利用周叢生物高效去除污水中有機(jī)物的方法及其設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物環(huán)境與污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新興微生物水處理技術(shù)去除 污水中各種有機(jī)污染物的方法，具體尤其涉及一種利用周叢生物高效去除污水中有機(jī)物的 方法；本發(fā)明還涉及這種方法所使用的設(shè)備：一體化螺旋式周叢生物反應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市發(fā)展和資源的開(kāi)發(fā)利用，目前我國(guó)有機(jī)污染日益加劇，如飲用水的微有 機(jī)污染、農(nóng)業(yè)面源有機(jī)藥物污染、工業(yè)點(diǎn)源有機(jī)污染等。據(jù)報(bào)道，我國(guó)的污水廠處理水能力 雖已經(jīng)達(dá)到世界前列，然城市污水普遍出現(xiàn)C/N比較低、水溫變化大、碳源不足、深度處理 難度大等問(wèn)題，處理后出水的COD變化大，導(dǎo)致95 %以上的城鎮(zhèn)污水廠處理后出水不能達(dá) 到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。如何快速、經(jīng)濟(jì)有效的凈化水體中的有機(jī)污染物，特別是低C/N比污水 中的各種有機(jī)物的去除，是我國(guó)污水處理領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。
[0003] 通常情況下，污水廠出水的三級(jí)處理系統(tǒng)，如氧化塘、人工濕地等雖然可以解決上 述問(wèn)題，但投資和運(yùn)行成本高，應(yīng)用和推廣并不非常成功。生物修復(fù)（bioremediation)指 在污染點(diǎn)利用微生物物吸附、吸收、生物降解污染物，實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)、環(huán)境凈化的生物技術(shù)。 具有快速、高效及費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，是本世紀(jì)環(huán)境生物技術(shù)的重要研宄方向之一。隨著生物 修復(fù)相關(guān)研宄的開(kāi)展，人們?cè)絹?lái)越重視各種微生物(包括藻類(lèi)）的作用，因這類(lèi)微型生物在 地表水修復(fù)過(guò)程中具有環(huán)境可持續(xù)，其光合作用在初級(jí)環(huán)境生產(chǎn)力和生物食物鏈上具有舉 足輕重的作用，已引起廣泛的關(guān)注和開(kāi)發(fā)應(yīng)用。實(shí)踐證明，以微生物(包括藻類(lèi))為基礎(chǔ)的生 物修復(fù)技術(shù)，具有建設(shè)周期短、占地面積小、能耗低、產(chǎn)生污泥量少等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]周叢生物是生長(zhǎng)在淹水基質(zhì)表面且在自然環(huán)境條件下形成的微生物聚集體及其 交織的非生物物質(zhì)的集合體，其有機(jī)成分包括細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)、浮游動(dòng)物，是一個(gè)半穩(wěn)定 的、開(kāi)放的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。周叢生物在水體原位生物修復(fù)和非原位生物修復(fù)上都有相應(yīng)的應(yīng) 用實(shí)例，對(duì)水體中各種有機(jī)污染物具有吸附、吸收、生物降解等單獨(dú)或相結(jié)合的作用機(jī)制。 研宄和實(shí)踐表明，雖然關(guān)于周叢生物凈化污水上的研宄尚處起步階段，但是周叢生物可以 高效快速凈化污水中污染物，在污水處理領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能。
