專利名稱：利用蚯蚓去除水體中藻類的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
利用蚯蚓去除水體中藻類的方法，涉及一種水體除藻方法。具體采用蚯蟲引生 物濾池處理水體中的藻類。
背景技術(shù)：
經(jīng)過多年發(fā)展，目前已有多種除藻技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐?，F(xiàn)有的除藻技術(shù)主要分 為機(jī)械除藻技術(shù)、化學(xué)除藻技術(shù)和生物學(xué)除藻技術(shù)。
機(jī)械除藻技術(shù)是利用微生物過濾、聲波、各種射線、紫外線、電子線、電場、 氣浮等物理學(xué)方法，對(duì)藻類進(jìn)行滅殺或抑制技術(shù)。如國內(nèi)有用高頻電子工業(yè)磁化 設(shè)備、電子處理器等設(shè)備用于水體藻類的控制和滅殺。物理處理設(shè)備相對(duì)簡單、 維護(hù)操作簡單、壽命長、運(yùn)行費(fèi)用較低、對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染，但缺點(diǎn)是能耗高， 設(shè)備購置和運(yùn)行成本大。
化學(xué)除藻技術(shù)是目前國內(nèi)外使用最多、也是最為成熟的殺藻技術(shù)。因其發(fā)展 史較長，技術(shù)相對(duì)比較完善。這類技術(shù)是利用化學(xué)藥劑對(duì)藻類進(jìn)行殺除。目前己 合成和篩選出的殺藻劑有松香胺類、三連氮衍生物、有機(jī)酸、醛、酮等有機(jī)物， 銅鹽(硫酸銅、氧化銅)、高錳酸鉀、磷的沉淀劑等無機(jī)物。其中應(yīng)用最廣泛的 是硫酸銅，用鐵鹽、鋁鹽作增效劑，可以提高硫酸銅的除藻效果。化學(xué)法的主要 優(yōu)點(diǎn)是操作簡便， 一次性使用成本低，缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。
生物除藻技術(shù)是利用藻類的捕食者如原生動(dòng)物、藻類生長的抑制物如藻類病 原菌或者是利用lt生物的氧化分解作用來殺滅藻類。使用這些生物控藻，不會(huì)像 營養(yǎng)鹽控制和"生物操縱"那樣對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生根本的改變，但是其缺點(diǎn)是 只適合在水華發(fā)生初期使用，短期內(nèi)能控制藻類生物量或者阻止藻類大量繁殖， 而對(duì)于已富營養(yǎng)化水體卻處理效果不佳。
許多水處理的傳統(tǒng)工藝也被用于藻類的去除，如移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器、陶粒 生物濾池、臭氧一生物活性碳工藝、揚(yáng)水曝氣/生物接觸氧化工藝等，這些工藝 和反應(yīng)器的除藻機(jī)理多依賴于以下幾種作用生物膜的吸附、附著，微生物的氧 化分解，填料的生物絮凝與機(jī)械截留，原生動(dòng)物的捕食，脫落生物膜的生物絮凝、沉淀。屬于機(jī)械除藻與生物除藻相結(jié)合的范疇。這些工藝具有不產(chǎn)生二次污染， 在藻類數(shù)量較少時(shí)能達(dá)到很好的去除效果的有點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是對(duì)于藻類大量增殖 的水體，使用這些工藝易引起反應(yīng)器堵塞、處理效果差的缺點(diǎn)。
蚯蚓生物濾池(VBF)最早是由法國農(nóng)業(yè)科學(xué)院士土壤動(dòng)物生態(tài)學(xué)家于1995 年設(shè)計(jì)而成，最早用于污水處理，它是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上引入包含有特定 蚯蚓種類的有機(jī)分解處理層。由于蚯蚓具有吞食有機(jī)物質(zhì)，提高土壤通透性(透 水，通氣)和與微生物協(xié)同作用促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的降解等生態(tài)學(xué)功能，因此，可以 提高濾料的空隙率，促進(jìn)污水中有機(jī)質(zhì)的降解，并清除濾池中可能出現(xiàn)的堵塞現(xiàn) 象，從而提高濾池的處理能力和處理效率。