專利名稱：低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下保持生物濾池生態(tài)穩(wěn)定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理工程領(lǐng)域，涉及一種低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下，生物濾池當(dāng) 中微生物生態(tài)穩(wěn)定的保持方法。
背景技術(shù)：
水資源缺乏和水域污染己成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素之一，《2006年中 國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》中指出2006年全國(guó)地表水總體水質(zhì)屬中度污染，在國(guó)家 環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)(簡(jiǎn)稱國(guó)控網(wǎng))實(shí)際監(jiān)測(cè)的745個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面中近60%以上 的水質(zhì)降為IV類以下,已完全失去作為飲用水水源的功能，163個(gè)城市的地下 水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地下水水質(zhì)以良好 較差為主。在當(dāng)前 水質(zhì)型水資源嚴(yán)重短缺的形勢(shì)下,微污染水源水仍將是重要水源。生物濾池作 為一種處理微污染飲用水源和污水深度處理的手段，其工作原理是利用濾池 內(nèi)部附著生長(zhǎng)在濾料表面的生物膜吸收水中的有機(jī)物、氮、磷、鐵、錳等營(yíng) 養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行新陳代謝,被濾層截留去除，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，其集生物膜的 氧化降解和濾層截留效能于一體，在國(guó)際上受到了廣泛應(yīng)用。
生物濾池中微生物的生物氧化降解作用是生物濾池工作的核心，因此生 物濾池中生態(tài)穩(wěn)定的保持，對(duì)于生物濾池高效、穩(wěn)定得運(yùn)行具有至關(guān)重要的 作用。而對(duì)于微污染水或污水深度處理的原水來(lái)說(shuō)，其超標(biāo)的水質(zhì)指標(biāo)一般 多為氮、磷、鐵、錳和部分有機(jī)物，其含量對(duì)于微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)量來(lái)說(shuō)是相對(duì)較低的，即此時(shí)生物濾池中微生物所處的生長(zhǎng)環(huán)境多為低營(yíng) 養(yǎng)基質(zhì)環(huán)境。在這種條件下，微生物的生長(zhǎng)、增殖和正常的新陳代謝功能會(huì) 受到一定的制約，從而在整個(gè)生物處理過(guò)程中，不能正常、高效得發(fā)揮其生 物氧化降解功能。因此，如何在低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下，保持生物濾池中的生態(tài) 穩(wěn)定是生物濾池正常運(yùn)行的保障。目前，國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有與此相關(guān)的參考資料 和工程技術(shù)的報(bào)道。
目前利用生物濾池處理微污染飲用水源的工藝流程如附圖1所示，原水1 經(jīng)混凝池2混合絮凝后進(jìn)入沉淀池3，沉淀池3的出水進(jìn)入生物濾池4，濾后 水進(jìn)入消毒池5，消毒池5的出水進(jìn)入清水池6，其中沉淀池的排出污泥7進(jìn) 入污泥處理構(gòu)筑物8進(jìn)行污泥處理。目前利用生物濾池進(jìn)行污水深度處理的工藝流程如圖2所示，污水經(jīng)過(guò) 二級(jí)處理單元11的出水12進(jìn)入生物濾池4，濾后水進(jìn)入消毒池5，消毒池5 的出水進(jìn)入清水池6，其中二級(jí)處理單元中的排出污泥進(jìn)入污泥處理構(gòu)筑物8。
由于在生物濾池的工作周期中，隨著污染物被氧化降解和微生物的衰亡, 會(huì)有大量氧化降解的污染物和微生物的遺體截留在濾層當(dāng)中，當(dāng)截留量達(dá)到 一定程度時(shí)，濾料間隙被堵塞，導(dǎo)致濾池產(chǎn)水量降低，出水水質(zhì)惡化，因此 在生物濾池工作一定時(shí)間后，需要對(duì)其進(jìn)行反沖洗。目前利用生物濾池處理 微污染地下水源傳統(tǒng)的反沖洗工藝出水一般是直接回流至沉淀池，如圖l所 示反沖洗進(jìn)水9從生物濾池4的下層進(jìn)入，反沖洗出水10從生物濾池4的 上層流出進(jìn)入沉淀池3。利用生物濾池進(jìn)行污水深度處理的反沖洗工藝一般是 直接回流至污水二級(jí)處理單元ll。如圖2所示反沖洗進(jìn)水9從生物濾池4 的下層進(jìn)入，反沖洗出水10從生物濾池4的上層流出進(jìn)入污水二級(jí)處理單元 11。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種在低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的條件下，保持生物濾池中 生態(tài)穩(wěn)定的方法。通過(guò)實(shí)踐運(yùn)行證明，在利用生物濾池處理微污染飲用水源 和污水深度處理即在低營(yíng)養(yǎng)機(jī)制條件下，該方法可以保持濾池中微生物生態(tài) 系統(tǒng)的穩(wěn)定。