[0005] 本單位早前發(fā)明的同步去除農(nóng)業(yè)面源污水中多種重金屬污染的方法及其裝置，提 供了一種利用周叢生物反應(yīng)器去除農(nóng)業(yè)面源污水中的多種重金屬的方法。該工藝為單級(jí)周 叢生物反應(yīng)器，僅以周叢生物的作用機(jī)理來(lái)去除重金屬，雖然對(duì)農(nóng)業(yè)污水中重金屬具有較 高的去除效率，但對(duì)各種濃度有機(jī)污水，特別是低C/N比污水的凈化過(guò)程啟動(dòng)慢，而且去除 效果不穩(wěn)定。即對(duì)城市或者工業(yè)上的有機(jī)污水凈化上的應(yīng)用，還需要結(jié)合相應(yīng)水處理工藝 進(jìn)行優(yōu)化提升，使之適應(yīng)日益嚴(yán)峻的有機(jī)處理需求。
[0006] 本單位早前發(fā)明的利用周叢生物處理系統(tǒng)去除面源污水中銅的方法及其設(shè)備，提 供了一種利用周叢生物系統(tǒng)去除農(nóng)業(yè)面源污水中銅的方法。該系統(tǒng)包含了過(guò)濾池、反應(yīng)池 與沉淀池，可以實(shí)現(xiàn)有效去除農(nóng)業(yè)污水中的銅，但不適合各種濃度有機(jī)污水及低C/N比污 水的凈化。一方面其裝置需要進(jìn)一步完善，其設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到反應(yīng)池脫落周叢生物及螺 旋圈管道內(nèi)周叢生物量控制的問(wèn)題，使出水受生物及管道內(nèi)生物量變化影響大，難以應(yīng)用 到有機(jī)污水的凈化上。另一方面其裝置難以形成厭氧段及好氧段相結(jié)合的處理方式，不適 合于低C/N比污水的凈化，而且該周叢生物處理系統(tǒng)需要進(jìn)一步提高結(jié)合度，降低占地面 積，提高推廣應(yīng)用的可行性。目前，也有一些新興微生物技術(shù)或微生物(包括藻類(lèi))聯(lián)合其它 技術(shù)處理有機(jī)污染物的去除，例如： 一體化處理微污染原水的工藝組合系統(tǒng)及其方法（申請(qǐng)公布號(hào)CN104445821A)提供了 一種一體化處理微污染原水的工藝處理系統(tǒng)及方法。該工藝基本集合了化學(xué)氧化法、曝氣 生物濾池法、接觸氧化法、生物膜法、沉降分離法、快濾法于一體，經(jīng)處理后的水可以達(dá)到國(guó) 家相關(guān)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 該工藝針對(duì)飲用水中的氨氮、有機(jī)物、嗅味、藻類(lèi)、濁度以及脫落生物體的去除具 有較好效果。但是該工藝集成的方法太多，處理對(duì)象針對(duì)性不強(qiáng)，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題， 容易引起處理出水水質(zhì)不穩(wěn)定。
[0008] 微生物菌群母液培殖發(fā)生器及其微生物污水處理方法（申請(qǐng)公布號(hào)： CN104556411A)提供了一種微生物菌群母液培殖發(fā)生器及其污水生物凈化方法，該工藝可 以大幅度提高裝置內(nèi)微生物的活性，培育出生物量更多的微生物菌群，包括微生物發(fā)生箱、 生物填料倉(cāng)、生物填料、進(jìn)水裝置、排渣裝置、水氣同步切割配送裝置和自動(dòng)控制裝置。該工 藝雖然能夠有利于各種微生物的培養(yǎng)和生長(zhǎng)，但是操作可控性不強(qiáng)，出水的二次污染或生 物膜的脫落問(wèn)題考慮還不夠周全，需要進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0009] 組裝式好氧厭氧固定化微生物污水處理裝置（申請(qǐng)公布號(hào)：CN104098179A)公開(kāi)了 一種組裝式好氧厭氧固定化微生物污水處理裝置，包括人工濕地池、進(jìn)水管路、曝氣裝置、 出水單元和固定化微生物板這些相關(guān)裝置和設(shè)備，人工濕地池從上到下以次為：礫石層、 好氧固定化微生物層、煤渣層、厭氧固定化微生物層和糠醛渣層，即該裝置的最大特點(diǎn)是將 裝置固定化微生物、微生物好氧厭氧處理與人工濕地有機(jī)結(jié)合，具有一定的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行意義， 但是出水處理效果的高效和穩(wěn)定性需要進(jìn)一步的商榷，該工藝的實(shí)際應(yīng)用也在初步探索階 段。
