本發(fā)明涉及河流原位凈化領(lǐng)域，特別是一種微污染河流原位強(qiáng)化脫氮生態(tài)浮床裝置。

背景技術(shù)：

河流作為重要的資源和環(huán)境載體，關(guān)系到人類生存安全和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。工業(yè)化、城鎮(zhèn)化過(guò)程中污染物的大量排放，使得我國(guó)的河流出現(xiàn)了不同程度的污染，隨著污水處理設(shè)施的逐步完善和污染治理技術(shù)的進(jìn)步，河流中COD、氨氮主要污染物的污染程度已得到大幅度減輕，但同時(shí)也存在著土著脫氮微生物數(shù)量不足、河水可生化性變差、碳氮比失衡等問(wèn)題，導(dǎo)致硝化作用緩慢、反硝化作用受到抑制，氮素難以被徹底去除，進(jìn)而出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。因此，增加硝化菌數(shù)量，適度增加碳源、促進(jìn)反硝化作用，對(duì)于污染河流的強(qiáng)化脫氮具有重要意義。

生態(tài)浮床技術(shù)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)改善技術(shù)，其主要通過(guò)水生植物的同化作用和根系以及莖葉表面微生物的生物氧化協(xié)同去除水體中的污染物。近年來(lái)眾多研究人員通過(guò)將人工合成填料、生物固定化技術(shù)、離子束誘變技術(shù)等引入生態(tài)浮床中，使生態(tài)浮床的水體凈化效果得到了極大提升，其中人工合成填料由于經(jīng)濟(jì)、實(shí)用而得到廣泛應(yīng)用。稻草、梧桐樹(shù)葉、玉米芯等富含纖維素類物質(zhì)的天然固體有機(jī)物能夠緩慢釋放碳源，為反硝化菌提供電子受體，提高氮的去除效果。而目前將緩釋碳源物質(zhì)、人工合成填料與傳統(tǒng)的浮床相結(jié)合，并用于微污染河流原位凈化技術(shù)中，還未有相關(guān)的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種微污染河流原位強(qiáng)化脫氮生態(tài)浮床裝置，可有效解決微污染河流水體C/N較低，微生物可利用的碳源不足，反硝化作用受到抑制，TN去除率較低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，一種微污染河流原位強(qiáng)化脫氮生態(tài)浮床裝置，包括浮床框架和挺水植物，所述浮床框架由外部呈矩形的浮床外框架2和其內(nèi)部網(wǎng)格狀的浮床內(nèi)框架3構(gòu)成，框架網(wǎng)格內(nèi)均布有植物透水種植槽4，種植槽內(nèi)裝有浮床基質(zhì)5和種植在基質(zhì)中的挺水植物1，浮床框架的下部裝有垂直向下的組合填料，浮床外框架2的四角下部通過(guò)連接繩6和固定在河床8上的固定樁7相連，防止浮于水面的浮床被水沖走，充分發(fā)揮植物、微生物和基質(zhì)填料的協(xié)同凈化效應(yīng)，強(qiáng)化水體微生物的作用，豐富水生生物的棲息環(huán)境，增強(qiáng)水體的自凈能力，美化水面環(huán)境；

所述的浮床外框架2為聚苯乙烯制成的四根空心管首尾相連形成的矩形框架結(jié)構(gòu)，并與浮床內(nèi)框架3緊固在一起，所述浮床內(nèi)框架3為PVC制成的格柵，每一個(gè)格柵的四邊有用以嵌放植物透水種植槽4的凹槽；

所述的植物透水種植槽4為聚苯乙烯制成的帶有網(wǎng)孔的矩形板，四邊有與浮床內(nèi)框架3上的凹槽嵌套固定的連接槽，中央呈圓臺(tái)形凹陷作為植物栽種窩，挺水植物1栽種于植物栽種窩中的浮床基質(zhì)5內(nèi)，挺水植物根系通過(guò)吸收或吸附作用削減水體中污染物，并釋放O₂；所述浮床基質(zhì)5是由陶粒、火山巖和牡蠣殼構(gòu)成的復(fù)合體，自下而上分別為陶粒、火山巖和牡蠣殼，厚度為3 cm，基質(zhì)粒徑為6~8 mm，浮床基質(zhì)5填充于植物透水種植槽4中，通過(guò)浮床基質(zhì)5固定植物、吸附水中污染物和提供微生物附著場(chǎng)所；

