一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置和修復(fù)方法，屬污染水體生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域；該裝置自低向高縱向布置依次有氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，其體積比為1：2.5~4.5：1.2~2。首先，空氣和原水在混合區(qū)進(jìn)行快速混合；然后進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)并形成內(nèi)環(huán)流，在主反應(yīng)區(qū)實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)物礦化和去除以及硝化反硝化等過程；最后主反應(yīng)區(qū)出水在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀后排出裝置；沉淀區(qū)的剩余污泥由排泥口定期排出。CODMn、CODcr、氨氮、總氮、濁度去除率分別達(dá)到10.57%~74.34%、56.3%-88.9%、12.30%~86.67%、49.38%-70.93%、20.01%~100%。
【專利說明】一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重度污染水體修復(fù)的設(shè)備和方法，具體是一種重度污染水體凈化有機(jī)物、氮素污染物、懸浮細(xì)菌和顆粒物的裝置和方法。主要用于污染程度較重的水體的快速修復(fù)和污染物凈化。
技術(shù)背景
[0002]有些河道水體由于受到快速發(fā)展的工業(yè)和人口大爆炸的影響，相對(duì)于其他江河湖庫(kù)來(lái)說，河道水體是污水收納場(chǎng)所，發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象明顯，其特征是:水體黑臭、溶解氧極低、污染物濃度相對(duì)較高、水體自凈能力微弱、透明度極差，給居民生產(chǎn)生活、社會(huì)形象和生態(tài)環(huán)境造成極大的影響和不利。目前河道水體治理技術(shù)包括:栽種高等水生植物，放養(yǎng)濾食性魚類等生態(tài)方法；或投加藥劑、臭氧、紫外線和超聲波殺藻等物理化學(xué)方法；或引清水稀釋、人工曝氣等工程措施。然而這些方法和措施各有利弊:(1)引清水稀釋耗水、耗電量大，
[2]人工曝氣耗電量大、效果不明顯，(3)投加藥劑雖然效果明顯，但是容易引起二次污染，
(4)臭氧、紫外線、超聲波技術(shù)成本過高，暫無(wú)法應(yīng)用于大水量；(5)栽種高等水生植物，放養(yǎng)濾食性魚類等生態(tài)方法得到廣大認(rèn)可和喜愛，但是對(duì)于重度污染的河道水體容易出現(xiàn)水生植物和魚類死亡問題。在此大背景條件下，尋求高效、可行、低廉、無(wú)污染的生物凈化修復(fù)技術(shù)成為急需解決的問題。 [0003]從 本質(zhì)上講，無(wú)論是采用哪種修復(fù)或凈化方法，其目的都是水質(zhì)逐步恢復(fù)以強(qiáng)化或恢復(fù)水體自凈能力，要提高水體自凈能力，關(guān)鍵在于提高水體的透明度、DO和減少氮、磷等污染物，因?yàn)橹挥兴w自凈能力得到恢復(fù)，待修復(fù)水體中的生物多樣性就會(huì)出現(xiàn)，水體的自凈能力、生態(tài)功能和生物多樣性等都會(huì)隨之健全，從而達(dá)到水體功能自我恢復(fù)的良性循環(huán)。利用生物膜反應(yīng)器技術(shù)修復(fù)污染較重的河道水體具有上述物理的、化學(xué)的、生態(tài)的方法所沒有的優(yōu)勢(shì)，即成熟、低廉、快速、無(wú)二次污染和管理簡(jiǎn)單等等。因?yàn)樯锓磻?yīng)器技術(shù)是污水處理常用工藝，技術(shù)十分成熟，且成本低廉，它利用比表面積巨大的填料有利于提高微生物濃度，加速生化反應(yīng)過程，并且沒有任何二次污染問題，最后生物反應(yīng)器體積相對(duì)較小，其運(yùn)行條件相對(duì)容易滿足和調(diào)控，易于管理。根據(jù)大量文獻(xiàn)報(bào)道可知，生物膜技術(shù)能有效去除重度污染水體中的有機(jī)物、氮素污染物、顆粒物和有毒有害微生物具有明顯的效果，逐步成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)。
[0004]利用生物膜反應(yīng)器技術(shù)對(duì)重度污染的河道水體進(jìn)行修復(fù)過程中，選用較多的是人工合成的有機(jī)高分子生物載體，如YDT彈性立體填料、TX型柱形懸浮填料，但是這些填料均存在親水性和生物親和性較差的問題，所以掛膜時(shí)間較長(zhǎng)，生物膜與載體間的結(jié)合力也較弱。而活性炭、蜂窩陶瓷等無(wú)機(jī)性材料的填料存在費(fèi)用高或制作需要消耗粘土資源等；將污水處理中生物載體技術(shù)和生態(tài)修復(fù)微生物技術(shù)有效結(jié)合，并考慮到生物膜技術(shù)中生物膜的相關(guān)性質(zhì)決定了水質(zhì)凈化效果、特征、成本、運(yùn)行管理等方面，選擇適合于重度污染的河道水體的生物載體和生物膜反應(yīng)器對(duì)提高修復(fù)效果具有十分重要的價(jià)值。