[0010] 可見(jiàn)，無(wú)論是傳統(tǒng)的水處理技術(shù)和新型微生物方法相結(jié)合的應(yīng)用，還是主要以一 些新興微生物水處理技術(shù)凈化污水，都不能夠一勞永逸的去除污水中的污染物，更難以去 除低濃度、低C/N比污水中的各種有機(jī)污染物，因?yàn)?，亟待需要發(fā)展新的微生物水處理技 術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于克服之前周叢生物反應(yīng)器不足，并解決現(xiàn)有技術(shù)的不足：提供 一種利用周叢生物高效去除污水中有機(jī)物的方法；本發(fā)明還涉及這種方法所使用的設(shè)備： 一體化螺旋式周叢生物反應(yīng)系統(tǒng)。這是一種以周叢生物為技術(shù)核心，有效結(jié)合過(guò)濾、澄清工 藝的污水凈化方法，主要針對(duì)的污水類(lèi)型為：有機(jī)污染的污水或低C/N比的污水。
[0012] 完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種利用周叢生物高效去除污水中有機(jī)物的方 法，其特征在于，步驟如下， ⑴.螺旋周叢生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)：所述螺旋周叢生物反應(yīng)器由兩部分構(gòu)成，一是起 支撐作用的主體，由空心透明材料制成(例如，有機(jī)玻璃)，二是反應(yīng)部分，由透明微直徑管 ((6=0. 5-8. O mm，透明、可塑性、有一定機(jī)械強(qiáng)度如PE材料）按一定規(guī)律螺旋纏繞而成（圖D ; ⑵.螺旋PE管預(yù)處理：首先往管道內(nèi)通入強(qiáng)堿或腐蝕液體，如通入HF/NH4F (I. 7%/2. 3%，W/W)，增大其比表面積，從而使周叢生物快速可靠的聚集和附著固定在管壁上 上，增加周叢生物在PE管中抗壓、抗剪能力； ⑶.周叢生物的固定過(guò)程：往螺旋周叢生物反應(yīng)器內(nèi)通入富營(yíng)養(yǎng)化水，并加入WC培養(yǎng) 基，光合周叢生物在微直徑管道內(nèi)固定； ⑶-a.可在室外溫度變化大或在光照強(qiáng)度2500-5000LUX、溫度為15-45°C條件下培養(yǎng) 和固定周叢生物，提高所培養(yǎng)周叢生物的適應(yīng)能力，利于處理過(guò)程中溫度變化時(shí)處理有機(jī) 污染物的穩(wěn)定性； ⑶_b.為使固定化時(shí)間變短并促進(jìn)周叢生物富集均勻性，初期固定采用定期間歇進(jìn)水 和WC培養(yǎng)基，當(dāng)管內(nèi)可見(jiàn)點(diǎn)狀綠色光合周叢生物即采用連續(xù)低速進(jìn)水和WC培養(yǎng)基；17-20 天后，管道內(nèi)壁出現(xiàn)一層亮綠色粘稠狀的光合周叢生物； ⑶-c.為了形成相對(duì)厭氧段，可在連續(xù)低速進(jìn)水時(shí)對(duì)其進(jìn)行遮光，進(jìn)行黑暗培養(yǎng)； (4) .周叢生物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)：進(jìn)水裝置，一體化螺旋周叢生物反應(yīng)系統(tǒng)；其中進(jìn)水裝 置包括進(jìn)水池、進(jìn)水管路、恒流泵；一體化螺旋周叢生物反應(yīng)系統(tǒng)包含螺旋周叢生物反應(yīng)器 (也稱為周叢生物螺旋管)、反沖洗裝置和沉淀溢流出水單元部分，并具有攔截較大顆粒污 染物管、更換清洗的裝置（圖2); (5) . -體化螺旋周叢生物反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 反應(yīng)池中設(shè)有一個(gè)進(jìn)水管、六個(gè)螺旋螺旋周叢生物反應(yīng)器安裝立柱、反沖洗接管、溢流 沉淀部分、出水單元、清洗口； (5)-a.在裝置運(yùn)行時(shí)，最多可安裝六段螺旋式周叢生物反應(yīng)器串聯(lián)或