本發(fā)明公開了一種利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，包括浮床、種植籃、種植籃填料、浮床植物、超細(xì)纖維立體人工水草、支撐框架、曝氣增氧裝置、微生物制劑以及箱體。本發(fā)明還公開了利用上述系統(tǒng)凈化水質(zhì)的方法：污水經(jīng)過微孔曝氣增氧，在超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)，污水中的污染物被附著在超細(xì)纖維立體人工水草上的生物膜截留、吸附、分解。流經(jīng)植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)，水體中的污染物被植物根部和附著填料上的微生物吸收、代謝分解。投加微生物菌劑，利用微生物對水體中的氮、磷的有效吸附、轉(zhuǎn)化和降解，抑制藻類繁殖，有效凈化水體。本發(fā)明材料易得，建設(shè)、運行成本低，制作方便，既美化景觀，又能改善水質(zhì)，有良好的應(yīng)用前景。

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，包括箱體，其特征在于，所述箱體側(cè)壁底部設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口所在側(cè)壁的對側(cè)壁頂部設(shè)有出水口;

　　箱體底部設(shè)有曝氣增氧區(qū)，曝氣增氧區(qū)鋪設(shè)有多列膜片式微孔曝氣器，每列膜片式微孔曝氣器通過曝氣管與設(shè)于箱體外的旋渦鼓風(fēng)機(jī)連通;

　　所述曝氣增氧區(qū)上方設(shè)有植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)，所述植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)包括至少1個支撐框架和設(shè)于支撐框架內(nèi)的浮床，浮床和支撐框架浮于水面，所述浮床上表面間隔均勻開設(shè)有多個種植籃孔，種植籃孔內(nèi)插有種植籃，種植籃內(nèi)裝有填料，且栽種有水生植物;

　　所述支撐框架由多根多孔圓筒不銹鋼管或者多孔燒結(jié)陶瓷管通過尼龍繩纏繞組合，設(shè)置在浮床外輪廓的四周，所述植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)下方設(shè)有超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)，所述超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)包括多個間隔均勻豎直設(shè)置的超細(xì)纖維立體人工水草，所述超細(xì)纖維立體人工水草上端與支撐框架連接，使其圍繞浮床設(shè)置;

　　所述浮床下方還設(shè)有多個管式曝氣器，所述多個管式曝氣器豎直設(shè)置，且分別通過曝氣管與所述旋渦鼓風(fēng)機(jī)連通;所述管式曝氣器上還纏繞有超細(xì)纖維立體人工水草。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，所述的填料由遺態(tài)材料制成。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，所述超細(xì)纖維人工立體水草由長度為5-15cm的超細(xì)纖維制成。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，所述箱體是由不銹鋼材料或水泥材料制成。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，所述植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)包括1個支撐框架和設(shè)于支撐框架內(nèi)的浮床，浮床的種植籃內(nèi)栽種有挺水植物，且所述浮床上、位于種植籃孔之間設(shè)有通氣孔。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，浮床正下方還設(shè)有1個第二浮床，所述第二浮床上表面通過2根可伸縮的連接桿與浮床下表面固定連接。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，所述第二浮床上表面間隔均勻開設(shè)有多個第二種植籃孔，所述第二種植籃孔內(nèi)插有第二種植籃，第二種植籃內(nèi)栽種有沉水植物，第二種植籃孔之間設(shè)有第二通氣孔。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，其特征在于，所述第二浮床下方還設(shè)有生物吸附劑過濾網(wǎng)，所述生物吸附劑過濾網(wǎng)水平設(shè)于箱體內(nèi)，且夾設(shè)有由沉水植物制成的生物吸附劑。

　　9.一種利用權(quán)利要求1-5任一項所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)來凈化水質(zhì)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　(a1)經(jīng)過物理過濾的污水自箱體下部進(jìn)水口進(jìn)入利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，旋渦鼓風(fēng)機(jī)啟動，空氣從曝氣管經(jīng)過膜片式微孔曝氣器和管式曝氣器，使箱體內(nèi)的污水增加污水溶氧量，調(diào)節(jié)污水的溶氧量不小于2mg/L，使污水得到曝氣活化;