蚯蚓過濾分解層的引入，不僅提高了 污水中有機(jī)污染物的分解處理效率，而且還克服了普通生物濾池運(yùn)行中容易堵塞 這一嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，已有用蚯蚓生物濾池來處理污水和污泥的技 術(shù)，如中國專利電請(qǐng)?zhí)?001/00115433.8,專利名稱為生活污水的微生物一蚯 蚓生態(tài)濾池水處理系統(tǒng)，該專利自述為采用符合生態(tài)學(xué)組成食物鏈聯(lián)結(jié)的微生 物一蚯頓生態(tài)濾池，在相同面積負(fù)荷下整個(gè)污水處理系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)簡化，并且 產(chǎn)生了更好的環(huán)境效應(yīng)和處理效果。中國專利號(hào)200810042365.5，專利名稱為-利用蚯頓生物濾池處理城鎮(zhèn)污水廠剩余污泥的方法則是蚯蚓生物濾池用于污泥 處理技術(shù)的代表。本發(fā)明是利用蚯頓對(duì)藻類及生物膜的攝食特性來除藻的。目前 尚未有蚯蚓生物濾池應(yīng)用于藻類去除方面的報(bào)道或消息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單，處理成本低廉，能直接處理水體中的藻 類的處理方法，經(jīng)過本發(fā)明后的景觀水體出水中藻類取得了很好的去除效果。
生態(tài)學(xué)認(rèn)為系統(tǒng)食物鏈越長，能量損失就越多，可用于生物體合成的能量就 越少。本發(fā)明采用現(xiàn)代生態(tài)設(shè)計(jì)理念，延長和擴(kuò)展了普通生物濾池的微生物代謝 鏈，在生物濾池中引入赤子愛勝蚓，通過人工強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)富集與擴(kuò)散、合成與 分解、拮抗與協(xié)同等多種自然調(diào)控作用，在蚯蚓和微生物的協(xié)同作用下，通過控 制進(jìn)水條件，使得出水的藻類濃度大大降低。在此系統(tǒng)中，微生物在濾料顆粒表 面形成生物膜，對(duì)藻類進(jìn)行氧化分解作用，而濾床中的蚯蚓既可以藻類為食料， 同時(shí)又吞食生物膜，利用自身豐富的消化酶系統(tǒng)將藻類迅速分解，轉(zhuǎn)化成自身和其他生物量易于利用的營養(yǎng)物質(zhì)及少量的排泄物，達(dá)到對(duì)藻類進(jìn)行去除的效果。
具體實(shí)施步驟如下
第一步，藻類預(yù)處理
將含藻類水體閑置2-3日，至水體中藻類呈現(xiàn)腐爛狀態(tài)，以增強(qiáng)蚯蚓對(duì)藻類 的適口性?？刂坪逅w的藻密度在10S個(gè)/L以內(nèi)。
第二步，搭建生物濾池和接種蚯蚓
將傳統(tǒng)生物濾池作為蚯蚓生物濾池，該濾池分為布水區(qū)、填料區(qū)和排水區(qū)三
個(gè)部分。布水區(qū)內(nèi)設(shè)有布水器連續(xù)布水。填料區(qū)分一層為3-5mm小陶粒，在 裝填陶粒同時(shí)，將蚯蚓均勻接種在陶粒中，濾池投加的蚯蚓為赤子愛勝蚓，濾池 初始投加蚯蚓是按10"個(gè)藻/ (kg蚯頓.d)進(jìn)行，每條蚯蚓重約0.3g。填料區(qū)底 板開孔，孔洞分布均勻，孔徑為2mm，含藻水體流經(jīng)填料區(qū)后通過孔洞出流， 進(jìn)入濾池下方的沉淀池。
第三步，對(duì)蚯蚓生物濾池進(jìn)行馴化
根據(jù)出水水質(zhì)情況，進(jìn)水水力負(fù)荷可由2m3/ (m"濾料.d)逐步提升到5m3/ (m2濾料.d)，將水泵入第二步構(gòu)建的蚯蚓生物濾池，30-40天之后觀察濾池周 圍蚯蟲引逃逸情況，蚯蚓逃逸現(xiàn)象消失說明蚯蚓已適應(yīng)濾池環(huán)境及所給食料。 第四步，用蚯頓生物濾池處理水體中的藻類
蚯頓生物濾料馴化結(jié)束之后，將第一步進(jìn)行預(yù)處理的含藻類水體用蠕動(dòng)泵連 續(xù)對(duì)蚯頓生物濾池布水，藻類在蚯頓作用下被消化。對(duì)出水進(jìn)行測定，藻類葉綠 素a去除率為60%_80%。 .
