一種利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置。該裝置包括豎直放置的柱狀反應(yīng)器，反應(yīng)器的側(cè)面設(shè)有四個(gè)取樣口；反應(yīng)器內(nèi)裝有碳源顆粒；連接在反應(yīng)器上端的進(jìn)水管，連接在進(jìn)水管另一端的貯水槽；進(jìn)水管上設(shè)有閥門和流量計(jì)；連接在反應(yīng)器上端的上出水管、連接反應(yīng)器下端的下出水管和出水池：包括反沖水箱；反沖水箱和反應(yīng)器之間依次連接有水泵、控制閥門和流量計(jì)。又可最大程度的將高氯酸鹽還原菌固定于其表面，同時(shí)通過控制水力停留時(shí)間、反沖洗強(qiáng)度及時(shí)間而實(shí)現(xiàn)對(duì)高氯酸鹽的快速、安全和高效的去除。
【專利說明】一種利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)計(jì)一種利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置，可用于地表水、地下水、生活污水及及工業(yè)廢水等各類受高氯酸鹽污染水體的治理。
【背景技術(shù)】
[0002]高氯酸鹽(ClO4-)在高溫下具有較強(qiáng)的氧化性，被廣泛應(yīng)用在制造火箭推進(jìn)器、導(dǎo)彈和煙火方面。過高濃度的高氯酸鹽會(huì)影響正常的甲狀腺機(jī)能，還可能對(duì)除甲狀腺以外的靶器官造成毒性效應(yīng)，在人體組織中存在遷移和滯留，甚至可以通過臍帶傳遞給下一代，屬于典型的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)。高氯酸鹽易溶于水，并在環(huán)境中遷移，由于其性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，可在環(huán)境中存在數(shù)十年，這使得高氯酸鹽污染具有廣泛性和持久性，且處理難度極大。我國(guó)存在大量以高氯酸鹽為直接產(chǎn)品的化工廠，且是煙火制造和消費(fèi)的傳統(tǒng)大國(guó)，C104_污染不容忽視。國(guó)內(nèi)飲用水中的監(jiān)測(cè)也顯示，部分水廠的源水和出廠水中高氯酸鹽含量較高，因此尋求有效的高氯酸鹽去除途徑勢(shì)在必行。
[0003]目前水體中高氯酸鹽的去除方法有物理化學(xué)法和生物降解法兩大類。在所有高氯酸鹽去除技術(shù)中，離子交換(IX)和生物降解工藝被普遍認(rèn)為適合于實(shí)際應(yīng)用，而后者顯得更加高效、經(jīng)濟(jì)。高氯酸鹽的微生物降解技術(shù)即在厭氧條件和酶的催化下，高氯酸根離子按
照叫-.^+O2路徑完全降解為無毒無害
的氯離子。高氯酸鹽降解菌分布廣泛，特別是受高氯酸鹽污染的江河、淤泥、土壤及廢水處理廠的污泥中，國(guó)外已從高氯酸污染位點(diǎn)或污水處理廠活性污泥中分離出了一些高氯酸鹽還原降解純菌，高氯酸鹽生物還原技術(shù)已經(jīng)引起愈來愈多人的關(guān)注。本裝置可以將高氯酸鹽還原菌有效的固定于碳源填料`上,并通過控制水力停留時(shí)間和反沖洗頻率而實(shí)現(xiàn)對(duì)高氯酸鹽的快速、安全和高效的去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提出一種利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置，該裝置可以控制進(jìn)水流量及反沖洗頻率和時(shí)間，使水中高氯酸鹽和微生物膜充分接觸，提高高氯酸鹽去除率。
[0005]本實(shí)用新型提供的利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置，包括豎直放置的柱狀反應(yīng)器、進(jìn)水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)和反沖系統(tǒng)，
[0006]反應(yīng)器的側(cè)面設(shè)有四個(gè)取樣口 ；反應(yīng)器內(nèi)裝有碳源顆粒；
[0007]進(jìn)水系統(tǒng):包括連接在反應(yīng)器上端的進(jìn)水管，連接在進(jìn)水管另一端的貯水槽；進(jìn)水管上設(shè)有閥門和流量計(jì)；
[0008]出水系統(tǒng):包括連接在反應(yīng)器上端的上出水管、連接反應(yīng)器下端的下出水管和出水池；上出水管另一端和下出水管另一端均與出水池連接；
[0009]反沖系統(tǒng):包括反沖水箱；反沖水箱和反應(yīng)器之間依次連接有水泵、控制閥門和流量計(jì)。
[0010]上述裝置，進(jìn)水系統(tǒng)中的閥門靠近貯水槽，流量計(jì)在保證方便觀察的條件下靠近反應(yīng)器。
[0011]上述裝置，所述四個(gè)取樣口優(yōu)選均勻分布。
[0012]采用該裝置的具體工藝流程為:
[0013]貯水槽I中的高氯酸鹽地下配水通過進(jìn)水管3由頂部進(jìn)入柱反應(yīng)器4，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)2控制水力，高氯酸鹽進(jìn)水與碳源顆粒表面附著的高氯酸鹽還原菌膜充分接觸、反應(yīng)，凈化出水從柱反應(yīng)器4底部下出水管13流入出水池5。水泵8將反沖水箱7的水壓入反應(yīng)器4，然后從上出水管12中流出，進(jìn)入出水池5。進(jìn)水通過閥門11控制，進(jìn)水流量通過流量計(jì)2監(jiān)控；控制閥門9和流量計(jì)10用于控制和監(jiān)控反沖水量。