[0005]重度污染的河道水體其污染物濃度介于生活污水與微污染水體之間，其特征為:污染物復(fù)合型、有機(jī)物難降解型、營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)型等。如果選擇以人工合成高聚物為生物填料，可能會(huì)存在生物膜形成困難、生物量較少等缺陷；如果采用以大型水生植物為主要修復(fù)力量的生態(tài)修復(fù)方式可能會(huì)存在大型水生植物根系無(wú)法呼吸而死亡和爛根等問題；如果采用投加藥劑可能會(huì)出現(xiàn)藥劑用量過大的問題，甚至二次污染問題；選擇適宜凈化重度污染的河道水體的填料和構(gòu)建合適的生物反應(yīng)器是重度污染的河道水體凈化和修復(fù)急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)目前、原位修復(fù)技術(shù)中存在的因成本、管理、運(yùn)行、效果等方面存在諸多缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置和方法。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，包括殼體，在殼體中的上部和下部分別安裝有帶網(wǎng)孔的上隔板和下隔板，下隔板將殼體內(nèi)腔分割為主反應(yīng)區(qū)和氣水混合區(qū)上下兩部分，在主反應(yīng)區(qū)中安裝有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒將主反應(yīng)區(qū)分隔為氣水上流區(qū)和降流區(qū)內(nèi)外兩部分；在主反應(yīng)區(qū)中充填有竹絲填料，在殼體的頂部有沉淀區(qū)，在沉淀區(qū)左右兩側(cè)分別有排泥口和排水口。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的竹絲填料經(jīng)下述方法處理:首先將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的竹絲填料，用5%-10%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡5-7天,每天更換氫氧化鈉水溶液,浸泡結(jié)束后水洗，干燥，單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下距離紫外燈10-15cm照射15_40mino
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)10-30mm、寬0.5_2mm、高0.5_2mm。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的水洗為采用自來(lái)水或蒸餾水反復(fù)清洗3-5次 進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的干燥為風(fēng)干、晾干或在溫度不超過60°C的鼓風(fēng)干燥箱烘干。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的上隔板和下隔板均為不銹鋼鐵絲網(wǎng)。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的是氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為1:2.5^4.5:1.2~2。
[0013]本發(fā)明還提供一種基于竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法:
步驟(1)，設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試-接種掛膜法:將制備好的竹絲填料放入修復(fù)裝置的主反應(yīng)區(qū)并裝好上隔板和下隔板，先向主反應(yīng)區(qū)加入活性接種污泥，加入量為氣水混合區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的體積的5%-10%，并加入工業(yè)葡萄糖，工業(yè)葡萄糖加入量每立方米原水中加入
0.3-0.5g，，再泵入重度污染的河道水體，使懸浮固體污泥濃度MLSS為170(T2500mg/L，最后再進(jìn)行悶曝9-12天，每3-4天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成較為穩(wěn)定的生物膜；然后將反應(yīng)器中未固定的活性污泥倒出，最后改為連續(xù)流進(jìn)水，進(jìn)入正常 的水質(zhì)凈化過程；
步驟(2)，修復(fù)步驟:在氣泵和水泵的作用下將空氣和重度污染的河道水體同時(shí)泵入氣水混合區(qū)，氣水混合后密度低于水而上升進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的氣水上流區(qū)，氣水上升至主反應(yīng)區(qū)頂部后氣水分離，水大部分被迫進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的降流區(qū)，降流區(qū)中的水回流入修復(fù)裝置的氣水混合區(qū)與新進(jìn)入修復(fù)裝置的原水混合再次經(jīng)過氣水上流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)水流；重度污染的河道水體中的氨氮被吸附在竹絲填料表面好氧區(qū)域內(nèi)的硝化菌所氧化成硝態(tài)氮；另外竹絲填料分解產(chǎn)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)污染物被吸附在竹絲填料上缺氧區(qū)域內(nèi)的反硝化菌所利用，實(shí)現(xiàn)生物反硝化和二級(jí)尾水中殘留的有機(jī)物同步去除；另外利用竹絲填料表面的吸附氧化作用將重度污染的河道水體中的顆粒物質(zhì)、有害微生物進(jìn)行滅活、氧化分解等。在主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行了生物硝化反硝化和有機(jī)物去除的凈化水，通過主反應(yīng)區(qū)頂部進(jìn)入沉淀區(qū)；凈化水在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0014]本發(fā)明提供另外一種基于竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法是:
