专利名称：用于水体修复的抗水力负荷微生物成膜装置及反应系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境生物技术以及水处理技术领域，尤其涉及一种用于水体修复 的抗水力负荷微生物成膜装置及反应系统。
背景技术：
日趋严重的环境污染正威胁着人类赖以生存的水源水体。面对我国水资源现状， 国家在出台更为切实可行的治污减排相关措施和法规之外，对于已受污染或者正面临污染 的水资源进行修复更是重点。然而，现有的许多实验室研究成果在运用于实际治理中遇到 瓶颈、我国辽阔的疆土使水资源治理所面临的客观条件差异较大以及较为落后的配套实施 等都是局限我国水资源保护及修复的重要原因，研发适合我国国情的水资源修复新技术及 思路是迫在眉睫的。目前在水体修复方面，国内外运用生物膜技术进行修复因其高效快速、还可避开 航运、应对突发水域事件的特点，正逐步取代传统的水生植物修复技术。但现有的生物膜技 术对于地表水体流动带来的对于生物膜造成的水力负荷尚无应对措施，限制生物膜修复技 术大范围推广，使得许多实验室规模的成果无法应用于实践。因此，研究开发出一种抗水力 负荷的高效微生物成膜装置及反应系统对保护地表水具有十分重要的意义。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于水体修复的抗水力负荷微生物 成膜装置及反应系统。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是该用于水体修复的抗水力负荷 微生物成膜装置主要包括硬壁箱体和挡板，箱体内盛放有多孔生物填料，箱体的侧壁设有 与所述填料相匹配的填料孔，所述侧壁中的迎水壁还设有疏水孔，迎水壁的两侧分别设有 滑槽轨道，所述挡板倾斜安装于滑槽轨道上，该挡板位于迎水壁的下端。进一步地，本实用新型所述箱体的迎水壁的外壁面呈内凹形。进一步地，本实用新型所述迎水壁的外表面设有竖直的凹槽，所述疏水孔分布于 该凹槽内。本实用新型的含有微生物成膜装置的反应系统主要包括所述微生物成膜装置和 坡状引水体，该坡状引水体的坡面与微生物成膜装置的迎水壁相对。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)结构简单，构建过程具有高重复性；2)运用范畴广，可根据实际治理需要选择适合不同微生物吸附的多孔生物填料；3)装置耐压性强，挡板对于装置基部的保护以及疏水孔的分流作用使得装置可在 水力负荷达45 m3 πΓ2 Cf1的水流中稳定运行，硬壁箱体还可抵御小型冲击物的撞击；4)由于内凹形侧壁设计，水流受到迎水壁的阻挡后回旋形成一漩涡带，达到进一 步卸力的效果，增强了装置内生物膜的耐受性，不易脱落，具有持续修复效果；[0014]5)运行成本低廉、可循环利用，装置所有部件皆可经加工处理后循环使用。
图1是本实用新型微生物成膜装置的结构示意图；图2是本实用新型微生物成膜装置的结构俯瞰图；图3是本实用新型微生物成膜装置的安装有挡板的内凹形迎水壁的结构示意图；图4是本实用新型含有微生物成膜装置的反应系统示意图；图中，1.硬壁箱体、2.挡板、3.多孔生物填料、4.填料孔、5.疏水孔、6.滑槽、7.竖 直凹槽、8.迎水壁、9.坡状引水体图5是本实用新型微生物成膜装置的工作原理图。图中，__ 水流方向，—— 水流在挡板阻挡下的受力分解，___^反作用力，》漩涡带形成的位置。
具体实施方式
