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如何利用組合生物技術凈化黑臭水體

發布時間:2020-1-26 8:14:34  中國污水處理工程網

  申請日2019.10.15

  公開(公告)日2020.01.14

  IPC分類號C02F9/14; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/20

  摘要

  本發明提供了一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置及方法,裝置包括曝氣箱、反應箱、植物吸收箱、納米曝氣管、懸浮筐、進水管、出水管、蠕動泵、充氣泵。曝氣箱、反應箱、植物吸收箱依次設置有海拔高程差。黑臭水體經曝氣箱曝氣后,向反應箱中投加微生物菌劑、促生劑、填料,使水體中降解污染物的微生物多樣性及生物量迅速提高,從而污染物被高效去除,使水體水質提升,最后向植物吸收箱中栽入植物,植物進一步吸收水體中污染物,使水體水質進一步提升。其中所述的微生物菌劑為土著菌劑,其主要成分為光合菌、硝化菌、放線菌及酵母菌,促生劑為生物促生劑BE,填料為彈性立體填料,植物為水花生。本發明實施簡單易行、成本低、無二次污染。

  權利要求書

  1.一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,包括曝氣箱(1)、反應箱(2)、植物吸收箱(3)、蠕動泵(4)、充氣泵(5)、懸浮筐(6)、進水管(7)、出水管(8)和納米曝氣管(9);其特征在于:

  所述充氣泵(5)連接納米曝氣管(9),所述納米曝氣管(9)分別設置在曝氣箱(1)的深度方向的中部和反應箱(2)的底部;

  所述蠕動泵(4)連接進水管(7),所述進水管(7)由曝氣箱(1)的一側底部進入,在該曝氣箱(1)的另一側的頂部設置出水口,在反應箱(2)的一側的頂部設置入水口并在其另一側的頂部設置出水口,在植物吸收箱(3)的一側的頂部設置入水口并在其另一側的底部設置出水管(8);所述曝氣箱(1)的出水口與反應箱(2)的入水口通過污水通道相連接;所述反應箱(2)的出水口與植物吸收箱(3)的入水口通過污水通道相連接;

  所述懸浮框(6)的框內放入等體積的彈性立體填料(12)并固定于反應箱(2)的深度方向的中部,所述反應箱(2)內按一定比例放入微生物菌劑(10)和促生劑(11)。

  2.根據權利要求1所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:所用微生物菌劑(10)為土著菌劑,該土著菌劑由目標黑臭水體中富集培養硝化菌、光合菌、酵母菌、放線菌后,體積比按3:3:3:4比例配制而成。

  3.根據權利要求2所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:微生物菌劑(10)的投加量根據反應箱(2)內的污水體積確定,投加量為45~55ml/L。

  4.根據權利要求1至3任一項所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:所用促生劑(11)為生物促生劑BE,其投加量根據反應箱(2)內的污水體積確定,投加量為27~33ml/m3。

  5.根據權利要求4所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:所用植物(13)栽種量根據植物吸收箱(3)的水面面積確定,栽種量為2~4kg/m2。

  6.根據權利要求5所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:所述植物(13)為挺水植物水花生。

  7.根據權利要求4所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:所述曝氣箱(1)與反應箱(2)之間、反應箱(2)與植物吸收箱(3)均設有海拔高度差并能夠使得出水為自流出水。

  8.根據權利要求4所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,其特征在于:所述反應箱(2)內設置兩個懸浮框(6)。

  9.一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的方法,其特征在于包括以下步驟:

  A.將重度黑臭水經蠕動泵作用由進水管進入反應箱,反應箱內按一定比例加入微生物菌劑和生物促生劑BE,放入懸浮框,框內放入等體積的彈性立體填料,并固定于反應箱中部,使其完全浸入水中;植物吸收箱中以一定比例栽入水生植物;

  B.啟動裝置控制進水流量計及曝氣量,進水流量為0.8~2.3L/h,曝氣量為0.2~0.6m3/h;使得水力停留時間為18h-36h且水體溶解氧含量為4mg/L,整個裝置呈持續進出水流動狀態;

  C.通過蠕動泵流量計控制重度黑臭水從曝氣箱進入反應箱的體積,及在凈化系統的停留時間;待植物吸收箱出水水質符合NH3-N含量為不大于0.26mg/L、TP含量為不大于0.27mg/L、COD含量為不大于37.2mg/L要求時出水;此過程需要18-36小時。

