统安装于所述生态滤床结构的内壁上，所述微孔曝气圆盘则悬挂于所述沉床系统的下方。
9.所述除磷层与除质层之间设有除磷层筛板，所述植被层与除质层之间设有除质层筛板。
10.进一步的，所述除磷层填充球形多孔结构的除磷基质填料，放置于抽屉式料盒中以方便清洗、更换；所述除磷层的主要作用是吸收污水中的磷元素。
11.进一步的，所述除质层填充陶粒、小型鹅卵石或沸石中的一种或几种，放置于抽屉式料盒以方便清洗、更换；所述除质层的主要作用是过滤杂质，初步净化水质，减轻除磷层的处理负荷，提升吸磷效果。
12.进一步的，所述植被层种植净水效果较好且叶片较小的浮叶植物，具体的，可选择
荇菜、萍蓬草或粉绿狐尾藻中的一种或几种。
13.所述进水装置系统包括防护柜，所述防护柜内设有进水泵，所述进水泵配置有进出水管。
14.根据本实用新型的优选实施例，所述防护柜内部进一步加装蓄电池和继电器。
15.根据本实用新型的优选实施例，所述防护柜上表面进一步加装太阳能板。
16.所述曝气装置系统包括防护板，所述防护板上设有充氧泵并配置有导气管，所述导气管将充氧泵与所述微孔曝气圆盘相连接。
17.根据本实用新型的优选实施例，所述曝气装置系统的防护板上方进一步加装太阳能组件。
18.所述沉床系统包括人工载体填料框、沉水植物种植盘及沉床框架，且所述的沉水植物种植盘及人工载体填料框固定安装于所述沉床框架内，呈交错分布。
19.进一步的，所述沉床系统借助沉床框架安装于生态滤床结构的内壁上，沉床系统位于水面以下，其深度根据水位确定。
20.进一步的，所述沉水植物种植盘中填充基质，基质上种植耐污能力强、对氮磷吸收效果好的一种或几种沉水植物。
21.进一步的，所述人工载体填料框中填充能够为微生物提供良好附着条件的人工载体填料。所述人工载体填料可以通过微孔曝气圆盘提供的氧气条件针对性地驯化特征微生物来增强脱氮能力。
22.所述的微孔曝气圆盘通过固定链悬挂于所述沉床系统的下方。
23.所述除磷层底部内侧设有若干个自流孔。
24.所述生态滤床结构的上层设有溢流堰。
25.根据本实用新型的优选实施例，所述生态滤床结构为方形，所述进水装置系统及曝气装置系统分别设置在上层相对的两侧。
26.本实用新型提供的高效脱氮除磷的复合生态净化系统具有以下有益效果：
27.1、本系统将生态滤床结构、沉水植物和人工载体填料结合在一起，污水先通过生态滤床结构进行杂质净化和脱磷处理，更加符合沉水植物对于透明度的需求，同时生态滤床结构植被层选择叶片较小的浮叶植物，不会阻碍沉水植物的阳光需求，最大限度保证沉水植物正常生长。
28.2、本系统增设太阳能板，利用太阳能带动进水泵及充氧泵进行进水和充氧，利用溢流堰进行出水，节能环保、成本低廉。
29.3、本系统利用除磷层基质更好地吸附除磷，并通过人工载体填料驯化特征微生物如硝化细菌及反硝化细菌，同时结合沉水植物对污染物质的吸收净化，更加高效地进行脱氮除磷工作。
30.4、本系统除磷层及除质层采用抽屉式料盒装存，方便更换，除磷效果持续、稳定；整个系统方便操作，运行高效，便于管养维护。
附图说明
31.图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例的剖面图；
33.图3为本实用新型实施例正视图。
34.图中：
35.1、除磷层；2、除磷层筛板；3、除质层；4、除质层筛板；5、进水装置系统；6、曝气装置系统；7、植被层；8、沉床系统；9、微孔曝气圆盘；10、溢流堰；101、自流孔；501、防护柜；502、进出水管；503、太阳能板；504、进水泵；601、防护板；602、导气管；603、太阳能组件；604、充氧泵；801、人工载体填料框；802、沉水植物种植盘；803、沉床框架；901、固定链。
具体实施方式
36.以下结合附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
37.如图1
‑
3所示，本实用新型提供的一种高效脱氮除磷的复合生态净化系统，该系统为盒状结构，其外围是一四周相连的生态滤床结构，中间形成空置腔，所述空置腔内设置曝气沉床系统，其中：
38.所述生态滤床结构包括上、中、下三层结构，其中下层为除磷层1，中层为除质层3，上层设置有进水装置系统5和曝气装置系统6，且上层其余部分设置植被层7；
39.所述曝气沉床系统包括沉床系统8和微孔曝气圆盘9，其中，所述沉床系统8安装于所述生态滤床结构的内壁上，所述微孔曝气圆盘9则悬挂于所述沉床系统8的下方。
40.进一步的，所述除磷层1与除质层3之间设有除磷层筛板2，所述植被层7与除质层3之间设有除质层筛板4。
41.本实施例中，所述除磷层筛板2及除质层筛板4的材料选择不锈钢、塑料等防腐材质。
42.进一步的，所述除磷层1内填充除磷基质填料，放置于抽屉式料盒中以方便清洗、更换；优选的，所述除磷基质填料为比表面积较大的球形多孔结构，主要作用是吸收污水中的磷元素。
43.进一步的，所述除质层3内填充陶粒、小型鹅卵石或沸石中的一种或几种，放置于抽屉式料盒中以方便清洗、更换；所述除质层3的主要作用是过滤杂质、初步净化水质，以减轻除磷层1的处理负荷，提升吸磷效果。