[0014]使用本實(shí)用新型時(shí):將預(yù)先馴化過的含有高氯酸鹽降解菌的污泥連同含高氯酸鹽的地下配水泵入并固定于以粒狀可生物降解材料為碳源和載體的柱反應(yīng)器內(nèi)，在一定的條件下，經(jīng)過2?3周的反應(yīng)使高氯酸鹽還原菌附著并發(fā)育成生物膜固定于碳源顆粒上，含高氯酸鹽水流過柱反應(yīng)器4，可以與碳源顆粒上的高氯酸鹽菌膜充分接觸，并以微生物降解載體顆粒釋放的小分子有機(jī)物為碳源降解高氯酸鹽，從而達(dá)到去除高氯酸鹽的目的。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:可生物降解材料可同時(shí)作為微生物碳源和生物膜載體，既可在高氯酸鹽還原菌作用下分解釋放出小分子碳源，又可最大程度的將高氯酸鹽還原菌固定于其表面，同時(shí)通過控制水力停留時(shí)間、反沖洗強(qiáng)度及時(shí)間而實(shí)現(xiàn)對(duì)高氯酸鹽的快速、安全和高效的去除。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1.貯水槽；2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)；3.進(jìn)水管；4.柱反應(yīng)器；5.出水池；6.碳源顆粒；7.反沖水箱；8.水泵；9.控制閥門；10.流量計(jì)；11.閥門；12.上出水管；13.下出水管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)用新型的裝置，包括豎直放置的柱狀反應(yīng)器4、進(jìn)水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)和沖洗系統(tǒng)，
[0019]反應(yīng)器4的側(cè)面設(shè)有四個(gè)均勻分布的取樣口 6 ;反應(yīng)器4內(nèi)裝有碳源顆粒；
[0020]進(jìn)水系統(tǒng):包括連接在反應(yīng)器4上端的進(jìn)水管3，連接在進(jìn)水管3另一端的貯水槽I ;進(jìn)水管3上設(shè)有閥門11和流量計(jì)2 ；
[0021]出水系統(tǒng):包括連接在反應(yīng)器4上端的上出水管、連接反應(yīng)器4下端的下出水管13和出水池5 ;出水管12另一端和下出水管13另一端均與出水池5連接；
[0022]反沖系統(tǒng):包括反沖水箱7、包括反沖水箱7和反應(yīng)器4之間依次連接有水泵8、控制閥門9和流量計(jì)10 ；
[0023]其中，進(jìn)水系統(tǒng)中的閥門靠近貯水槽，流量計(jì)靠近反應(yīng)器。
[0024]該裝置的具體操作流程為，首先在3 L的柱反應(yīng)器4內(nèi)裝入粒徑為3-5_的碳源顆粒(由60%聚-β -羥丁酸(PHB)和40%聚己內(nèi)酯(PCL)通過共混擠出技術(shù)制得)。[0025]將2 L馴化培養(yǎng)好的高氯酸鹽還原菌液連同含高氯酸鹽的地下配水倒入貯水槽I內(nèi)，利用水泵緩慢循環(huán)送入柱反應(yīng)器4內(nèi)，48h后，更換進(jìn)水(濟(jì)南市南部山區(qū)地下水加入適量高氯酸鈉，CC104_= 2mg/L)。兩周后在顆粒表面可以看到明顯的生物膜，表示掛膜成功。貯水槽I中的高氯酸鹽地下配水通過進(jìn)水管3由頂部進(jìn)入柱反應(yīng)器4，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)2控制水力停留時(shí)間為4h，高氯酸鹽進(jìn)水與碳源顆粒表面附著的高氯酸鹽還原菌膜充分接觸、反應(yīng)，凈化出水從柱反應(yīng)器底部出水管流入出水池5。水反沖洗周期為12h，反沖洗強(qiáng)度為15L/sm2，歷時(shí)2min。反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過檢測(cè)進(jìn)出水的高氯酸鹽濃度，結(jié)果表明，本裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)高氯酸鹽95%以上的去除率。
【權(quán)利要求】
1.一種利用微生物降解水體中高氯酸鹽的裝置，其特征在于，包括豎直放置的柱狀反應(yīng)器、進(jìn)水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)和反沖系統(tǒng)， 反應(yīng)器的側(cè)面設(shè)有四個(gè)取樣口 ；反應(yīng)器內(nèi)裝有碳源顆粒； 進(jìn)水系統(tǒng):包括連接在反應(yīng)器上端的進(jìn)水管，連接在進(jìn)水管另一端的貯水槽；進(jìn)水管上設(shè)有閥門和流量計(jì)； 出水系統(tǒng):包括連接在反應(yīng)器上端的上出水管、連接反應(yīng)器下端的下出水管和出水池；上出水管另一端和下出水管另一端均與出水池連接； 反沖系統(tǒng):包括反沖水箱；反沖水箱和反應(yīng)器之間依次連接有水泵、控制閥門和流量計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)水系統(tǒng)中的閥門靠近貯水槽，流量計(jì)在保證方便觀察的條件下靠近反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述四個(gè)取樣口均勻分布。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK203625135SQ201320851955
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】何芳, 王子豪, 黃海東, 王仲鵬, 周海紅, 王秀菊, 王立國(guó) 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)