  10.根據權利要求9所述的利用組合生物技術凈化黑臭水體的方法,其特征在于:按50ml/L的比例加入微生物菌劑10ml,按30ml/m3的比例加入生物促生劑BE,放入長寬高分別為15cm、4cm及10cm的兩個懸浮框;根據植物吸收箱中水面面積以2~4kg/m2栽入挺水植物水花生。

  說明書

  一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置及方法

  技術領域

  本發明涉及污水處理領域,尤其是涉及一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置及方法。

  背景技術

  城市水體是城市居民生活的命脈,對城市的景觀生態和經濟發展起著至關重要的作用。然而,隨著城市化和工業化進程的加快,大量工業廢水和生活污水的直接排放,引起了水體的富營養化,甚至導致水體發黑發臭,最終形成黑臭水體。黑臭現象是水體污染極其嚴重的表現,它是一種生物化學現象,其過程為當外源性有機污染物在好氧微生物的生化作用下,消耗了水體的溶氧,造成水體缺氧,致使厭氧微生物大量繁殖,與此同時,分解有機物產生大量惡臭氣體如H2S、氨、硫醇等逸出水面進入大氣形成惡臭,其中致臭物質主要包括H2S和揮發性有機硫化物,同時水中形成FeS、MnS等黑色物質,致使水體黑臭。

  當前,城市河流污染嚴重,許多河流黑臭問題嚴重,水體生態系統結構嚴重失衡。為此,國務院于2015年發布了《水污染防治行動計劃》,其中對黑臭水體問題提出明確要求,到2020年,我國地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內;到2030年,城市建成區黑臭水體總體得到消除。然而,據多方報道,目前我國關于黑臭河道治理工作的進展并不樂觀。

  由于城市河流集雨面積小,水體自凈能力差,在水質較差情況下,如何去除污染物NH3-N,如何提高溶解氧、氧化還原電位、透明度是治理黑臭水體中的難點。當前黑臭水體常用凈化方法有物理法(底泥清淤疏浚、引水沖稀和人工曝氣等),化學法(投加鋁鹽,硝酸鹽和過氧化氫等)和生物學法(水生植物凈化,微生物強化和外源微生物等)。這些方法可以較明顯地改善黑臭水體水質,但仍然存在諸多不足。物理方法通常伴隨著高成本,效率低和二次污染等問題。如黑臭水體清淤的底泥需進行底泥處理,人工曝氣使更多的污染物從沉積物釋放進入水中。此外,使用化學方法也存在許多問題。如使用鋁鹽凈化時對水生生物有毒,使用硝酸鹽會增加上覆水硝酸鹽氮的濃度,使用過氧化氫具有危險性和不穩定性。而生物法具有效率高,成本低,無二次污染等優點已被許多國家廣泛應用。

  目前,生物法修復黑臭水體通常采用菌劑+促生劑、曝氣+植物、菌劑+曝氣等簡單的組合技術,此類簡單組合技術修復黑臭水體存在修復周期長、修復效果可持續性低等問題。曝氣+菌劑+促生劑+填料+植物的系統組合生物技術法可通過最大限度提高功能微生物多樣性和生物量,使污染物去除速率顯著提高,進而縮短修復時間,該技術具有成本低、效果好、技術要求低、環境負效應小、持續性強、可應用范圍廣等特點。因此組合生物技術在黑臭水體治理方面具有重要應用價值。

  發明內容

  本發明的目的是提供一種簡單易行、成本低、可操作性強、無二次污染的治理黑臭水體的裝置及方法,其主要作用是通過提高微生物多樣性及生物量,來提高NH3-N、TP、COD等污染物的去除效率,從而達到凈化黑臭水體的目的。

  為實現上述目的,本發明的裝置,包括曝氣箱、反應箱、植物吸收箱、蠕動泵、充氣泵、懸浮筐、進水管、出水管和納米曝氣管,所述曝氣箱、反應箱和植物吸收箱用來盛裝并處理污水。且需在反應箱中投加微生物菌劑、促生劑、填料,植物吸收箱中栽種植物,該工藝可高效去除NH3-N、TP、COD,并提高水體溶解氧、氧化還原電位及透明度,從而達到凈化黑臭水體的效果。

  本發明的目的通過以下技術方案來實現。

  一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的裝置,包括曝氣箱、反應箱、植物吸收箱、蠕動泵、充氣泵、懸浮筐、進水管、出水管和納米曝氣管;其特征在于:

  所述充氣泵連接納米曝氣管,所述納米曝氣管分別設置在曝氣箱的深度方向的中部和反應箱的底部;