基于背景技術(shù)中所闡述的傳統(tǒng)利用生物濾池處理微污染飲用水源和進(jìn)行 污水深度處理的工藝流程，本發(fā)明提供一種不同于傳統(tǒng)生物濾池反沖洗水的 處理方式。本發(fā)明將反沖洗水收集并沉淀，其中在沉淀后的上清液中包含了 部分溶解態(tài)的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和大量的細(xì)菌細(xì)胞，下層沉淀中包含了固態(tài)的 有機(jī)物、無(wú)機(jī)物以及部分微生物，根據(jù)原水水質(zhì)和生物濾池內(nèi)部細(xì)菌數(shù)量的 變化以及反沖洗出水的水質(zhì)，將上清液和沉淀物全部或部分回流至生物濾池， 利用這部分有機(jī)和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)重新作為生物濾池中微生物生長(zhǎng)、增殖和 新陳代謝所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)流失的部分活性細(xì)菌又回流至生物濾池， 重新增殖、氧化。
本發(fā)明提供的低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下保持生物濾池生態(tài)穩(wěn)定的方法，其特征 在于設(shè)置沉淀裝置13，將生物濾池4工作周期中反沖洗階段的反沖洗出水
10收集并沉淀，通過(guò)設(shè)置回流管15將其含有大量活性細(xì)菌和溶解性營(yíng)養(yǎng)元素 的上清液14全部回流至生物濾池4，下層含有不溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的沉淀16全部 或部分回流至生物濾池4，被生物濾池4當(dāng)中的大量存在的微生物重新利用。本發(fā)明處理微污染飲用水源的流程如圖3所示，原水1經(jīng)混凝池2混合 絮凝后進(jìn)入沉淀池3，沉淀池3的出水進(jìn)入生物濾池4，濾后水進(jìn)入消毒池5， 消毒池5的出水進(jìn)入清水池6，其中沉淀池的排出污泥7進(jìn)入污泥處理構(gòu)筑物 8，進(jìn)行污泥處理；生物濾池的反沖洗進(jìn)水9從生物濾池4的下層進(jìn)入，反沖 洗出水10從生物濾池4的上層流出進(jìn)入沉淀裝置13，在沉淀分層后，將上清 液14經(jīng)回流管15全部回流至生物濾池4，下層沉淀16全部或部分經(jīng)回流管 15至生物濾池4，被微生物所重新利用，部分沉淀排出進(jìn)入污泥處理構(gòu)筑物8。
本發(fā)明進(jìn)行污水深度處理的流程如圖4所示，污水二級(jí)處理單元ll的出 水12，進(jìn)入生物濾池4，濾后水進(jìn)入消毒池5，消毒池5的出水進(jìn)入清水池6， 生物濾池的反沖洗進(jìn)水9從生物濾池4的下層進(jìn)入，反沖洗出水10從生物濾 池4的上層流出進(jìn)入沉淀裝置13，在沉淀分層后，將上清液14經(jīng)回流管15 全部回流至生物濾池4，下層沉淀16全部或部分經(jīng)回流管15至生物濾池4， 被微生物所重新利用，部分沉淀排出進(jìn)入污泥處理構(gòu)筑物8。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、在不改變現(xiàn)有生物濾池結(jié)構(gòu)的情況下，將反沖洗水和 沉淀污泥部分回流至生物濾池，既補(bǔ)充生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，又降低 了額外連續(xù)投加營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的成本；2、將反沖洗水和污泥回流，降低了污泥處 理的負(fù)荷，減少了污泥外排對(duì)環(huán)境造成的影響；3、在操作方便，簡(jiǎn)單可行的 前提下，保持了低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下，生物濾池內(nèi)部微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定， 從而保障了生物濾池的運(yùn)行效果。


圖1為傳統(tǒng)的生物濾池處理微污染飲用水源工藝流程 圖2為傳統(tǒng)的生物濾池進(jìn)行污水深度處理工藝流程 圖3為本發(fā)明的生物濾池處理微污染飲用水源工藝流程 圖4為本發(fā)明的生物濾池進(jìn)行污水深度處理工藝流程
具體實(shí)施例方式