所述組合填料是由緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)9、空心填料球10和立體彈性填料11構(gòu)成，緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)9放置于空心填料球10內(nèi)部，通過(guò)立體彈性填料11將空心填料球10串連在一起，垂直向下裝在浮床框架的下部，懸掛于水中，為微生物提供優(yōu)良的附著場(chǎng)所，且緩慢釋放碳源，改善碳氮比失衡狀況，促進(jìn)氮的去除，增強(qiáng)浮床的凈水功能。

微污染河流原位強(qiáng)化脫氮生態(tài)浮床裝置在天然河流、湖庫(kù)、景觀水體的原位生態(tài)修復(fù)，微污染、低碳氮比河流的強(qiáng)化脫氮中的應(yīng)用。

本發(fā)明采用緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)，能夠改善河流反硝化碳源不足的問(wèn)題，提高生態(tài)浮床對(duì)總氮的去除效果；采用的立體填料具有較大的比表面積,為微生物提供充足的附著生長(zhǎng)空間。采用的陶粒、火山巖、牡蠣殼等輕質(zhì)濾料，具有多孔結(jié)構(gòu)，是良好的污染物吸附材料和生物膜載體，在固定植物的同時(shí)能夠有助于氮、磷、有機(jī)物等污染物的去除；適合于自然河道、湖庫(kù)以及景觀水體的凈化處理，同時(shí)具有水面美化和水質(zhì)凈化的雙重作用，安裝簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的俯視圖。

圖2為本發(fā)明的側(cè)面剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-圖2所示，本發(fā)明一種微污染河流原位強(qiáng)化脫氮生態(tài)浮床裝置，所述浮床框架由外部呈矩形的浮床外框架2和其內(nèi)部網(wǎng)格狀的浮床內(nèi)框架3構(gòu)成，框架網(wǎng)格內(nèi)均布有植物透水種植槽4，種植槽內(nèi)裝有浮床基質(zhì)5和種植在基質(zhì)中的挺水植物1，浮床框架的下部裝有垂直向下的組合填料，浮床外框架2的四角下部通過(guò)連接繩6和固定在河床8上的固定樁7相連，防止浮于水面的浮床被水沖走，充分發(fā)揮植物、微生物和基質(zhì)填料的協(xié)同凈化效應(yīng)，強(qiáng)化水體微生物的作用，豐富水生生物的棲息環(huán)境，增強(qiáng)水體的自凈能力，美化水面環(huán)境；

所述的浮床外框架2為聚苯乙烯制成的四根空心管首尾相連形成的矩形框架結(jié)構(gòu)，并與浮床內(nèi)框架3緊固在一起，所述浮床內(nèi)框架3為PVC制成的格柵，每一個(gè)格柵的四邊有用以嵌放植物透水種植槽4的凹槽；

所述的植物透水種植槽4為聚苯乙烯制成的帶有網(wǎng)孔的矩形板，四邊有與浮床內(nèi)框架3上的凹槽嵌套固定的連接槽，中央呈圓臺(tái)形凹陷作為植物栽種窩，挺水植物1栽種于植物栽種窩中的浮床基質(zhì)5內(nèi)，挺水植物根系通過(guò)吸收或吸附作用削減水體中污染物，并釋放O₂；所述浮床基質(zhì)5是由陶粒、火山巖和牡蠣殼構(gòu)成的復(fù)合體，自下而上分別為陶粒、火山巖和牡蠣殼，厚度為3 cm，基質(zhì)粒徑為6~8 mm，浮床基質(zhì)5填充于植物透水種植槽4中，通過(guò)浮床基質(zhì)5固定植物、吸附水中污染物和提供微生物附著場(chǎng)所；

所述組合填料是由緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)9、空心填料球10和立體彈性填料11構(gòu)成，緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)9放置于空心填料球10內(nèi)部，通過(guò)立體彈性填料11將空心填料球10串連在一起，垂直向下裝在浮床框架的下部，懸掛于水中，為微生物提供優(yōu)良的附著場(chǎng)所，且緩慢釋放碳源，改善碳氮比失衡狀況，促進(jìn)氮的去除，增強(qiáng)浮床的凈水功能。

所述緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)9粒徑為9~12 mm的，由重量百分比計(jì)的原料：玉米芯5%、鈣基膨潤(rùn)土38%、沸石粉37%、礦渣硅酸鹽水泥10%和普通硅酸鹽水泥10%制成。

