一种基于复氧强化菌膜的水体生态修复双层悬浮盆的制作方法

本实用新型属于环境污染生态修复技术领域，特别涉及一种复氧强化菌膜的新型生态修复装置。

背景技术：

水体污染物种类繁多，其中有机污染物是最为重要的一类。正常情况下，天然水体由于具备较为完整的生态系统结构，能对一定量的有机污染物通过微生物降解、植物吸收、各级水生动物的食物链功能进行自我净化。而当有机物质的浓度较大时，水体中的微生物及藻类等大量繁殖，导致水体溶解氧含量下降，微生物转而进行缺氧及厌氧生化等不完全降解反应，于是产生大量的恶臭气体。同时，溶解氧下降又引起动植物的缺氧死亡，产生更多的腐败有机物质，水体进入恶性循环。在这过程中，溶解氧及微生物生长对有机污染的净化尤为重要。目前，有多种装置模拟植物生长、微生物分解等生态过程对水体进行修复，但同时具备较为完整的生态功能结构，同时在溶解氧恢复及微生物生长方面突显其作用的生态装置尚欠缺。因此，开发复氧强化菌膜的生态修复装置具有重要应用价值。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种复氧强化菌膜的新型生态修复装置，该生态修复装置能通过机械作用切割气泡，提升气液传质效率，增强水体的复氧功能，从而强化好氧性微生物挂膜效果，同时利用较完整的生态功能结构，提高对污染物的净化能力。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型的实施例提供一种基于复氧强化菌膜的水体生态修复双层悬浮盆，所述双层悬浮盆包括：上端固定连接的内壁和外壁；中空腔体，所述中空腔体为所述内壁和所述外壁所围成的空间；盆体，所述盆体为所述内壁和外壁凹陷所形成的空间；至少一个进气口，所述进气口设置在所述内壁或外壁上；至少一个曝气孔，在所述外壁上设有曝气孔；挂膜载体，在所述曝气孔上连接有所述挂膜载体。

上述的双层悬浮盆中，所述内壁由聚酯纤维或生物质压缩板制成；所述外壁由聚酯纤维或生物质压缩板制成。

上述的双层悬浮盆中，所述进气口经进气管鼓风机连通。

上述的双层悬浮盆中，所述内壁和所述外壁之间的距离为5-10cm；

上述的双层悬浮盆中，所述盆体的深度为40-70cm，

上述的双层悬浮盆中，在所述盆体内填充有植物生长基质，在所述生长基质内种植有水生植物。

上述的双层悬浮盆中，曝气孔直径为3-5cm，在连接有所述挂膜载体的曝气孔上留有30％以上的空隙；

上述的双层悬浮盆中，多个曝气孔均匀分布在所述外壁上，相邻的两个曝气孔边缘的距离≥3cm。

上述的双层悬浮盆中，所述挂膜载体包括亲水性较强的聚酯纤维束和旋转活动扣，所述聚酯纤维束的一端固定在所述旋转活动扣上，所述聚酯纤维束中包含10-20根聚酯纤维，所述聚酯纤维的直径为0.1-0.3cm。

上述的双层悬浮盆中，所述旋转活动扣包括扇叶部和连接部，所述聚酯纤维束固定在所述连接部上，所述扇叶部的长度大于所述曝气孔的直径。

上述的双层悬浮盆中，所述扇叶部呈蝴蝶状，所述连接部外表面为圆柱状；

上述的双层悬浮盆中，在所述曝气孔中设有转轴座，所述转轴座与所述曝气孔的内壁之间设有通气条，所述转轴座的内径大于所述连接部的外径，所述连接部在所述转轴座内转动。

上述的双层悬浮盆中，所述扇叶部包括第一扇叶和第二扇叶，所述连接部包括第一半环部和第二半环部，所述第一半环部与所述第一扇叶固定连接，所述第二半环部与所述第二扇叶固定连接，所述第一半环部与所述第二半环部固定后形成固定环，所述聚酯纤维束设置在所述固定环内。

上述的双层悬浮盆中，所述连接部还设有卡环，所述卡环的内径与所述固定环的外径相同，所述固定环套装在所述卡环内。

借由上述技术方案，本实用新型的基于复氧强化菌膜的水体生态修复双层悬浮盆至少具有下列优点：

1)本实用新型在挂膜载体周围为富氧环境，溶解氧含量较高，微生物生长较快，在所述挂膜载体上很快就会生长出菌膜，生长出的菌膜不断对其周围的有机污染物进行降解。

2)本实用新型的生长基质包括下层的生物质炭及上层的土壤颗粒，在所述生长基质内种植有水生植物。

3)所述生物质炭由玉米秸秆低温炭化制成，表面含有丰富的含氧官能团，可提高对水体中污染物的吸附，从而为植物生长提供充足的营养。

4)本实用新型的气流自进气口进入中空腔体后，由曝气孔排出，在气流排出时经聚酯纤维束机械切割，形成小气泡冒出。同时，由于气流作用，推动旋转活动扣转动的同时带动挂膜载体摆动，进一步切割气泡，从而提高气液传质效率，利于氧气溶解。挂膜载体的不停摆动，也促进老化菌膜的脱落，提高微生物的整体降解活性。微生物将有机污染物分解后，形成利于植物吸收的营养成分，经生物质炭的吸附传质，促进水生植物的生长。