步驟(1)，設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試-自然連續(xù)成膜法:將制備好的竹絲填料放入修復(fù)裝置的主反應(yīng)區(qū)并裝好上隔板和下隔板，采用重度污染的河道水體自然連續(xù)掛膜法，進(jìn)行悶曝24-30天，每3-4天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成生物膜質(zhì)量為1.90g/m2-3.20g/m2 ;然后改為連續(xù)流進(jìn)水，并進(jìn)入正常的水質(zhì)凈化過程；
步驟(2)，修復(fù)步驟:在氣泵和水泵的作用下將空氣和重度污染的河道水體同時(shí)泵入氣水混合區(qū)，氣水混合后密度低于水而上升進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的氣水上流區(qū)，氣水上升至主反應(yīng)區(qū)頂部后氣水分離，水大部分被迫進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的降流區(qū)，降流區(qū)中的水回流入修復(fù)裝置的氣水混合區(qū)與新進(jìn)入修復(fù)裝置的原水混合再次經(jīng)過氣水上流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)水流；重度污染的河道水體中的氨氮被吸附在竹絲填料表面好氧區(qū)域內(nèi)的硝化菌所氧化成硝態(tài)氮；另外竹絲填料分解產(chǎn)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)污染物被吸附在竹絲填料上缺氧區(qū)域內(nèi)的反硝化菌所利用，實(shí)現(xiàn)生物反硝化和二級(jí)尾水中殘留的有機(jī)物同步去除；另外利用竹絲填料表面的吸附氧化作用將重度污染的河道水體中的顆粒物質(zhì)、有害微生物進(jìn)行滅活、氧化分解等。在主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行了生物硝化反硝化和有機(jī)物去除的凈化水，通過主反應(yīng)區(qū)頂部進(jìn)入沉 淀區(qū)；凈化水在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0015]上述技術(shù)方案利用竹絲填料良好的生物親和性、親水性和較為粗糙的表面，使竹絲填料表面的生物膜大量繁殖，其中就包括大量的硝化菌和反硝化菌，而且竹絲填料表面容易形成較厚的生物膜，可以為竹絲纖維素的分解和重度污染的河道水體中的殘留性有機(jī)物提供有利條件。由于竹絲填料表面生物膜因?yàn)橹窠z填料的可生物降解性而變厚分層，由于硝化菌的好氧特點(diǎn)，所以占據(jù)生物膜的表層區(qū)域，而反硝化菌因?yàn)槿毖跆攸c(diǎn)則分布在生物膜的內(nèi)層區(qū)域，即硝化菌和反硝化菌占據(jù)各自喜好的微環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)同步脫氮過程。這個(gè)現(xiàn)象與Rahimi等和彭永臻發(fā)現(xiàn)的“較厚生物膜有助于脫氮過程”機(jī)理一致。在生物膜的表層區(qū)域，硝化菌得到充足的氧氣使大量的氨氮被轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，由氨氮轉(zhuǎn)化成的硝態(tài)氮和重度污染的河道水體中原有的硝態(tài)氮通過擴(kuò)散作用進(jìn)入生物膜的內(nèi)層缺氧區(qū)域進(jìn)行反硝化過程。其中氨氮氧化需要的氧氣來(lái)自重度污染的河道水體中殘留的氧氣和處置裝置底部曝氣供氧；反硝化需要的有機(jī)碳源來(lái)自竹絲填料分解形成的有機(jī)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)物，竹絲填料分解形成的有機(jī)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)物在內(nèi)循環(huán)的作用多次在主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行礦化分解，形成可溶性有機(jī)物供反硝化菌所利用，這些可溶性有機(jī)物因?yàn)閮?nèi)循環(huán)的原因反復(fù)被竹絲填料表面生物膜內(nèi)層反硝化菌所利用而降低，這些可溶性有機(jī)物易于被竹絲填料生物膜內(nèi)層反硝化菌作為有機(jī)碳源所利用，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降低和反硝化脫硝的雙重效果。