所述空心填料球10為直徑6 cm的塑料多孔空心球，所述立體彈性填料11是由聚烯烴制成的中心繩體和繩體上呈輻射狀連接在一起的絲條構(gòu)成。

本發(fā)明所述裝置用于天然河流、湖庫(kù)、景觀水體的原位生態(tài)修復(fù)，特別適合于微污染、低碳氮比河流的強(qiáng)化脫氮。

所述浮床裝置通過(guò)固定組件浮于水面，可將多個(gè)裝置連接交替放于河流中，增強(qiáng)凈化效果。

本發(fā)明的一種微污染河流原位強(qiáng)化脫氮生態(tài)浮床裝置，由浮床框架、挺水植物、組合填料和固定組件等構(gòu)成，可用于天然河流、湖庫(kù)、景觀水體等的原位生態(tài)修復(fù)，特別適合于微污染、低碳氮比河流的強(qiáng)化脫氮。本發(fā)明能夠充分發(fā)揮植物、微生物和基質(zhì)填料的協(xié)同凈化效應(yīng)，強(qiáng)化水體微生物的作用，豐富水生生物的棲息環(huán)境，增強(qiáng)水體的自凈能力，美化水面環(huán)境。

本發(fā)明具有以下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)：

1本發(fā)明通過(guò)主體框架構(gòu)建生態(tài)浮床的基本形狀，通過(guò)PVC格柵支撐主體框架，保持框架不變形，并形成植物種植格，透水種植槽與內(nèi)框架網(wǎng)格通過(guò)卡槽相互銜接，便于運(yùn)輸和安裝。采用聚苯乙烯、PVC等材料，保證浮力滿足要求。

2本發(fā)明將水生植物種植槽設(shè)計(jì)為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，增加大氣與水面交換界面，改善浮床的透氣性能，同時(shí)保證種植槽內(nèi)的基質(zhì)材料和植物根系與水體充分接觸，發(fā)揮基質(zhì)、植物、微生物的協(xié)同凈化作用。

3本發(fā)明利用植物吸收水體中的氮、磷等物質(zhì)，改善水體透明度及平衡pH值，此外植物具有復(fù)氧作用，能夠補(bǔ)充水中的溶解氧，在根系形成好氧微環(huán)境，有利于好氧微生物的生長(zhǎng)，促進(jìn)硝化作用和有機(jī)物氧化分解。

4本發(fā)明在傳統(tǒng)的生態(tài)浮床中加入了緩釋碳源組合填料，解決了整個(gè)系低碳氮比情況下脫氮困難的問(wèn)題，生態(tài)浮床下方懸掛的組合填料由緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)、空心填料球和立體彈性填料組成，三者作為微生物吸附固定載體，為各類好氧、兼氧和厭氧細(xì)菌提供充足的生長(zhǎng)空間和各類微環(huán)境條件，緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)可釋放碳源供反硝化菌利用提高總氮去除效率，兼氧細(xì)菌可以降解水中的有機(jī)污染物，產(chǎn)生的鹽類營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)物則可以被挺水植物吸收，同時(shí)植物根際泌氧為硝化菌等好氧細(xì)菌提供氧氣，促進(jìn)氨氮和有機(jī)物的去除。

以下為本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例，實(shí)施對(duì)象為一段城市河道，在河段上取5個(gè)點(diǎn)檢測(cè)，主要檢測(cè)指標(biāo)為溶解氧、化學(xué)需氧量COD、氨氮和總氮。河道凈化前，水中溶解氧含量為2.04 mg/L，COD濃度為36.47mg/L，氨氮濃度為5.97 mg/L，總氮濃度為6.76 mg/L。采用本發(fā)明的裝置凈化后，河水的溶解氧含量為3.52 mg/L增氧約72%、COD濃度為23.29mg/L去除率約為36%，氨氮濃度為1.82 mg/L去除率為69%，總氮濃度為3.41 mg/L去除率約為50%。對(duì)COD、氨氮和總氮的去除率分別比普通生態(tài)浮床分別提高10%、15%和20%。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：采用緩釋碳源生態(tài)基質(zhì)，能夠改善河流反硝化碳源不足的問(wèn)題，提高生態(tài)浮床對(duì)總氮的去除效果；采用的立體填料具有較大的比表面積,為微生物提供充足的附著生長(zhǎng)空間。采用的陶粒、火山巖、牡蠣殼等輕質(zhì)濾料，具有多孔結(jié)構(gòu)，是良好的污染物吸附材料和生物膜載體，在固定植物的同時(shí)能夠有助于氮、磷、有機(jī)物等污染物的去除；適合于自然河道、湖庫(kù)以及景觀水體的凈化處理，同時(shí)具有水面美化和水質(zhì)凈化的雙重作用，安裝簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。