一種板栗毛殼生物膜載體及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種板栗毛殼生物膜載體及其應(yīng)用，所述載體由填充體和置于填充體內(nèi)的填充物組成，所述填充物為板栗毛殼。所述填充體為圓柱形或球形利于裝填板栗毛殼的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有理想的空隙率、通氣性能和過水性能。所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)眼孔徑為0.3?0.5cm?？梢詾橹駰l編制或高樹脂聚乙烯網(wǎng)縫制而成的球形或圓柱形結(jié)構(gòu)。將板栗毛殼生物膜載體采用與人工濕地植物相間或“S”布置的方式固定于人工濕地底部，進(jìn)行濕地正常的運行。降低了生物膜載體成本與曝氣成本、提供了碳源，并強化了表面流人工濕地的污水處理能力。本發(fā)明的方法可廣泛的應(yīng)用于表面流人工濕地，江、河的河濱帶以及湖泊的湖濱帶等地區(qū)，在維持生態(tài)功能的同時，降低污染對環(huán)境的影響。
【專利說明】
一種板栗毛殼生物膜載體及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及污水處理生態(tài)工程技術(shù)，具體涉及一種板栗毛殼生物膜載體及其應(yīng)用，屬于資源環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物膜法是利用附著生長于某些固體物表面的微生物，在充氧的條件下，在固體填料表面高度聚集并附著形成生物膜。當(dāng)充氧的污水以一定的流速流過填料表面時，生物膜中的微生物會吸收污水中的有機污染物，通過生物接觸氧化等作用，從而使污水得以凈化。生物膜法因具有對水質(zhì)水量變動適應(yīng)性強，微生物多樣化，脫氮除磷效率高，易于維護(hù)等特點，而被廣泛運用于各類污水處理領(lǐng)域。
[0003]生物膜載體填料是生物膜法處理污水工藝中的重要組成部分。一般可分為三大類:無機類、有機類和天然可降解類，其中無機類包括礫石、陶粒等，雖然機械強度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定但比表面積較小;有機類包括醛化纖綸、聚丙烯等，大多親水性差，掛膜速度慢，需改性處理;天然可降解類包括:玉米皮、稻草等，這些材料成本低、取材方便，不會給環(huán)境帶來污染與負(fù)擔(dān)，也節(jié)省了處理其他污染物的費用，還對廢物進(jìn)行了資源化利用，可謂一舉多得，但目前常用的天然可降解類材料大多存在機械強度低、使用壽命短的缺點。
[0004]我國河北迀西明栗、山東紅栗、河南確山紅油栗和信陽板栗聞名世界，產(chǎn)量驚人，因而大量產(chǎn)出板栗毛殼。板栗毛殼具有表面積大，碳含量高，機械強度大，不易變形、破碎，無毒無害可降解等特點。因此，本發(fā)明針對我國低碳源生活污水、污水廠尾水、遭受污染的河湖等水體，利用板栗毛殼作為生物膜載體材料進(jìn)行生物膜法的處理，充分發(fā)揮板栗毛殼的特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決目前生物膜載體價格昂貴，難降解，有毒有害且廢棄后對環(huán)境造成污染的問題，本發(fā)明提出一種板栗毛殼生物膜載體及其應(yīng)用，將板栗毛殼作為生物膜載體與表面流人工濕地相結(jié)合，提高了人工濕地對污染物的凈化能力，同時為板栗毛殼的資源利用提供了方向。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種板栗毛殼生物膜載體，所述載體由填充體和置于填充體內(nèi)的填充物組成，所述填充物為板栗毛殼。
[0007]所述填充體為圓柱形或球形利于裝填板栗毛殼的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有理想的空隙率、通氣性能和過水性能。