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
1. 由于蚯蚓生物濾池中引進(jìn)了蚯蚓，延長和擴(kuò)展了濾池中原有的微生 物代謝鏈，與濾池中的微生物協(xié)同作用促進(jìn)藻類的降解，通過水力負(fù)荷等的控制， 快速達(dá)到高藻類去除率的效果。因此具有工藝流程簡單，處理效果明顯的特點(diǎn)。
2. 與現(xiàn)有的機(jī)械除藻技術(shù)相比，設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行管理要 求低；與化學(xué)除藻技術(shù)相比，具有不產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn)；與生物除藻技術(shù)相比， 具有對(duì)高藻類濃度的水體處理效果良好的優(yōu)點(diǎn)。
3. 由于蚯頓在濾池內(nèi)的活動(dòng)，使得濾料之間的孔隙不容易被藻類殘留
物堵塞，因此蚯蚓生物濾池能長期連續(xù)地工作。
4. 主要耗電設(shè)備僅為進(jìn)水提升泵，充分發(fā)揮蚯蚓等人工生態(tài)系統(tǒng)富集 與擴(kuò)散、合成與分解、拮抗與協(xié)同等多種自然調(diào)控作用，因此與機(jī)械除藻工藝 相比，有能量轉(zhuǎn)換率和資源利用率高，可大幅度節(jié)省能耗等優(yōu)點(diǎn)。
5. 產(chǎn)生的蚓糞是一種營養(yǎng)豐富的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，是優(yōu)良的土壤改良劑。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
請(qǐng)參閱圖l。第一步，藻類預(yù)處理。將含藻類水體閑置2天，至水體中藻類 呈現(xiàn)腐爛狀態(tài)，以增強(qiáng)蚯蚓對(duì)藻類的適口性?？刂坪逅w的藻密度在10S個(gè)/L 以內(nèi)。
第二步，搭建蚯蚓生物濾池和接種蚯蚓。進(jìn)同濟(jì)大學(xué)三好塢景觀水體，測得 水體葉綠素濃度為40u g/L水左右，VSS為19mg/L左右。進(jìn)水流量為0.16m3/d。 蚯蚓生物濾池采用.敞口的圓柱狀濾池，可形成自然通風(fēng)。濾池直徑30cm，總高 度為40cm,頂部10cm為布水區(qū)，布水區(qū)內(nèi)設(shè)有傳統(tǒng)的布水器，進(jìn)行連續(xù)布水， 布水區(qū)下方為填料區(qū)，有效高度為30cm，采用直徑為3-5mm的小陶粒，可增大 藻類截留面積。所選陶粒為江西省全興化工填料有限公司生產(chǎn)，是頁巖輕質(zhì)球形 陶粒，材質(zhì)輕，硬度大，耐風(fēng)化，耐水蝕，且其表面粗糙，微孔結(jié)構(gòu)豐富，比表 面積大、吸附能力強(qiáng)，適合微生物生長，其物理、化學(xué)性質(zhì)均適用于該濾池。濾 池投加的蚯頓為赤子愛勝衂，正蚓科，愛勝頓屬，俗稱紅蚯蚓，屬于糞蚯蚓類， 個(gè)體較小，體長40-150mm，體寬3-5mm,體節(jié)80-110節(jié)。體色多樣，有紅、紫、 暗紅、淡紅色等，多為紫紅色。濾池初始投加蚯蚓約200條。蚯蚓生物濾池底部 為排水區(qū)，濾池隔板上開孔，孔洞分布均勻，孔徑為2mm，含藻水體流經(jīng)填料 區(qū)后經(jīng)孔洞流出，進(jìn)入濾池下方的沉淀池。
第三步，蚯頓生物濾池啟動(dòng)和馴化。初始運(yùn)行的一個(gè)月時(shí)間為馴化期，根據(jù) 出水水質(zhì)情況，進(jìn)水水力負(fù)荷由2m3/ (r^濾料,d)提升到5m3/ (n^濾料.d)，將 水逐步泵入第二步構(gòu)建的蚯蚓生物濾池，30-40天之后觀察濾池周圍蚯蚓逃逸情 況，蚯蚓逃逸現(xiàn)象消失說明蚯蚓己適應(yīng)濾池環(huán)境及所給食料，反應(yīng)器連續(xù)布水，所測葉綠素去除率為60%-80%。
