一種用于城市黑臭河道水質強化凈化的三維立體式生態(tài)浮床的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種用于城市黑臭河道水質強化凈化的集水生植物、生物填料接觸氧化和生物石微生物為一體的三維立體式生態(tài)浮床。
【背景技術】
[0002]目前我國大部分城市河道已演變?yōu)楹诔艉拥?。在我國許多城市，河道有機污染普遍存在且日益突出，城市污水直排河道，流經城鎮(zhèn)河段污染嚴重，水體出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭，均成為我國目前城市河道污染問題中亟待解決的水環(huán)境問題。國務院2015年4月16日正式頒發(fā)《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)，明確提出整治城市水體，要求到2020年，我國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內；到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。
[0003]—般情況下，封閉緩流水體的富營養(yǎng)化問題可以通過強化水生植物恢復的途徑實現(xiàn)水質的全面凈化，生態(tài)浮床技術在水生態(tài)原位修復方面已經取得很好的效果。生態(tài)浮床是一種針對富營養(yǎng)化的水質，利用生態(tài)工學原理，降解水中的C0D、氮、磷含量的人工浮床。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質也得到有效的改善，特別是對藻類有很好的抑制效果。生態(tài)浮床對水質凈化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富營養(yǎng)化物質，例如總磷、氨氮、有機物等，使得水體的營養(yǎng)物質得到削減，減輕水體由于封閉或自循環(huán)不足帶來的水體腥臭、高度富營養(yǎng)化現(xiàn)象。
[0004]經過幾十年的研究發(fā)展，國內外生態(tài)浮床技術得到極大完善，在城市水體水質提升和景觀改善發(fā)揮重要作用，但是對于城市黑臭河道修復，采用傳統(tǒng)的生態(tài)浮床技術仍存在一些問題和不足:
1.現(xiàn)有生態(tài)浮床水生植物需要較為清潔的水質條件，特別是對溶解氧(DO)要求較高，而一般城市黑臭河道水體中DO含量極低，這樣會抑制水生植物的生長，甚至會造成水生植物根系腐爛和大面積枯死；
2.傳統(tǒng)的生態(tài)浮床主要依靠植物吸收和代謝過程實現(xiàn)污染水體中N、P等營養(yǎng)鹽的去除，根際所附著的微生物由于生物量較小，去生物降解和脫氮能力有限，特別是對高有機物和高氨氮的城市黑臭水體凈化效果并不明顯；
3.另外，現(xiàn)有生態(tài)浮床對水質的主要凈化主體為水生植物，而在冬季或極端天氣下，水生植物緩慢，并可能出現(xiàn)枯萎，從而導致生態(tài)浮床對水質凈化能力下降，不能滿足水體生態(tài)和環(huán)境功能要求。

【發(fā)明內容】

[0005]根據(jù)上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于克服常規(guī)生態(tài)浮床的缺陷，提供一種用于城市黑臭河道水質強化凈化的三維立體式生態(tài)浮床，該新型生態(tài)浮床對城市重污染水體的處理能力得到明顯增強，且低溫、惡劣氣候環(huán)境下也能發(fā)揮凈化水質的效果；所發(fā)明的生態(tài)浮床本身便于安裝和存放，維護和更換浮床材料便捷，重復使用性好，且不易造成二次污染。