[0016]本發(fā)明的有益效果是:在修復(fù)裝置氣水高效混合、污染基質(zhì)的接觸氧化、沉淀等過程的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了生物硝化反硝化和有機(jī)物同步去除的效果。在HRT為2.5-4.5h之間，CODsfa、氨氮、總氮、濁度、懸浮細(xì)菌總數(shù)去除率分別達(dá)到10.57%~74.34%、12.30%~57.55%、49.38%-70.93%、20.019T100%、95.5%-99.7%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1_氣泵；2-水泵；3_氣水混合區(qū)；4-殼體；5_氣水上流區(qū)；6_降流區(qū)；7-導(dǎo)流筒；8-排泥口 ；9_排水口 ； 10-沉淀區(qū)；11-上隔板；12-下隔板。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合說明書附圖來(lái)說明竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的結(jié)構(gòu)和使用方法。
[0019]實(shí)施例1
如圖1所示，一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置包括殼體4，在殼體4中的上部和下部分別安裝有帶網(wǎng)孔的上隔板11、下隔板12，上隔板11和下隔板12均為不銹鋼網(wǎng)孔板，它們主要用于固定竹絲填料。下隔板12將殼體4內(nèi)腔分割為主反應(yīng)區(qū)和氣水混合區(qū)3上下兩部分，在主反應(yīng)區(qū)中安裝有導(dǎo)流筒7，導(dǎo)流筒7將主反應(yīng)區(qū)分隔為氣水上流區(qū)5和降流區(qū)6內(nèi)外兩部分，導(dǎo)流筒可為圓筒或方筒或多邊形筒。在主反應(yīng)區(qū)中充填有竹絲填料，在殼體4的頂部安裝有沉淀區(qū)10，在沉淀區(qū)10上分別設(shè)有排水口 9和排泥口 8，其中，氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為1:2.5:1.2。
[0020]所述的竹絲填料是經(jīng)下述方法處理過:將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的竹絲填料，然后用5%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡5天，每天更換氫氧化鈉水溶液,浸泡完畢后用自來(lái)水反復(fù)沖洗3次；而后風(fēng)干，以去除竹絲填料內(nèi)水溶性物質(zhì)；最后將干燥的竹絲填料單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下,距離紫外燈IOcm處進(jìn)行紫外照射15min,以減小竹絲填料內(nèi)的結(jié)晶度。竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)10mm、寬0.5mm、高0.5mm。
[0021]本實(shí)施例的基于上述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法，包括如下步驟:
步驟(1)，設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試-接種掛膜法:將制備好的竹絲填料放入修復(fù)裝置的主反應(yīng)區(qū)并裝好上隔板和下隔板，先向主反應(yīng)區(qū)加入活性接種污泥，加入量為氣水混合區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的5% (V/V)，并加入工業(yè)葡萄糖，工業(yè)葡萄糖加入量每立方米原水中加入0.3g，再泵入重度污染的河道水體，使懸浮固體污泥濃度MLSS為170(T3700mg/L，最后再進(jìn)行悶曝9天，每3天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成較為穩(wěn)定的生物膜；然后將反應(yīng)器中未固定的活性污泥倒出，最后改為連續(xù)流進(jìn)水，進(jìn)入正常的水質(zhì)凈化過程；
步驟(2)，修復(fù)步驟:在氣泵I和水泵2的作用下將空氣和重度污染的河道水體同時(shí)泵入氣水混合區(qū)，氣水混合后密度低于水而上升進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的氣水上流區(qū)，氣水上升至主反應(yīng)區(qū)頂部后氣水分離，水大部分被迫進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的降流區(qū)，然后回流入氣水混合區(qū)與新進(jìn)入的原水混合再次經(jīng)過氣水上流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)水流；重度污染的河道水體中的氨氮被吸附在竹絲填料表面好氧區(qū)域內(nèi)的硝化菌所氧化成硝態(tài)氮；另外竹絲填料分解產(chǎn)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)污染物被吸附在竹絲填料上缺氧區(qū)域內(nèi)的反硝化菌所利用，實(shí)現(xiàn)生物反硝化和二級(jí)尾水中殘留的有機(jī)物同步去除；另外利用竹絲填料表面的吸附氧化作用將重度污染的河道水體中的顆粒物質(zhì)、有害微生物進(jìn)行滅活、氧化分解等。在主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行了生物硝化反硝化和有機(jī)物去除的凈化水，通過主反應(yīng)區(qū)頂部進(jìn)入沉淀區(qū)；凈化水在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0022]實(shí)施例2