第四步，用蚯蚓生物濾池處理水體中的藻類。將第一步進(jìn)行預(yù)處理的含藻類 水體用蠕動(dòng)泵連續(xù)對(duì)蚯蚓生物濾池布水，藻類在蚯蚓作用下被消化。對(duì)出水進(jìn)行 測定，藻類葉綠素a去除率為60%-80%。
權(quán)利要求
1.利用蚯蚓去除水體中藻類的方法，其特征在于第一步，藻類預(yù)處理將藻密度低于108個(gè)/L水的含藻水泵入藻類閑置池中，閑置2-3日，使水中藻類達(dá)到腐爛的狀態(tài)，以增強(qiáng)蚯蚓對(duì)藻類的適口性；第二步，構(gòu)建蚯蚓生物濾池和接種蚯蚓將蚯蚓生物濾池自上而下分為布水區(qū)、填料區(qū)和排水區(qū)三部分；布水區(qū)內(nèi)設(shè)有布水器，以便連續(xù)布灑含藻水；填料區(qū)底部設(shè)有與蚯蚓生物濾池的池壁固結(jié)的隔板，隔板上開設(shè)均勻的通孔，通孔的孔徑為2mm；填料區(qū)裝填直徑為3-5mm陶粒，高度為30-50cm，隔板下為排水區(qū)；排水區(qū)中部有出水管，底部為沉淀池在裝填陶粒的同時(shí)，將蚯蚓均勻接種在陶粒中，蚯蚓接種密度按1011個(gè)藻/(kg蚯蚓.d)，蚯蚓為赤子愛勝蚓，每條蚯蚓重約0.3g；第三步，對(duì)蚯蚓生物濾池中的蚯蚓進(jìn)行馴化根據(jù)出水水質(zhì)情況，進(jìn)水水力負(fù)荷由可由2m3/(m2濾料.d)逐步提升到5m3/(m2濾料.d)。將水泵入第二步構(gòu)建的蚯蚓生物濾池，30-40天后觀察蚯蚓生物濾池周圍蚯蚓逃逸的情況，蚯蚓逃逸現(xiàn)象消失說明蚯蚓逐步適應(yīng)了濾池環(huán)境；第四步，用蚯蚓生物濾池處理含藻水體蚯蚓生物濾池馴化結(jié)束后，將第一步預(yù)處理的含藻水體用泵連續(xù)對(duì)蚯蚓生物濾池進(jìn)行進(jìn)水。含藻水體流經(jīng)濾料時(shí)，水中的藻類被蚯蚓吞食，再由隔板上的孔洞流出，進(jìn)入濾池下方的沉淀池，經(jīng)對(duì)沉淀池的出水測定，葉綠素的去除率達(dá)到60％-80％，沉淀池底部的泥，經(jīng)脫水后得到與蚓糞共存的肥效強(qiáng)的土壤改良劑。
全文摘要
利用蚯蚓去除水體中藻類的方法，涉及一種水體除藻方法。先將水中的藻密度低于10⁸個(gè)/L水的含藻水泵入藻類閑置池中閑置2-3日，使水中藻類達(dá)到腐爛的狀態(tài)，以增強(qiáng)蚯蚓對(duì)藻的適口性。同時(shí)構(gòu)建蚯蚓生物濾池和接種蚯蚓，濾池內(nèi)填裝3-5mm的陶粒，蚯蚓按體積密度10¹¹個(gè)藻/(kg蚯蚓.d)均勻接種在濾池內(nèi)，濾池的底板均勻開設(shè)孔洞，含藻水體從濾池頂端的布水器流經(jīng)馴化成功的陶粒間的蚯蚓，利用蚯蚓喜食腐爛植物碎片的特性，將藻類分解成自身和微生物的營養(yǎng)，出水從濾池底的孔洞流入沉淀池。本發(fā)明工藝簡單、管理方便、無二次污染、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低廉、出水效果好?？蓮V泛用于去除水體中的藻類。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101654302SQ20091019601
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者敏 吳, 蓮 張, 健 楊, 王亞宜, 邢美艷, 陸志波 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)