[0008]所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)眼孔徑為0.3-0.5cm?？梢詾橹駰l編制或高樹脂聚乙烯網(wǎng)縫制而成的球形或圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0009]所述板栗毛殼生物膜載體在水處理中的應(yīng)用。將板栗毛殼生物膜載體與表面流人工濕地相結(jié)合，將板栗毛殼生物膜載體采用與人工濕地植物相間或“S”布置的方式固定于人工濕地底部，運行初期，進(jìn)水流量低于濕地的正常進(jìn)水流量，使得微生物在生物膜載體上附著、生長，在載體上有生物膜生成時，逐漸提高進(jìn)水水量，待生物膜成熟后，進(jìn)行水質(zhì)的監(jiān)測，若出水穩(wěn)定，則進(jìn)行濕地正常的運行。
[0010]濕地運行過程中水力負(fù)荷應(yīng)控制在0.2?0.5m3/d.m2，水力負(fù)荷為濕地進(jìn)水流量與濕地表面積和時間之積的比值。
[0011 ]所述板栗毛殼生物膜載體與人工濕地的植物帶交替排列，相鄰板栗毛殼生物膜載體間間隔0.5m。也可以按照實際工程情況結(jié)合景觀進(jìn)行布置。
[0012]該方法包括表面流人工濕地的建造;板栗毛殼生物膜載體的制備；生物膜載體的布置與固定;人工濕地的運行;生物膜載體的后期管理。具體為:
I)表面流人工濕地的建造
按照表面流人工濕地的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行濕地的建造，施工時底部用防水材料進(jìn)行防水，后上覆35?45cm的適合植物生長的土壤。濕地植物選取凈化能力強，抗逆性高的，如香蒲、蘆葦、菖蒲等種植于濕地中，植株密度為25?30株/m2 ο濕地內(nèi)部設(shè)置有進(jìn)水布水管與出水集水管。
[0013]2)生物膜載體的制備
選取孔徑為0.3cm的高樹脂聚乙烯網(wǎng)縫制成直徑為12cm高度為30cm的圓柱形網(wǎng)兜，往圓柱形網(wǎng)兜里面填充板栗毛殼。
[0014]3)生物膜載體的布置與固定
生物膜載體的布置采用與植物相間的方式。生物膜的固定，沿濕地水流方向每間隔50cm在濕地兩側(cè)打粧，粧高40cm?；挻蚝煤?，將生物膜載體每個間隔20cm懸掛于繩上，繩子固定于兩端的木粧上。其中，每個生物膜載體網(wǎng)兜底下固定石塊使生物膜載體沉于濕地底部。
[0015]4)人工濕地的運行
生物膜載體布置好后，進(jìn)行濕地的運行。運行初期，進(jìn)水流量低于濕地的正常進(jìn)水流量，從而有利于微生物在生物膜載體上附著、生長，在載體上有生物膜生成時，逐漸提高進(jìn)水水量，待生物膜成熟后，進(jìn)行水質(zhì)的監(jiān)測，若出水穩(wěn)定，則進(jìn)行濕地正常的運行。濕地載體上的掛膜一般需要7?10天的時間，在冬季，氣溫較低時，掛膜時間一般要比溫暖時間延長2?3倍。其中，在濕地運行過程中水力負(fù)荷應(yīng)控制在0.4?0.5m3/d.m2，以防止過強的水流沖刷生物膜，導(dǎo)致生物膜的脫落。
[0016]5)生物膜載體的后期管理
板栗毛殼制成的生物膜載體屬于天然可降解類材料，在濕地運行期間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)生物膜載體出現(xiàn)腐爛、破碎的跡象，則將其取出，去除網(wǎng)兜內(nèi)的破爛的板栗毛殼后進(jìn)行重新裝填。然后，按照3)、4)過程重新進(jìn)行生物膜載體的固定及濕地的運行。
[0017]板栗毛殼作為生物膜載體，機械強度大、使用壽命長、資源循環(huán)利用、成本極低、可補充碳源、可生物降解、使用簡單適用范圍廣泛。
[0018]有益效果:本發(fā)明采用板栗毛殼，無需預(yù)處理直接作為生物膜載體使用，克服了以往使用高成本、易造成二次污染等生物膜載體材料的弊端，同時板栗毛殼為天然可降解類材料，實現(xiàn)了環(huán)境資源安全、充分、高效、循環(huán)利用。由此可見，本發(fā)明將板栗毛殼作為生物膜載體與表面流人工濕地相結(jié)合，節(jié)約了材料成本，強化了表面流人工濕地對污水的處理能力。本發(fā)明的方法可廣泛的應(yīng)用于表面流人工濕地，江、河的河濱帶以及湖泊的湖濱帶等地區(qū)，在維持生態(tài)功能的同時，降低污染對環(huán)境的影響。
【附圖說明】
[0019]圖1為板栗毛殼實體照片；
圖2板栗毛殼生物膜載體圖；
圖3為表面流人工濕地與懸掛式生物膜法相結(jié)合的生物膜載體布置的俯視圖；
圖4為表面流人工濕地與懸掛式生物膜法相結(jié)合的生物膜載體布置的剖面圖；
其中:1-進(jìn)水布水管、2-板栗毛殼生物膜帶、3-植物區(qū)、4-出水集水管，5-粧。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