　　(a2)經(jīng)曝氣活化后的污水向上流經(jīng)超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)，同時在污水中投放微生物菌劑，微生物菌劑在超細(xì)纖維人工立體水草上附著，微生物形成生物膜，被超細(xì)纖維立體人工水草纏繞的管式曝氣器向污水中曝氣，為附著在超細(xì)纖維人工立體水草上的微生物提供氧氣，微生物與污水的底物不斷接觸，污水中的污染物被生物膜截留、吸附，轉(zhuǎn)化和降解污水中的N、P元素，并作為微生物的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被消化，污水得以進(jìn)一步凈化;

　　(a3)被微生物凈化過后的污水繼續(xù)向上流動，流經(jīng)植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)，污水中的污染物被種植在種植籃中的挺水植物和附著在種植籃中的填料上的微生物吸收、代謝分解，修復(fù)后的污水從箱體上部的出水口排出。

　　10.一種利用權(quán)利要求8所述的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)來凈化水質(zhì)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　(b1)經(jīng)過物理過濾的污水自箱體下部進(jìn)水口進(jìn)入利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，旋渦鼓風(fēng)機(jī)啟動，空氣從曝氣管經(jīng)過膜片式微孔曝氣器和管式曝氣器，使箱體內(nèi)的污水增加污水溶氧量，調(diào)節(jié)污水的溶氧量不小于2mg/L，使污水得到曝氣活化;

　　(b2)經(jīng)曝氣活化后的污水向上流經(jīng)生物吸附劑過濾網(wǎng)，同時在污水中投放微生物菌劑，所述生物吸附劑過濾網(wǎng)內(nèi)夾設(shè)有將沉水植物切碎后制得的生物吸附劑，可吸附污水中的污染物;然后污水經(jīng)過第二浮床的沉水植物和附著在第二種植籃中的填料上的微生物吸收、代謝分解，完成初步凈化;

　　(b3)微生物菌劑在超細(xì)纖維人工立體水草上附著，微生物形成生物膜，被超細(xì)纖維立體人工水草纏繞的管式曝氣器向污水中曝氣，為附著在超細(xì)纖維人工立體水草上的微生物提供氧氣，微生物與污水的底物不斷接觸，污水中的污染物被生物膜截留、吸附，轉(zhuǎn)化和降解污水中的N、P元素，并作為微生物的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被消化，污水得以進(jìn)一步凈化;

　　(b4)污水繼續(xù)向上流動，污水中的污染物被種植在種植籃中的挺水植物和附著在種植籃中的填料上的微生物吸收、代謝分解，修復(fù)后的污水從箱體上部的出水口排出。

　　說明書

　　一種利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及生物水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)及方法。

　　背景技術(shù)

　　由于人口的劇增和工業(yè)的飛速發(fā)展，大量的N、P元素輸入到水環(huán)境中，造成水體富營養(yǎng)化，赤潮水華頻繁爆發(fā)。水體生態(tài)環(huán)境惡化，透明度下降，水生植物分布面積減少，群落結(jié)構(gòu)趨向單一化，生態(tài)系統(tǒng)已相當(dāng)脆弱。因此，水體生態(tài)環(huán)境的修復(fù)工作迫在眉睫。其中，人工浮床技術(shù)是一項被廣泛應(yīng)用的水環(huán)境修復(fù)技術(shù)。

　　人工浮床又稱生態(tài)浮床，是按照無土栽培技術(shù)原理，將改良的陸生植物或水生植物種植到污染水域水面上，利用植物和微生物的生長繁殖和新陳代謝，去除富集在水體中的N、P及有害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