實(shí)施例2的修復(fù) 裝置與實(shí)施例1的區(qū)別在于:氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為I:4.5:2。
[0023]本實(shí)施例修復(fù)裝置中的竹絲填料是經(jīng)下述方法處理過的竹絲填料:將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的竹絲填料，然后用10%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡7天，每天更換氫氧化鈉水溶液，浸泡完畢后用蒸餾水反復(fù)沖洗5次；而后晾干，以去除竹絲填料內(nèi)水溶性物質(zhì)；最后將干燥的竹絲填料單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下，距離紫外燈15cm處進(jìn)行紫外照射40min,以減小竹絲填料內(nèi)的結(jié)晶度。竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)30mm、寬2mm、高2mm。
[0024]本實(shí)施例的基于上述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法與實(shí)施例1的修復(fù)方法區(qū)別在于活性接種污泥加入量為氣水混合區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的10%(V/V),工業(yè)葡萄糖加入量每立方米原水中加入0.5g,悶曝時(shí)間為12天，且每4天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體。
[0025]實(shí)施例3
實(shí)施例3的修復(fù)裝置與實(shí)施例1的區(qū)別在于:氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為I: 3:1.8o
[0026]本實(shí)施例修復(fù)裝置中的竹絲填料是經(jīng)下述方法處理過的竹絲填料:將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的絲狀竹子，然后用7%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡6天，每天更換氫氧化鈉水溶液，浸泡完畢后用自來(lái)水反復(fù)沖洗4次；而后在溫度不超過60°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干，以去除竹絲填料內(nèi)水溶性物質(zhì)；最后將干燥的竹絲填料單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下，距離紫外燈12cm處進(jìn)行紫外照射28min，以減小竹絲填料內(nèi)的結(jié)晶度。竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng) 18mm、寬 1mm、高 1.2mm。
[0027]本實(shí)施例的基于上述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法與實(shí)施例1的修復(fù)方法區(qū)別在于活性接種污泥加入量為氣水混合區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的8%(V/V)，工業(yè)葡萄糖加入量每立方米原水中加入0.4g，悶曝時(shí)間為10天，且每3.5天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體。
[0028]實(shí)施例4
實(shí)施例4的修復(fù)裝置與實(shí)施例1的區(qū)別在于:氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為I:4:1.5。
[0029]本實(shí)施例修復(fù)裝置中的竹絲填料是經(jīng)下述方法處理過的竹絲填料:將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的絲狀竹子，然后用6%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡5天,每天更換氫氧化鈉水溶液，浸泡完畢后用自來(lái)水或蒸餾水反復(fù)沖洗5次；而后風(fēng)干，以去除竹絲填料內(nèi)水溶性物質(zhì)；最后將干燥的竹絲填料單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下，距離紫外燈12cm處進(jìn)行紫外照射25min,以減小竹絲填料內(nèi)的結(jié)晶度。竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)15mm、寬1mm、高1.5mm。
[0030]本實(shí)施例的基于上述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法，包括如下步驟:
步驟(1)，設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試-自然連續(xù)成膜法:將制備好的竹絲填料放入修復(fù)裝置的主反應(yīng)區(qū)并裝好上隔板和下隔板，采用重度污染的河道水體自然連續(xù)掛膜法，進(jìn)行悶曝28天，每3.5天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成生物膜質(zhì)量為1.90g/m2 ;然后改為連續(xù)流進(jìn)水，并進(jìn)入正常的水質(zhì)凈化過程；
步驟(2)，修復(fù)步驟:在氣泵I和水泵2的作用下將空氣和重度污染的河道水體同時(shí)泵入氣水混合區(qū)，氣水混合后密度低于水而上升進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的氣水上流區(qū)，氣水上升至主反應(yīng)區(qū)頂部后氣水分離，水大部分被迫進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的降流區(qū)，降流區(qū)中的水回流入修復(fù)裝置的氣水混合區(qū)與新進(jìn)入修復(fù)裝置的原水混合再次經(jīng)過氣水上流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)水流；重度污染的河道水體中的氨氮被吸附在竹絲填料表面好氧區(qū)域內(nèi)的硝化菌所氧化成硝態(tài)氮；另外竹絲填料分解產(chǎn)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)污染物被吸附在竹絲填料上缺氧區(qū)域內(nèi)的反硝化菌所利用，實(shí)現(xiàn)生物反硝化和二級(jí)尾水中殘留的有機(jī)物同步去除；另外利用竹絲填料表面的吸附氧化作用將重度污染的河道水體中的顆粒物質(zhì)、有害微生物進(jìn)行滅活、氧化分解等。在主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行了生物硝化反硝化和有機(jī)物去除的凈化水，通過主反應(yīng)區(qū)頂部進(jìn)入沉淀區(qū)；凈化水在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0031]實(shí)施例5
實(shí)施例5的修復(fù)裝置與實(shí)施例1的區(qū)別在于:氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為I:3.5:L60
[0032]本實(shí)施例修復(fù)裝置中的竹絲填料是經(jīng)下述方法處理過的竹絲填料:將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的絲狀竹子，然后用9%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡7天，每天更換氫氧化鈉水溶液，浸泡完畢后用自來(lái)水或蒸餾水反復(fù)沖洗4次；而在溫度不超過60°C的鼓風(fēng)干燥箱烘干，以去除竹絲填料內(nèi)水溶性物質(zhì)；最后將干燥的竹絲填料單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下，距離紫外燈14cm處進(jìn)行紫外照射28min，以減小竹絲填料內(nèi)的結(jié)晶度。竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)22臟、寬1.5臟、高1.6臟。
[0033]本實(shí)施例的基于上述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法與實(shí)施例1的修復(fù)方法區(qū)別在于悶曝時(shí)間為24天，且每4天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成生物膜質(zhì)量為3.20g/m2。
[0034]實(shí)施例6
實(shí)施例6的修復(fù)裝置與實(shí)施例1的區(qū)別在于:氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為I: 4.5:L 2。
[0035]本實(shí)施例修復(fù)裝置中的竹絲填料是經(jīng)下述方法處理過的竹絲填料:將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的絲狀竹子，然后用5%-10%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡5-7天,每天更換氫氧化鈉水溶液，浸泡完畢后用自來(lái)水或蒸餾水反復(fù)沖洗3-5次；而后風(fēng)干、晾干或在溫度不超過60°C的鼓風(fēng)干燥箱烘干，以去除竹絲填料內(nèi)水溶性物質(zhì)；最后將干燥的竹絲填料單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下,距離紫外燈15cm處進(jìn)行紫外照射40min,以減小竹絲填料內(nèi)的結(jié)晶度。竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)30mm、寬2mm、高2mm。[0036]本實(shí)施例的基于上述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法與實(shí)施例1的修復(fù)方法區(qū)別在于悶曝時(shí)間為30天，且每3天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成生物膜質(zhì)量為2.50g/m2。