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的用于城市黑臭河道水質強化凈化的三維立體式生態(tài)浮床，所述生態(tài)浮床包括浮床主體、生物填料和生物石，所述浮床主體由PVC浮管、PVC接頭、不銹鋼絲網和浮水植物組成，所述不銹鋼絲網為框架結構，PVC浮管鑲嵌于不銹鋼絲網四周，相鄰的PVC浮管之間通過PVC接頭連接，不銹鋼絲網內呈網格狀分布，每個不銹鋼絲網網格底部均分布有浮水植物；生物填料由若干根生物繩組成，不銹鋼絲網內下部設有PVC框架，若干根生物繩固定于PVC框架中，使生物繩掛于浮床主體正下部；生物石呈空心圓柱形，鑲嵌于PVC框架的PVC上；當生物石與水體接觸后，其中BB菌等微生物可在48小時內恢復活性，水體中的氨被微生物群落中的硝化細菌轉化為亞硝酸鹽，進一步轉化為硝酸鹽；當水流進入生物石中，會產生局部低氧區(qū)，水中的硝酸鹽被反硝化細菌轉化為氮氣，從而降低水體中硝酸鹽的積累，去除水中惡臭，降低水的濁度，起到初期強化凈化水質的作用；生物填料在2至7天內實現(xiàn)掛膜，生物填料上附著的生物膜可去除部分C0DMn、NH4+ -N和TN，生物膜為反硝化細菌的厭氧反硝化過程提供適當條件，可在具有NH4+ -N和TP去除率的前提下，獲得更為有效的TN去除率。
[0007]本發(fā)明中，所述生物填料由親水性丙烯纖維構成，表面非常粗糙，極易附著微生物，實現(xiàn)微生物相的高密度化。
[0008]本發(fā)明中，所述生物石采用經過BB菌包埋后的改性火山巖，其特點是呈多孔狀，質地較輕，在水中具有較強穩(wěn)定性。
[0009]本發(fā)明中，所述生物填料采用相同的長度、直徑、比表面積的繩型結構，且生物填料之間有一定的間隙。
[0010]本發(fā)明中，安裝生物填料和生物石同時，根據(jù)水體實際情況，可增加納米微孔曝氣裝置，以增強其生物脫氮和有機物降解功能，其曝氣強度控制在2~4 m3/ (m2.h)，水質較差時可以適當增加微孔曝氣強度，實際曝氣量以不影響生物填料掛膜和生物石微生物穩(wěn)定性為準。
[0011]本發(fā)明中，所述浮水植物選取美人蕉、狐尾藻、菖蒲和西伯利亞鳶尾作為浮床植物。
[0012]本發(fā)明的工作原理如下:
首先，生物石與水體接觸后，其中休眠的BB菌等微生物可以在48小時內恢復活性，水體中的氨被微生物群落中的硝化細菌轉化為亞硝酸鹽，進一步轉化為硝酸鹽；當水流進入生物石中，會產生局部低氧區(qū)，水中的硝酸鹽被反硝化細菌轉化為氮氣，從而降低水體中硝酸鹽的積累，去除水中惡臭，降低水的濁度，從而起到初期強化凈化水質的作用。
[0013]然后，生物填料在2至7天內實現(xiàn)掛膜，穩(wěn)定運行后填料上附著的生物膜可達0.8至1.1mm，其對C0DMn、NH4+ -N和TN的去除率分別穩(wěn)定在10%、40%、20%、25% ;特別是生物膜系統(tǒng)為反硝化細菌的厭氧反硝化過程提供適當條件，可在具有一定的NH4+ -N和TP去除率的前提下，獲得更為有效的TN去除率；低溫條件下，通過適當增加微孔曝氣可實現(xiàn)強化生物膜去污能力，降低河道水體的有機污染負荷及N、P營養(yǎng)鹽，提高水體透明度。
[0014]最后，生態(tài)浮床上的水生植物經過一段時間的生長，凈化、吸收水體中的有害元素，降低水體中的N、P營養(yǎng)鹽，促進有機物生物好氧降解進行，從而改善水質條件，并增加額外經濟效益與景觀效益。選取美人蕉、狐尾藻、菖蒲和西伯利亞鳶尾作為浮床植物，經過3至6個月的生長，植物體葉中的N、P含量均高于莖，其中美人蕉的成活率與繁殖能力相對較高，西伯利亞鳶尾的在冬季低溫的水溫下也能良好生長。
[0015]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明的創(chuàng)新點如下:
(I)針對傳統(tǒng)的生態(tài)浮床對治理封閉式城市黑臭水體城市黑臭水體的效率差的問題，本發(fā)明首次提出水生植物一生物接觸氧化一生物石組合生態(tài)浮床的處理方法，三者之間存在處理水體的先后關系，功能上存在互補共生，可作為城市黑臭水體修復的應急和長效處理措施。
[0016](2)理念創(chuàng)新，將傳統(tǒng)的生態(tài)浮床與生物填料、生物石以及曝氣系統(tǒng)相結合，使得整體脫氮除磷的凈化效果更加明顯，可以實現(xiàn)水體生態(tài)修復工程的過渡性和持久性，且不易造成二次污染。
[0017](3)浮床的主要3個裝置是立體連接而成，因此占用空間較小，處理水深較深，單位體積的水體處理效率更強，同時該處理系統(tǒng)采用分單元、組合式鏈接，運輸和安裝相對來說也很方便。
【附圖說明】
[0018]圖1為三維立體式高效生態(tài)浮床的主視圖；