　　雖然生態(tài)浮床技術(shù)有良好的去除效果，但是生態(tài)浮床技術(shù)存在的一些問題也引起了人們的關(guān)注，如其去除效率容易受季節(jié)和浮床植物生長狀況的影響、大量植物枯萎后的處置問題、水生植物的根系吸收污染物的能力有限等。因此，人工浮床技術(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡單、無二次污染、操作簡單，同時具有觀賞和凈化水質(zhì)的雙重作用。

　　為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

　　本發(fā)明的利用超細(xì)纖維凈化水質(zhì)的人工浮床系統(tǒng)，包括箱體，所述箱體側(cè)壁底部設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口所在側(cè)壁的對側(cè)壁頂部設(shè)有出水口;

　　箱體底部設(shè)有曝氣增氧區(qū)，曝氣增氧區(qū)鋪設(shè)有多列膜片式微孔曝氣器，每列膜片式微孔曝氣器通過曝氣管與設(shè)于箱體外的旋渦鼓風(fēng)機(jī)連通;

　　所述曝氣增氧區(qū)上方設(shè)有植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)，所述植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)包括至少1個支撐框架和設(shè)于支撐框架內(nèi)的浮床，浮床和支撐框架浮于水面，所述浮床上表面間隔均勻開設(shè)有多個種植籃孔，種植籃孔內(nèi)插有種植籃，種植籃內(nèi)裝有填料，且栽種有水生植物;

　　所述支撐框架由多根多孔圓筒不銹鋼管或者多孔燒結(jié)陶瓷管通過尼龍繩纏繞組合，設(shè)置在浮床外輪廓的四周，所述植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)下方設(shè)有超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)，所述超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)包括多個間隔均勻豎直設(shè)置的超細(xì)纖維立體人工水草，所述超細(xì)纖維立體人工水草上端與支撐框架連接，使其圍繞浮床設(shè)置;

　　所述浮床下方還設(shè)有多個管式曝氣器，所述多個管式曝氣器豎直設(shè)置，且分別通過曝氣管與所述旋渦鼓風(fēng)機(jī)連通;所述管式曝氣器上還纏繞有超細(xì)纖維立體人工水草。

　　優(yōu)選地，所述超細(xì)纖維人工立體水草由長度為5-15cm的超細(xì)纖維制成。

　　優(yōu)選地，所述植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)包括1個支撐框架和設(shè)于支撐框架內(nèi)的浮床，浮床的種植籃內(nèi)栽種有挺水植物，且所述浮床上、位于種植籃孔之間設(shè)有通氣孔。

　　本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)凈化水質(zhì)的方法，包括如下步驟：

　　(a1)經(jīng)過物理過濾的污水自箱體下部進(jìn)水口進(jìn)入上述系統(tǒng)，旋渦鼓風(fēng)機(jī)啟動，空氣從曝氣管經(jīng)過膜片式微孔曝氣器和管式曝氣器，使箱體內(nèi)的污水增加污水溶氧量，調(diào)節(jié)污水的溶氧量不小于2mg/L，使污水得到曝氣活化;

　　(a2)經(jīng)曝氣活化后的污水向上流經(jīng)超細(xì)纖維人工水草修復(fù)區(qū)，同時在污水中投放微生物菌劑，微生物菌劑在超細(xì)纖維人工立體水草上附著，微生物形成生物膜，被超細(xì)纖維立體人工水草纏繞的管式曝氣器向污水中曝氣，為附著在超細(xì)纖維人工立體水草上的微生物提供氧氣，微生物與污水的底物不斷接觸，污水中的污染物被生物膜截留、吸附，轉(zhuǎn)化和降解污水中的N、P元素，并作為微生物的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被消化，污水得以進(jìn)一步凈化;

　　(a3)被微生物凈化過后的污水繼續(xù)向上流動，流經(jīng)植物協(xié)同微生物修復(fù)區(qū)，污水中的污染物被種植在種植籃中的挺水植物和附著在種植籃中的填料上的微生物吸收、代謝分解，修復(fù)后的污水從箱體上部的出水口排出。