在图1-2中，硬壁箱体1的各壁为硬质材料，可以采用有机玻璃材质。选择硬壁箱 体1的至少一个侧壁为装置的迎水壁8 (迎水壁8正对水流方向)。在每个迎水壁8的两侧 分别设有滑槽轨道6，例如可以如图1至图3所示，在迎水壁8与其他相邻侧壁的结合处各 开设一滑槽轨道6。相应地，在挡板2上沿的两侧也各开有一凹槽以与滑槽轨道6相匹配， 使得当挡板2倾斜安装于滑槽轨道6时，挡板2可以沿着滑槽轨道6滑动。挡板2 —般位 于迎水壁8的下端。通过使挡板2沿滑槽轨道6滑动可以调整硬壁箱体1直接承受水力冲 击的面积及挡板2与迎水壁8之间的角度(一般情况下，当水流水力负荷小于15 m3 HT2CT1, 可控制该角度大于60°以增大生物膜与水体直接接触的面积；当水流水力负荷大于35 m3 m_2 cf1，则可控制该角度小于45°以减小生物膜直接受到的水力负荷冲击)。硬壁箱体1内 部放置有多孔生物填料3 (可根据所需微生物理化性质选择多孔生物填料的种类)。硬壁箱 体1的侧壁设有若干与多孔生物填料3相匹配的填料孔4，以使硬壁箱体1内的多孔生物填 料3的末梢可通过侧壁伸出硬壁箱体1 ；若硬壁箱体1选用有机玻璃材质，则填料孔4可通 过粘有有机溶剂氯仿的大钢针点扎而成。迎水壁8上设有疏水孔5，以使水流可经疏水孔5 灌入硬形箱体1内。疏水孔5的大小以硬壁箱体1中的多孔生物填料3整体无法脱离出该 箱体为宜。在图1至图3所示的结构中，硬壁箱体1的四个侧壁可由一正圆柱体等分为四个 部分后再反向相互结合而成，硬形箱体1的四个侧壁的外壁面均呈内凹形。若硬形箱体1 选用有机玻璃材质，各侧壁的结合处可通过有机溶剂氯仿涂布后黏合。作为侧壁之一的迎 水壁8的内凹形外表面上还设有竖直凹槽7，疏水孔5集中分布于竖直凹槽7内。在图4所示的实施例中，将本实用新型微生物成膜装置安装到具有一定水流速度 的河道内，使迎水壁8面向水流的来向。在成膜装置的上游设有坡状引水体9 (坡状引水体 9可以是具有一定落势差的天然河床，也可以人工铺着)，坡状引水体9的坡面与微生物成 膜装置的迎水壁8相对。如图5所示的工作原理图中，根据具体水流负荷大小通过调节挡板2与硬壁箱体1 的相对位置，以形成较为稳定的三个漩涡带为宜，这样可以较好地达到对水流的卸力效果， 保护本实用新型的整个微生物成膜装置以及装置内的生物膜。具体地说，坡状引水体9引导水流冲击到位于迎水壁8底部的挡板2，水流受到挡板2的阻挡卸力分解后分为三个方 向流动，一部分水流直接回旋形成一漩涡带；另一部分水流则沿挡板2直接与硬壁箱体1的 迎水壁8接触，经疏水孔5进一步卸力的同时，由于硬壁箱体1的迎水壁8的外壁面呈内凹 形，这部分水流受到迎水壁8的阻挡后回旋形成一漩涡带；最后一部分水流经挡板2避开与 迎水壁8的直接接触，同时造成该部分水流与未接触的水流出现流向差异形成一漩涡带。
权利要求一种用于水体修复的抗水力负荷微生物成膜装置，其特征是包括硬壁箱体和挡板，所述箱体内盛放有多孔生物填料，箱体的侧壁设有与所述填料相匹配的填料孔，所述侧壁中的迎水壁还设有疏水孔，迎水壁的两侧分别设有滑槽轨道，所述挡板倾斜安装于滑槽轨道上，该挡板位于迎水壁的下端。
2.根据权利要求1所述的用于水体修复的抗水力负荷微生物成膜装置，其特征是所 述箱体的迎水壁的外壁面呈内凹形。
3.根据权利要求1所述的用于水体修复的抗水力负荷微生物成膜装置，其特征是所 述迎水壁的外表面设有竖直的凹槽，所述疏水孔分布于该凹槽内。
4.一种含有权利要求1至3中任一项的微生物成膜装置的反应系统，其特征是包括 所述微生物成膜装置和坡状引水体，该坡状引水体的坡面与微生物成膜装置的迎水壁相 对。
专利摘要本实用新型公开了一种用于水体修复的抗水力负荷微生物成膜装置及反应系统，包括硬壁箱体和挡板，所述箱体内盛放有多孔生物填料，箱体的侧壁设有与所述填料相匹配的填料孔，所述侧壁中的迎水壁还设有疏水孔，迎水壁的两侧分别设有滑槽轨道，所述挡板倾斜安装于滑槽轨道上，该挡板位于迎水壁的下端。本实用新型可借助水体流动本身的水力负荷形成多个漩涡带，能够在水力负荷小于等于45m3m-2d-1的条件下成功实现挂膜并达到修复效果；本实用新型可高效快速用于各种地表水体的原位生物膜修复，也可用于各种对抗水力负荷有要求的异位水体生物膜修复。
文档编号C02F3/34GK201678509SQ20102004973
公开日2010年12月22日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者吕镇梅, 孟智奇, 闵航 申请人:浙江大学