  所述蠕動泵連接進水管,所述進水管由曝氣箱的一側底部進入,在該曝氣箱的另一側的頂部設置出水口,在反應箱的一側的頂部設置入水口并在其另一側的頂部設置出水口,在植物吸收箱的一側的頂部設置入水口并在其另一側的底部設置出水管;所述曝氣箱的出水口與反應箱的入水口通過污水通道相連接;所述反應箱的出水口與植物吸收箱的入水口通過污水通道相連接;

  所述懸浮框的框內放入等體積的彈性立體填料并固定于反應箱的深度方向的中部,所述反應箱內按一定比例放入微生物菌劑和促生劑。

  所用微生物菌劑為土著菌劑,該土著菌劑由目標黑臭水體中富集培養硝化菌、光合菌、酵母菌、放線菌后,體積比按3:3:3:4比例配制而成。

  微生物菌劑的投加量根據反應箱內的污水體積確定,投加量為45~55ml/L。

  所用促生劑為生物促生劑BE,其投加量根據反應箱內的污水體積確定,投加量為27~33ml/m3。

  所用植物栽種量根據植物吸收箱的水面面積確定,栽種量為2~4kg/m2。

  所述植物為挺水植物水花生。

  所述曝氣箱與反應箱之間、反應箱與植物吸收箱均設有海拔高度差并能夠使出水為自流出水。

  所述反應箱內設置兩個懸浮框。

  一種利用組合生物技術凈化黑臭水體的方法,其特征在于包括以下步驟:

  A.將重度黑臭水經蠕動泵作用由進水管進入反應箱,反應箱內按一定比例加入微生物菌劑和生物促生劑BE,放入懸浮框,框內放入等體積的彈性立體填料,并固定于反應箱中部,使其完全浸入水中;植物吸收箱中以一定比例栽入水生植物;

  B.啟動裝置控制進水流量計及曝氣量,進水流量為0.8~2.3L/h,曝氣量為0.2~0.6m3/h。使得水力停留時間為18h且水體溶解氧含量為4mg/L,整個裝置呈持續進出水流動狀態;

  C.通過蠕動泵流量計控制重度黑臭水從曝氣箱進入反應箱的體積,及在凈化系統的停留時間。待出水水質符合NH3-N含量為不大于0.26mg/L、TP含量為不大于0.27mg/L、COD含量為不大于37.2mg/L要求時出水。此過程需要18-36小時。

  優選地,按50ml/L的比例加入微生物菌劑10ml,按30ml/m3的比例加入生物促生劑BE,放入長寬高分別為15cm、4cm及10cm的兩個懸浮框;植物吸收箱中根據植物吸收箱的水面面積以2-4kg/m2栽入挺水植物水花生。

  曝氣裝置迅速為黑臭水體提供溶解氧,改善黑臭水體厭氧和缺氧狀態,并為后期投加的微生物的生長繁殖提供較佳的環境。微生物菌劑加入水體中,使得微生物多樣性及生物量迅速提高,從而提高污染物去除效率。生物促生劑BE是一種集有機酸、緩沖劑、酶、營養物質和能量于一體的尖端科學配方,富含微生物所必需的細胞分裂素、維生素和微量元素。在黑臭水體處理過程中加入少量BE,可促進微生物的新陳代謝,促使微生物在較差環境中快速大量地生長,提高微生物的多樣性及生物量,從而提高降解污染物的效率,改善黑臭水體處理效果。彈性立體填料投入水體中,為微生物的生長繁殖提供附著點,黑臭水體在不斷與填料接觸過程中,形成一層生物膜。彈性立體填料有效區域內能立體全方位均勻舒展滿布生物膜,使氣、水、生物膜得到充分混滲接觸交換,生物膜不僅能均勻地著床在每一根絲條上,保持良好的活性和空隙可變性,而且能在運行過程中獲得愈來愈大的比表面積,使得微生物多樣性及生物量進一步提高,從而使污染物去除效率隨之提高。水花生栽入黑臭水體中,可吸收黑臭水體中殘余的NH3-N、TP、COD等污染物,使水體修復效果更佳。

  本發明以生物修復技術為核心,通過改善水體厭氧缺氧環境、增加水體微生物多樣性及生物量,來提高污染物去除能力,恢復水生生態系統,從而恢復水體自凈能力。本技術較傳統技術具有以下優點:

  1、裝置組裝、拆卸技術要求低,可操作性、可移動性強;

  2、設備運行管理要求低,維護成本低;

  3、設備主采用生物法凈化水體,環境負效應低、無二次污染風險、成本低;

  4、設備凈化后出水穩定,避免黑臭現象反彈,徹底解決水體污染問題;(發明人鄒平;王海珊;許瑞;艾賢思琪)

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