[0037]實(shí)施例1飛的原理是:重度污染的河道水體中的氮素污染物，其中的氨氮被吸附在竹絲填料表面生物膜內(nèi)表層好氧層的硝化菌(硝酸菌和亞硝酸菌)在好氧條件下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；而硝態(tài)氮以可溶性碳源為電子供體在生物膜內(nèi)層缺氧區(qū)域被反硝化菌轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮。生物膜的內(nèi)層反硝化所需要的可溶性碳源來(lái)自竹絲填料分解產(chǎn)生的有機(jī)物和重度污染的河道水體殘留的有機(jī)物，其中竹絲填料分解產(chǎn)生的有機(jī)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)物在內(nèi)循環(huán)的作用下轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)物，這些可溶性有機(jī)物容易被反硝化細(xì)菌所利用。從而實(shí)現(xiàn)同步去除氮素污染物和有機(jī)污染物的目的。
[0038]性能檢測(cè)
1.采用序批式生物反應(yīng)器(SBBR)，在水溫為19.0±1.5°C條件下，以竹絲和空心塑料球?yàn)樘盍?，比較基于兩種填料生物膜反應(yīng)器在充分充氧情況下對(duì)微污染河水中高錳酸鉀指數(shù)(CODsfa)、總氮(TN)和氨氮(NH4+-N)的去除效果。結(jié)果表明:當(dāng)運(yùn)行周期為4h時(shí)，以竹絲為填料的生物膜反應(yīng)器對(duì)CODsfaJN和NH4+-N的去除分別達(dá)到了 17.5%~48.8%,49.38%~70.93%和23.08%~86.67%，其中，NH4+_N的去除的平均值為54.92% ;而以空心塑料球?yàn)樘盍系纳锓磻?yīng)器對(duì)CODsfa和NH4+-N去除率僅為2.4%~42%和10.00%~27.78%，其中，NH4+-N的去除的平均值為17.65%，對(duì)TN的去除率幾乎為零。竹絲填料生物反應(yīng)器出水中亞硝酸鹽(N02 —-N)、硝酸鹽(NO3 — -N)濃度均低于空心塑料球填料生物反應(yīng)器出水。通過顯微分析發(fā)現(xiàn)，基于竹絲填料生物載體上微生物種類、數(shù)量明顯多于空心塑料球。
[0039]2、采用連續(xù)流竹絲填料生物膜反應(yīng)器，即實(shí)施例6的修復(fù)裝置，對(duì)重度污染的景觀河水進(jìn)行易位修復(fù)，在水溫16-22°C，水力停留時(shí)間HRT3.5-4.0h條件下，考察了竹絲填料生物膜反應(yīng)器對(duì)重度污染的景觀河水中高錳酸鉀指數(shù)(CODfc)、氨氮(NH/-N)、濁度、活體細(xì)菌等去除效果。研究表明:竹絲填料生物膜反應(yīng)器對(duì)重度污染的景觀河水具有良好的修復(fù)效果，進(jìn)水 CODttJ.79~24.32 mg/ L，出水 C0D-4.28~12.48mg/L，去除率 10.57%~74.34% ;進(jìn)水氨氮
1.36~llmg/L，出水 0.82~9.39 mg/L，去除率 12.30%~57.55% ;進(jìn)水濁度 0.63~33.11NTU，出水0-13.87NTU,去除率達(dá)到20.019^100% ;竹絲填料生物膜反應(yīng)器修復(fù)后的景觀水體中的活細(xì)菌數(shù)量可減少I個(gè)數(shù)量級(jí)。分析認(rèn)為竹絲填料非常適合重度污染的景觀河水的修復(fù)，竹絲填料上的親水性基團(tuán)和良好的生物親和性以及從竹絲上脫落下來(lái)的零散竹絲纖維是竹絲填料生物膜反應(yīng)器對(duì)重度污染的景觀河水具有良好修復(fù)的物質(zhì)基礎(chǔ)和保證。
[0040]3、采用序批式竹絲填料/活性污泥復(fù)合生物反應(yīng)器，即實(shí)施例2的修復(fù)裝置，在水溫為19.5~21.1°C,MLSS為1736_3602mg/L和竹絲填料的填充率30%條件下，研究了復(fù)合生物反應(yīng)器對(duì)重度污染的景觀河水中化學(xué)需氧量(CODcr)的凈化特性。研究結(jié)果表明:當(dāng)運(yùn)行周期為8h時(shí)，進(jìn)水CODcr為38.5~52.3mg/L時(shí)，出水CODcr為13.8~16.8mg/L,其去除率為56.3%-88.9%平均去除率為66.1%。其中竹絲填料/活性污泥復(fù)合生物反應(yīng)器對(duì)CODcr的去除貢獻(xiàn)主要由竹絲生 物膜內(nèi)微生物完成。從COD的平均去除率和去除速率來(lái)看，竹絲填料生物膜內(nèi)微生物對(duì)CODcr的去除速率為0.096kg/m3.d ;而活性污泥內(nèi)微生物對(duì)CODcr的去除速率0.038kg/m3.d，竹絲填料生物膜內(nèi)微生物的生物活性和生物量明顯優(yōu)于懸浮狀態(tài)的活性污泥，前者是后者的2.53倍。
【權(quán)利要求】