　　優(yōu)選地，上述裝置的浮床的正下方還可加設(shè)1個第二浮床，所述第二浮床上表面通過2根可伸縮的連接桿與浮床下表面固定連接。

　　優(yōu)選地，所述第二浮床上表面間隔均勻開設(shè)有多個第二種植籃孔，所述第二種植籃孔內(nèi)插有第二種植籃，第二種植籃內(nèi)裝有填料且栽種有沉水植物，第二種植籃孔之間設(shè)有第二通氣孔。

　　優(yōu)選地，所述第二浮床下方還設(shè)有生物吸附劑過濾網(wǎng)，所述生物吸附劑過濾網(wǎng)水平設(shè)于箱體內(nèi)，且夾設(shè)有由沉水植物制成的生物吸附劑。

　　本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述含有第二浮床的裝置來凈化水質(zhì)的方法，包括如下步驟：

　　(b1)經(jīng)過物理過濾的污水自箱體下部進(jìn)水口進(jìn)入上述系統(tǒng)，旋渦鼓風(fēng)機(jī)啟動，空氣從曝氣管經(jīng)過膜片式微孔曝氣器和管式曝氣器，使箱體內(nèi)的污水增加污水溶氧量，調(diào)節(jié)污水的溶氧量不小于2mg/L，使污水得到曝氣活化;

　　(b2)經(jīng)曝氣活化后的污水向上流經(jīng)生物吸附劑過濾網(wǎng)，同時在污水中投放微生物菌劑，所述生物吸附劑過濾網(wǎng)內(nèi)夾設(shè)有將沉水植物切碎后制得的生物吸附劑，可吸附污水中的污染物;然后污水經(jīng)過第二浮床的沉水植物和附著在第二種植籃中的填料上的微生物吸收、代謝分解，完成初步凈化;

　　(b3)微生物菌劑在超細(xì)纖維人工立體水草上附著，微生物形成生物膜，被超細(xì)纖維立體人工水草纏繞的管式曝氣器向污水中曝氣，為附著在超細(xì)纖維人工立體水草上的微生物提供氧氣，微生物與污水的底物不斷接觸，污水中的污染物被生物膜截留、吸附，轉(zhuǎn)化和降解污水中的N、P元素，并作為微生物的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被消化，污水得以進(jìn)一步凈化;

　　(b4)污水繼續(xù)向上流動，污水中的污染物被種植在種植籃中的挺水植物和附著在種植籃中的填料上的微生物吸收、代謝分解，修復(fù)后的污水從箱體上部的出水口排出。

　　優(yōu)選地，調(diào)節(jié)步驟(a1)和步驟(b1)污水的溶氧量為2-4mg/L。

　　優(yōu)選地，所述填料由遺態(tài)材料制成。

　　優(yōu)選地，所述箱體是由不銹鋼材料或水泥材料制成。

　　優(yōu)選地，所述浮床和第二浮床由可防腐的塑料制成。

　　優(yōu)選地，所述微生物菌劑為EM菌制劑。

　　優(yōu)選地，所述挺水植物為黃菖蒲、鳶尾、蘆竹、蘆葦、千屈菜、慈姑中的任意一種。

　　優(yōu)選地，所述沉水植物為黑藻、苦草、金魚藻、馬來眼子菜中的任意一種。

　　發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

　　1、本發(fā)明采用種植籃加填料的種植方法，提高了種植的可靠性。同時，填料的材質(zhì)為遺態(tài)材料，可以成為微生物的載體，在其表面和內(nèi)部空隙內(nèi)生長微生物膜，能降解水中的污染物。