在北京工業(yè)大學(xué)北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中利用生 物濾池處理模擬含鐵、含錳的地下水，所配原水中含F(xiàn)e2+: 0.1 0.3mg/l， Mn2+: l 1.5mg/l， TN《6mg/1， TC《45mg/1，處理水量0.25mVh。所配原水水質(zhì) 對(duì)于除鐵除錳生物濾池中的微生物生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)屬于低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)環(huán)境，不能滿足 微生物的正常生理代謝，采用本發(fā)明的方法將生物濾池的反沖洗水和沉淀物 回流至生物濾池，以補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，運(yùn)行近四年來(lái)，出水 鐵、錳含量均為痕量，滿足國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)中鐵含量低于0.1mg/l和錳含量低于0.05 mg/1的水質(zhì)要求。在生物濾池接種初期，其內(nèi)部的細(xì)菌數(shù)量約在 10Vfu/ml左右，在經(jīng)過(guò)了大約2 3天的適應(yīng)期后，細(xì)菌開始大量增殖。此時(shí) 由于原水中的營(yíng)養(yǎng)元素含量較低，難以滿足生物濾池中微生物增殖的需求， 所以在接種培養(yǎng)初期，采用階段性外加碳源和氮源以滿足細(xì)菌增殖所需營(yíng)養(yǎng) 基質(zhì)，并檢測(cè)生物濾池內(nèi)部細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)。當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到108 109cfU/ml 即細(xì)菌的數(shù)量達(dá)到穩(wěn)定后，停止外加營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，維持濾池正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將反沖 洗階段的出水收集，全部回流至生物濾池，供培養(yǎng)初期細(xì)菌增殖需要；由于 采用的是實(shí)驗(yàn)室配制的模擬原水，水質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，所以反沖洗出水在全 部回流2 3個(gè)正常工作周期后，改為反沖洗出水上清液全部回流，底層沉淀 30 40%回流即可保持生物濾池內(nèi)部細(xì)菌生態(tài)的穩(wěn)定，即保證了出水水質(zhì)穩(wěn) 定，鐵、錳含量的達(dá)標(biāo)。因此，在模擬的地下水低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下，運(yùn)行的 實(shí)例結(jié)果表明通過(guò)采用本發(fā)明方法，很好得保持了地下水除鐵除錳生物濾 池中微生物的生態(tài)穩(wěn)定，從而保障了出水水質(zhì)。
權(quán)利要求
1. 低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下保持生物濾池生態(tài)穩(wěn)定的方法，其特征在于將生物濾池(4)工作周期中反沖洗階段的反沖洗出水(10)收集并沉淀，將其含有大量活性細(xì)菌和溶解性營(yíng)養(yǎng)元素的上清液(14全部)回流至生物濾池(4)，下層含有不溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的沉淀(16)全部或部分回流至生物濾池(4)，被生物濾池(4)當(dāng)中的大量存在的微生物重新利用。
全文摘要
低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下保持生物濾池生態(tài)穩(wěn)定的方法屬于水處理工程領(lǐng)域。目前利用生物濾池處理微污染地下水源傳統(tǒng)的反沖洗工藝出水一般是直接回流至沉淀池。該方法根據(jù)原水水質(zhì)和生物濾池內(nèi)部細(xì)菌數(shù)量的變化以及反沖洗出水的水質(zhì)，將生物濾池工作周期中反沖洗階段的反沖洗出水收集并沉淀，將其含有大量活性細(xì)菌和溶解性營(yíng)養(yǎng)元素的上清液回流至生物濾池，下層含有不溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的沉淀全部或部分回流至生物濾池，被生物濾池當(dāng)中的大量存在的微生物重新利用，從而補(bǔ)充在低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下，微生物生長(zhǎng)、增殖和新陳代謝所必需的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，維持生物濾池當(dāng)中的生態(tài)穩(wěn)定。該方法操作方便，保持了低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)條件下，生物濾池內(nèi)部微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C02F3/02GK101302055SQ200810105409
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者宋立新, 杰 張, 朱曉輝, 宏 楊, 楊佳麗, 段曉東, 熊曉麗, 賈運(yùn)智 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)