5)本实用新型设置了微气泡复氧功能，提高装置周边的溶解氧浓度，利于挂膜载体上形成好氧微生物为主的污染物降解菌膜，强化了菌膜生化功能；装置外围的微生物将有机物分解后，形成利于植物吸收的营养成分，经生物质炭等基质的吸附传质，用于植物生长；本实用新型生态功能结构完善，从水体复氧、微生物降解、生长基质吸附、植物根系吸收等多个环节协同作用，达到水体污染修复的净化效果。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的双层悬浮盆的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的双层悬浮盆底面的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例提供的旋转活动扣的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例提供的旋转活动扣的另一结构示意图；

图5是本实用新型的实施例提供的曝气孔的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1和图2所示的一种基于复氧强化菌膜的水体生态修复双层悬浮盆，所述双层悬浮盆包括：上端固定连接的内壁1和外壁1'；中空腔体2，所述中空腔体2为所述内壁1和所述外壁1'所围成的空间；盆体，所述盆体为所述内壁1和外壁1'凹陷所形成的空间；进气口，所述进气口设置在外壁1'上；多个曝气孔10，在所述外壁1'上设有曝气孔10；挂膜载体6，在所述曝气孔10上连接有所述挂膜载体6，微生物在所述挂膜载体6上形成菌膜。

本实施例中，在所述外壁1'的底部设有一个进气口，在外壁1'的底部设有多个曝气孔10，在外壁1'的侧壁上设有多个曝气孔10。由进气口进入所述中空腔体2的空气，经曝气孔10排出，也就是说，在挂膜载体6周围为富氧环境，溶解氧含量较高，微生物生长较快，在所述挂膜载体6上很快就会生长出菌膜。生长出的菌膜不断对其周围的有机污染物进行降解。

本实施例中，所述内壁1和所述外壁1'在盆体的上边缘处连接；在盆体的侧壁和底面处，所述内壁1和所述外壁1'均是平行或接近平行设置。从而保证所述中空腔体2有足够的空间，以便对每个所述曝气孔10的气流进行平均分配。

具体实施时，所述内壁1和所述外壁1'之间的距离为6cm，曝气孔10的直径为3cm，从而可以保持适宜的空气输送效果。

作为可以变化的实施方式，所述内壁1和所述外壁1'之间的距离可以为5-10cm之间的任意数值。

作为可以变化的实施方式，曝气孔10直径可以为3-5cm之间的任意数值。

为了提高所述盆体的容积，所述盆体的深度为40-70cm，在所述盆体内填充有植物生长基质，所述生长基质包括下层的生物质炭3及上层的土壤颗粒4，在所述生长基质内种植有水生植物5。所述生物质炭3由玉米秸秆低温炭化制成，表面含有丰富的含氧官能团，可提高对水体中污染物的吸附，从而为植物生长提供充足的营养。

本实施例中，生物质炭3当量粒径平均在2cm左右，铺设厚度为20cm，土壤颗粒4铺设厚度为20cm，使其形成合理的基质空隙，便于植物根系生长及污染物的传质扩散。

作为可以变化的实施方式，所述生物质炭3当量粒径可以为1cm-3cm之间的任意数值，所述生物质炭3铺设厚度可以为10cm-20cm之间的任意数值，土壤颗粒4铺设厚度可以为20cm-30cm之间的任意数值。所述生物质炭3和所述土壤颗粒4铺设的厚度，根据所述盆体的深度及需要种植的水生植物5来进行调节，所述生物质炭3和所述土壤颗粒4铺设的厚度并不会影响本方案的实施。生物质炭3由于其具有吸附有机污染物的作用，因此铺设在下层。

本实施例中，仅示出了一个进气口，且所述进气口设置在盆体底部的具体实施方式。为了达到中空腔体2中气体的均匀分布，所述进气口的个数可以为多个，且均匀分布在所述内壁1或外壁1'上。所述进气口还可以设置在内壁1和外壁1'连接的上边缘处。所述进气口的个数可以为两个、三个、四个、五个以上等任意数目。所述进气口的数目及位置并不影响本方案的实施。