1.一種竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是:包括殼體，在殼體中的上部和下部分別安裝有帶網(wǎng)孔的上隔板和下隔板，下隔板將殼體內(nèi)腔分割為主反應(yīng)區(qū)和氣水混合區(qū)上下兩部分，在主反應(yīng)區(qū)中安裝有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒將主反應(yīng)區(qū)分隔為氣水上流區(qū)和降流區(qū)內(nèi)外兩部分；在主反應(yīng)區(qū)中充填有竹絲填料，在殼體的頂部有沉淀區(qū)，在沉淀區(qū)左右兩側(cè)分別有排泥口和排水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹絲生 物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是:所述的竹絲填料經(jīng)下述方法處理:首先將毛竹制成長(zhǎng)方體形狀的竹絲填料，然后用5%-10%氫氧化鈉水溶液連續(xù)浸泡5-7天，每天更換氫氧化鈉水溶液,浸泡結(jié)束后水洗,干燥，單層平鋪，在240-270nm波長(zhǎng)的紫外燈光下距離紫外燈10-15cm照射15_40min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是:所述的竹絲填料的規(guī)格為:長(zhǎng)10_30mm、寬0.5_2mm、高0.5_2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是所述的水洗為采用自來(lái)水或蒸餾水反復(fù)清洗3-5次。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是所述的干燥為風(fēng)干、晾干或在溫度不超過60°C的鼓風(fēng)干燥箱烘干。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是:所述的上隔板和下隔板均為不銹鋼鐵絲網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置，其特征是氣水混合區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)體積比為1:2.5^4.5:1.2~2。
8.一種基于權(quán)利要求1所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法，其特征是:步驟如下: 步驟(I )，設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試-接種掛膜法:將制備好的竹絲填料放入修復(fù)裝置的主反應(yīng)區(qū)并裝好上隔板和下隔板，先向主反應(yīng)區(qū)加入活性接種污泥，加入量為氣水混合區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的體積的5%-10%，每立方米原水中加入0.3-0.5g工業(yè)葡萄糖，再泵入重度污染的河道水體，使懸浮固體污泥濃度MLSS為170(T3700mg/L，最后再進(jìn)行悶曝9_12天，每3_4天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成較為穩(wěn)定的生物膜；然后將反應(yīng)器中未固定的活性污泥倒出，最后改為連續(xù)流進(jìn)水，進(jìn)入正常的水質(zhì)凈化過程； 步驟(2)，修復(fù)步驟:在氣泵和水泵的作用下將空氣和重度污染的河道水體同時(shí)泵入氣水混合區(qū)，氣水混合后密度低于水而上升進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的氣水上流區(qū)，氣水上升至主反應(yīng)區(qū)頂部后氣水分離，水大部分被迫進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的降流區(qū)，降流區(qū)中的水回流入修復(fù)裝置的氣水混合區(qū)與新進(jìn)入修復(fù)裝置的原水混合再次經(jīng)過氣水上流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)水流；重度污染的河道水體中的氨氮被吸附在竹絲填料表面好氧區(qū)域內(nèi)的硝化菌所氧化成硝態(tài)氮；竹絲填料分解產(chǎn)物和重度污染的河道水體中殘留的有機(jī)污染物被吸附在竹絲填料上缺氧區(qū)域內(nèi)的反硝化菌所利用，使生物反硝化和二級(jí)尾水中殘留的有機(jī)物同步去除；另外利用竹絲填料表面的吸附氧化作用將重度污染的河道水體中的顆粒物質(zhì)、有害微生物進(jìn)行滅活、氧化分解；在主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行了生物硝化、反硝化和有機(jī)物去除的凈化水，通過主反應(yīng)區(qū)頂部進(jìn)入沉淀區(qū)；凈化水在沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于權(quán)利要求1所述的竹絲生物膜修復(fù)重度污染河道水體的修復(fù)裝置的修復(fù)方法，其特征是:步驟(1)為設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試-自然連續(xù)成膜法:將制備好的竹絲填料放入修復(fù)裝置的主反應(yīng)區(qū)并裝好上隔板和下隔板，采用重度污染的河道水體自然連續(xù)掛膜法，進(jìn)行悶曝24-30天 ，每3-4天更換修復(fù)裝置中的重度污染的河道水體，至修復(fù)裝置內(nèi)竹絲填料上形成生物膜質(zhì)量為1.90g/m2-3.20g/m2 ;然后改為連續(xù)流進(jìn)水，并進(jìn)入正常的水質(zhì)凈化過程。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK103896409SQ201410075660
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】曹文平 申請(qǐng)人:徐州工程學(xué)院