　　2、浮床下方的超細(xì)纖維立體人工水草，有極強(qiáng)的抗老化性，使用壽命在15年以上，部分纏繞在懸掛于浮床下方的管式曝氣器上、部分直接懸掛于浮床下方。控制管式曝氣器的曝氣量，既使得附著在超細(xì)纖維立體人工水草上的微生物膜能正常生長，又能給附著在生物膜上的微生物生長提供充足的氧氣，更利于微生物的生長，優(yōu)化土著微生物菌群。超細(xì)纖維之間具有很多微細(xì)的孔隙，形成毛細(xì)管構(gòu)造，具有高吸水性和極強(qiáng)的吸附能力，更有利于微生物的負(fù)載增殖。未纏繞在管式曝氣器上超細(xì)纖維立體人工水草底部連接支撐框，組成一個籠式的超細(xì)纖維立體人工水草整體，隨著水體流動而小幅度開回擺動，避免因水流過大而纏繞問題。

　　3、利用超細(xì)纖維制成的人工水草可廣泛應(yīng)用于河流、湖泊、池塘等各類水體的生態(tài)環(huán)境修復(fù)，凈化美化水體，不會影響水體的使用和觀賞功能，且不受季節(jié)更替的影響，春夏秋冬一樣發(fā)揮作用，也不會因為水生植物死亡腐爛，造成更嚴(yán)重的水體污染。

　　4、本發(fā)明在位于水面的浮床上種植挺水植物，植物體內(nèi)的新陳代謝作用可吸收污染物，分解污水中的N、P等元素，有利于水質(zhì)的凈化，也起到了景觀美化的作用。其次，還可在浮床下方設(shè)置第二浮床，第二浮床的填料同樣起到過濾污水、提供微生物生長空間的作用。第二浮床位于水面下，可栽種耐低氧的沉水植物，沉水植物有過濾污水、吸收污水中重金屬、降低或去除COD、NH3-N、N、P等作用，加強(qiáng)水質(zhì)凈化效果。而可伸縮的連接桿可調(diào)節(jié)第二浮床與浮床的距離，靈活、適應(yīng)性高。

　　5、本發(fā)明的箱體內(nèi)還可設(shè)置可拆卸的生物吸附劑過濾網(wǎng)，可將第二浮床的沉水植物收割切碎后，夾設(shè)于生物吸附劑過濾網(wǎng)內(nèi)，可定期更換夾設(shè)的沉水植物。采用沉水植物制成生物吸附劑，能夠保持生物吸附過程中的細(xì)胞活性，因而能夠維持吸附能力，凈化過程沒有有害物的輸出，既環(huán)保、成本低又效率高。也避免了植物死亡腐敗后對水體造的二次污染。

　　6、本發(fā)明的的水質(zhì)凈化方法，采用人工向污水投放微生物菌劑，增加水體中微生物的數(shù)量和活性，利用微生物對水體中的N、P元素進(jìn)行有效吸附、轉(zhuǎn)化和降解，強(qiáng)化修復(fù)水體自凈功能，恢復(fù)生態(tài)平衡。

　　7、采用本發(fā)明的裝置及方法凈化污水，CODcr的去除率最高可達(dá)77.60%，TP去除率最高可達(dá)84.91%，TN去除率最高可達(dá)90.97%，NH3-N去除率最高可達(dá)97.50%，CODCr和NH3-N濃度已達(dá)到I類標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)良好，污水凈化效果明顯。

　　綜上所述，本發(fā)明的裝置材料易得，成本低，制作方便，使用壽命久。污水凈化的方法簡單、凈化效果好，多次發(fā)生好氧、硝化、反硝化的作用，產(chǎn)生的污泥量少，簡化了處理流程，同時又將污泥的二次污染減少到了最低程度，處理效果好。

　　而且，本發(fā)明的裝置可以放于河涌或者湖泊污染水體中，利用曝氣增氧的方式對污染水體進(jìn)行植物和微生物修復(fù);也可以用于陸地上，利用泵吸進(jìn)污染水體進(jìn)行植物和微生物修復(fù)，適用范圍廣，具有良好的社會效益，有廣闊的市場推廣前景。