为了达到设定的进气量，所述进气口经进气管8与鼓风机连通。

本实施例中，所述曝气孔10设有多个，多个曝气孔10均匀分布在所述外壁1'上，相邻的两个曝气孔10边缘的距离≥3cm。曝气孔10直径为3-5cm，在连接有所述挂膜载体6的曝气孔10上留有30％以上的空隙；从而保证有足够多的含氧气体进入水体。

为了实现被微生物分解的有机质不断的植物生长基质吸收，所述双层盆体的内壁1和外壁1'均选择密度较低及具有较强亲水渗透性的材料制成。具体实施时，所述内壁1由聚酯纤维或生物质压缩板制成，所述外壁1'由聚酯纤维或生物质压缩板制成。具体实施时，所述双层盆体一体化压制而成。

所述悬浮盆体采用生物质压缩板，具有较低的密度及较强的亲水渗透性。所述生物质压缩板由秸秆、禽畜粪便等农业废弃物低温炭化制成，使表面含有丰富的含氧官能团，利用污染物的吸附，从而为植物生长提供充足的营养。

具体实施时，本实施例中，所述双层盆体采用玉米秸秆粉碎后压制而成，具有较低的密度，可悬浮于水体中，并保持较强的亲水渗透性。

如图3所示，所述挂膜载体6包括亲水性较强的聚酯纤维束和旋转活动扣7，所述聚酯纤维束的一端固定在所述旋转活动扣7上。从而，一方面，所述旋转活动扣7能够对所述聚酯纤维束起到固定作用，另一方面，在所述旋转活动扣7转动时，也会带动所述聚酯纤维束运动。所述聚酯纤维束中包含10-20根聚酯纤维，所述聚酯纤维的直径为0.1-0.3cm。

气流自进气口进入中空腔体2后，由曝气孔10排出，在气流排出时经聚酯纤维束机械切割，形成小气泡冒出。同时，由于气流作用，推动旋转活动扣7转动的同时带动挂膜载体6摆动，进一步切割气泡，从而提高气液传质效率，利于氧气溶解。挂膜载体6的不停摆动，也促进老化菌膜的脱落，提高微生物的整体降解活性。微生物将有机污染物分解后，形成利于植物吸收的营养成分，经生物质炭3的吸附传质，促进水生植物5的生长。

为了避免聚酯纤维束在摆动时，由于频繁接触到曝气孔10的壁而磨损断裂的情况的发生，所述旋转活动扣7包括扇叶部7a和连接部7b，所述聚酯纤维束固定在所述连接部7b上，所述扇叶部7a的长度大于所述曝气孔10的直径，使其将挂膜载体6卡在中空布气腔外侧。

如图4和5所示，所述扇叶部7a呈蝴蝶状，所述连接部7b外表面为圆柱状；为了保证所述旋转活动扣7的位置相对固定，在所述曝气孔10中设有转轴座11，所述旋转活动扣7能够在所述转轴座11内转动，所述转轴座11与所述曝气孔10的内壁之间设有通气条12，所述转轴座11的内径大于所述连接部7b的外径，所述连接部7b在所述转轴座11内转动。所述中空腔体2内的空气通过所述通气条12吹向所述聚酯纤维束，从而，能够保证由所述曝气孔10吹出的气体更加均匀。

所述扇叶部7a包括第一扇叶71和第二扇叶72，所述连接部7b包括第一半环部73和第二半环部74，所述第一半环部73与所述第一扇叶71固定连接，所述第二半环部74与所述第二扇叶72固定连接，所述第一半环部73与所述第二半环部74固定后形成固定环，所述聚酯纤维束设置在所述固定环内。

所述连接部7b还设有卡环7c，所述卡环7c的内径与所述固定环的外径相同，所述固定环套装在所述卡环7c内，所述连接部7b与所述卡环7c紧配合。

也就是说，所述第一半环部73和第二半环部74可以通过卡环7c套装其外进行固定，也可以通过粘接、卡接方式进行固定。所述第一半环部73和第二半环部74的固定方式并不会影响本方案的实施。所述第一半环部73和第二半环部74固定后，外表面为圆形为佳，以便能够减少所述旋转活动扣7转动的阻力。

由于气流流向的不稳定，推动旋转活动扣7带动挂膜载体6摆动或转动，进一步切割气泡，从而提高气液传质效率，利于氧气溶解。挂膜载体6的不停摆动，也促进老化菌膜的脱落，提高微生物的整体降解活性。

本实用新型设置了微气泡复氧功能，提高装置周边的溶解氧浓度，利于挂膜载体6上形成好氧微生物为主的污染物降解菌膜，强化了菌膜生化功能；装置外围的微生物将有机物分解后，形成利于植物吸收的营养成分，经生物质炭3等基质的吸附传质，用于植物生长；本实用新型生态功能结构完善，从水体复氧、微生物降解、生长基质吸附、植物根系吸收等多个环节协同作用，达到水体污染修复的净化效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。