I)表面流人工濕地的建造
建造3.0m長，1.2m寬的表面流人工濕地，施工時底部用防水材料進(jìn)行防水，后上覆35?45cm的適合植物生長的土壤。將蘆葦種植于濕地中，植株密度為25?30株/m2。濕地內(nèi)部設(shè)置有進(jìn)水布水管與出水集水管。
[0021]2)生物膜載體的制備
選取孔徑為0.3cm的高樹脂聚乙烯網(wǎng)縫制成直徑為12cm高度為30cm的圓柱形網(wǎng)兜，往圓柱形網(wǎng)兜里面填充滿板栗毛殼，板栗毛殼取自河北迀西地區(qū)，所填充的板栗毛殼只要大于網(wǎng)兜的網(wǎng)孔即可選用，無需預(yù)處理。
[0022]3)生物膜載體的布置與固定
將板栗毛殼制成的生物膜載體，沿水流方向，每隔0.5米寬的植物區(qū)布置生物膜帶，生物膜載體采用懸掛式進(jìn)行掛膜。植物帶與生物膜帶交替出現(xiàn)，濕地進(jìn)水先經(jīng)過植物區(qū)后再經(jīng)生物膜區(qū)。
[0023]4)人工濕地的運行
人工濕地運行期為夏季，進(jìn)水濃度:COD為300mg/L，TN為15mg/L，TP為4mg/L，系統(tǒng)運行初期水力負(fù)荷為0.30 m3/d.m2，系統(tǒng)運行8天左右后，系統(tǒng)內(nèi)生物膜成功在載體上掛膜，載體上生物膜總重達(dá)到0.0637g/g。隨后加大水力負(fù)荷，控制在0.4?0.5m3/d.m2，待系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，測得出水中COD降到36 11^/1^郵#到1.86 mg/L，TP降到0.63 mg/L。
[0024]除上述實施實例外，本發(fā)明還可以有其他變化的實施方式。例如，板栗毛殼生物膜載體可以采用不同的形式布置，應(yīng)用于生物濾池、接觸氧化池、MBR膜生物反應(yīng)器等一系列與生物膜法相關(guān)的水處理技術(shù)中。凡是將板栗毛殼作為生物膜載體使用的水處理方法或者等同替換、等換變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種板栗毛殼生物膜載體，其特征在于，所述載體由填充體和置于填充體內(nèi)的填充物組成，所述填充物為板栗毛殼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板栗毛殼生物膜載體，其特征在于，所述填充體為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板栗毛殼生物膜載體，其特征在于，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)眼孔徑為0.3-0.5cm。4.權(quán)利要求1所述板栗毛殼生物膜載體在水處理中的應(yīng)用。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，將板栗毛殼生物膜載體與表面流人工濕地相結(jié)合，將板栗毛殼生物膜載體采用與人工濕地植物相間或“S”布置的方式固定于人工濕地底部，運行初期，進(jìn)水流量低于濕地的正常進(jìn)水流量，使得微生物在生物膜載體上附著、生長，在載體上有生物膜生成時，逐漸提高進(jìn)水水量，待生物膜成熟后，進(jìn)行水質(zhì)的監(jiān)測，若出水穩(wěn)定，則進(jìn)行濕地正常的運行。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，濕地運行過程中水力負(fù)荷應(yīng)控制在0.2?0.5m3/d.m2，水力負(fù)荷為濕地進(jìn)水流量與濕地表面積和時間之積的比值。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述人工濕地的植株密度為25?30株/m2。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述板栗毛殼生物膜載體與人工濕地的植物帶交替排列，相鄰板栗毛殼生物膜載體間間隔0.5m。
【文檔編號】C02F3/34GK105936549SQ201610481577
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】朱偉, 郭有智, 趙建河, 韓守亮, 劉學(xué)剛, 王少明, 張 浩, 陳懷民, 湯蘇晨
【申請人】河海大學(xué)