44.进一步的，所述植被层7种植净水效果较好且叶片较小的浮叶植物，避免叶片较大遮挡住空置腔部分水面，从而保证沉水植物的光合作用；具体的，所述浮叶植物可选择荇菜、萍蓬草或粉绿狐尾藻中的一种或几种，其根系可通过例如网状材料加以固定。
45.所述进水装置系统5包括防护柜501，所述防护柜501的内部设有进水泵504，所述进水泵504配置有进出水管502，启动进水泵504将污水通过进出水管502抽进生态滤床结构内以进行净化。
46.本实施例中，优选的，所述防护柜内部加装蓄电池、继电器(图中未标出)等电器设备，并且所述防护柜上表面加装太阳能板503。
47.本实施例中，所述进水装置系统5采用太阳能板供能的方式进行工作，具体的，所述防护柜501上表面安装有太阳能板503，所述太阳能板503与防护柜501内部的进水泵504和蓄电池、继电器等电器设备(图中未标出)电性连接；本实施例中，所述太阳能板503的上方应避免被浮叶植物所遮挡，以使其可以充分利用太阳能，将太阳能转化成电能储存于蓄电池内，以在需要时启动进水泵504将污水抽进生态滤床结构内以进行净化，继电器则用于
控制进水时间及间隔时间来调整进水量以确保反应时间。
48.本实施例中，采用进水时间4小时、间隔时间4小时的设置，以保持小流量进水从而确保反应时间。
49.所述曝气装置系统6包括防护板601，所述防护板601上设有充氧泵604并配置有导气管602，所述导气管602将充氧泵604与微孔曝气圆盘9相连接。
50.本实施例中，优选的，所述曝气装置系统6采用太阳能组件功能的方式进行工作，具体的，所述防护板601上方设置有太阳能组件603，所述充氧泵604置于太阳能组件603与防护板601的组合空间内，所述太阳能组件603与所述充氧泵604电性连接，太阳能组件603供能带动充氧泵604工作。
51.如图2所示，所述沉床系统8包括人工载体填料框801、沉水植物种植盘802及沉床框架803，且所述的沉水植物种植盘802及人工载体填料框801固定安装于所述沉床框架803内，呈交错分布。
52.进一步的，所述沉床系统8借助沉床框架803安装于生态滤床结构的内壁上，具体的，可以通过焊接、螺栓固定、挂钩固定等方式，本实施例中选择挂钩固定的方式以便于调整沉床系统8在水中的深度。
53.进一步的，沉床系统8位于水面以下，其深度根据水位确定，具体的，在水体透明度较好的情况下，沉床系统优选位于水面以下0.8
‑
1.2米。
54.进一步的，所述沉水植物种植盘802中填充种植土、陶粒等基质，且基质上种植耐污能力强、对氮磷吸收效果好的一种或几种沉水植物，如金鱼藻、黑藻、苦草等。
55.进一步的，所述的人工载体填料框801中填充能够为微生物提供良好附着条件的人工载体填料，如仿生水草、碳素纤维等。且所述的人工载体填料可以通过微孔曝气圆盘9提供的氧气条件针对性地驯化特征微生物来增强脱氮能力。
56.所述的微孔曝气圆盘9通过固定链901悬挂于所述沉床框架803下方，通过控制充氧泵604的工作时间及间隔时间来实现间隔曝气。
57.本实施例中，特征微生物主要为硝化细菌及反硝化细菌，曝气间隔时间为4
‑
6小时。
58.所述除磷层1的底部内侧设有若干个自流孔101，污水由所述进水装置系统5抽进生态滤床结构上层植被层7，自上层植被层7流经中层除质层3至下层除磷层1后，从自流孔101流入空置腔内进行进一步处理。
59.本实施例中，所述自流孔101的数量为两个。然而，应当理解，所述自流孔101的数量并不局限与两个，三个、四个或者多个也是适用的。
60.所述生态滤床结构的上层设有溢流堰10，所述溢流堰10的高度低于生态滤床结构的顶部，且略高于所述植被层7的底部(即除质层筛板4的高度)，优选的，所述溢流堰10与除质层筛板4的高度差设置在20
‑
30cm。
61.本实施例中，优选的，所述生态滤床结构为方形，所述进水装置系统5及曝气装置系统6分别设置在上层相对的两侧，应当理解，圆形、椭圆形或其他形状也是适用的。
62.在使用本实用新型提供的一种高效脱氮除磷的复合生态净化系统时，包括以下步骤：
63.首先，将组装完成的复合生态净化系统放置于污染的河道或湖泊中，太阳能板503
供能带动进水泵504将污水通过进出水管502抽进生态滤床结构上层的植被层7，污水依次流经植被层7、除质层3和除磷层1后，得到初步处理，磷元素大幅下降。
64.初步处理后的水在重力作用下由除磷层底部内侧的自流孔101自动排至中间空置腔内。同时，曝气装置系统6工作，太阳能组件603供能带动充氧泵604间隔性充氧并且通过微孔曝气圆盘9间隔性曝气，以营造好氧及缺氧环境，从而有针对性地驯化人工载体填料框801中的硝化细菌及反硝化细菌，形成生物膜。
65.然后，在沉水植物种植盘802及人工载体填料框801中生物膜的共同作用下，对水体进行脱氮及去除营养物质的处理，进一步净化水质。
66.在下一次进水时，空置腔内部处理好的水由上层的溢流堰10溢流。当工作一定时间后，可以对除磷层1及除质层3进行清理、更换，以保证处理效率。
67.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型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实用新型基础上所作的同等替换或改变，均在本实用新型保护范围内。