一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島及水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島及水處理方法，包括浮島浮體框架1，浮島浮體框架內(nèi)表面連接有網(wǎng)格板2，柱式中空纖維膜組件3的第一進氣管10通過接頭5與頂端連接有單向閥7的第二進氣管6活動連接，氣泵8通過導氣管9與第二進氣管6連接，第二進氣管6的外表面與浮體框架或網(wǎng)格板活動連接，氣泵8與風力發(fā)電裝置或太陽能發(fā)電裝置電連接，所述柱式中空纖維膜組件的中空纖維膜為疏水性微孔膜。本發(fā)明成本低，利用生物群落，提高氧氣的利用率，運行管理方便靈活，易于調整空間配置，占地面積小，固定方式多樣。可以放置在自來水廠預沉池中，適合用地緊張的給水廠。具有處理水質好、同步高效除碳脫氮，亦具有良好的景觀效果。
【專利說明】一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島及水處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理【技術領域】，具體涉及一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島及水處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，水體污染物排放量逐年增加，我國的河道、湖泊和水庫等自然水體受到不同程度的污染，隨著我國水環(huán)境狀況的惡化，許多飲用水水源呈微污染狀況，尤其水體富營養(yǎng)化問題最為嚴重。微污染水源水是指飲用水水源受到污染，使部分水質指標超過飲用水水源的衛(wèi)生標準。近年來，我國微污染水源水質特點主要表現(xiàn)在:C0D、B0D、T0C等有機物綜合指標值升高，氨氮(NH4+-N)濃度升高等。因此，開發(fā)出高效、低能耗的微污染水體凈化技術已經(jīng)成為研究人員的新課題，也越來越受到重視。
[0003]生態(tài)浮島技術就是運用無土栽培技術原理，利用水生植物對氮、磷等營養(yǎng)元素的吸收和根系微生物對污染物的降解達到凈化水質的目的。生態(tài)浮島是一種純生物的治理技術，不會產(chǎn)生污泥等，不會有二次污染問題；再次，該項技術的應用能增加水體中的生物多樣性，使已經(jīng)遭到生態(tài)破壞的水體生態(tài)系統(tǒng)恢復生態(tài)平衡；最后，該技術還能起到景觀及美化環(huán)境的作用，總的來說，該技術具有無污染、低投資，見效快的優(yōu)點，在富營養(yǎng)化水體治理中具有廣闊的應用前景；但是，傳統(tǒng)的生態(tài)浮島技術去污能力容易受季節(jié)和浮島植物量的限制，而對于漂浮植物來說，它只能利用表層水體，對于深度較大的水體，其凈化效果很難進一步提聞。
[0004]膜曝氣生物膜反應器(MABR)是一種生物膜法污水處理新工藝。MABR裝置主要由曝氣膜組件和微生物膜兩部分組成。該工藝選用比表面積較大的中空纖維透氣膜作為微生物膜的附著載體，并通過無泡曝氣的形式為微生物膜提供氧氣，由于MABR特殊的氧氣與底物雙向傳遞機理和生物分層結構，曝氣膜內(nèi)側為好氧菌，中間層為兼氧菌，外層為厭氧菌，MABR中形成好氧一兼氧一厭氧菌群共存的特殊生物膜結構，使得該工藝在單一反應器內(nèi)達到有效的同步除碳脫氮效果。但是，該反應器需固定于一個容器內(nèi)，待處理污水要通過進水泵泵入容器內(nèi)，同時，曝氣泵通過傳統(tǒng)供電設施供電，能耗高，占地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮
島O
[0006]本發(fā)明的第二個目的是提供一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法。
[0007]本發(fā)明的第三個目的是提供另一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法。
[0008]本發(fā)明的技術方案概述如下:[0009]一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島，包括浮島浮體框架1，浮島浮體框架內(nèi)表面連接有網(wǎng)格板2，柱式中空纖維膜組件3的第一進氣管10通過接頭5與頂端連接有單向閥7的第二進氣管6活動連接，氣泵8通過導氣管9與第二進氣管6連接，第二進氣管6的外表面與浮體框架或網(wǎng)格板活動連接，氣泵8與風力發(fā)電裝置或太陽能發(fā)電裝置電連接，所述柱式中空纖維膜組件的中空纖維膜為疏水性微孔膜。
[0010]所述疏水性微孔膜的材質優(yōu)選為聚丙稀、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚砜。
[0011]一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法，包括如下步驟:
[0012](I)將水生植物放入一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島的網(wǎng)格板2的網(wǎng)格中；
[0013](2)將步驟(1)獲得的裝置放入污水中，啟動氣泵8，控制氣壓力大小，使每個柱式中空纖維膜組件3的氣體流量為5~50L/h。
[0014]一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法，包括如下步驟:
[0015](I)使用一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島；
[0016](2)旋開接頭5使連接有第一進氣管10的柱式中空纖維膜組件3與第二進氣管6分離；
[0017](2)將柱式中空纖維膜組件3人工強化掛膜；
[0018](3)在網(wǎng)格板2的網(wǎng)格中放入水生植物；
[0019](4)通過接頭5將連接有第一進氣管10的人工強化掛膜后的柱式中空纖維膜組件與第二進氣管6連接；
[0020](5)將經(jīng)步驟(1)-(4)處理后的具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島放入污水中，啟動氣泵8，控制氣壓力大小，使每個柱式中空纖維膜組件3的氣體流量為5~50L/h。
[0021]本發(fā)明優(yōu)點:
[0022]1.利用太陽能、風能等自然能源作為供氣動力，取代了傳統(tǒng)的人工供電，降低系統(tǒng)能耗，節(jié)約能源、同時減少了傳統(tǒng)供電設施所需的電源布線問題。
[0023]2.利用豐富的生物群落；提高氧氣的利用效率，降低曝氣能耗。
[0024]3.本發(fā)明的一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島運行管理方便靈活，易于調整空間配置，占地面積小，固定方式多樣。可以放置在給水廠的預沉池中，減少新增工藝對陸地空間的占用，適合用地緊張的給水廠。
[0025]4.本發(fā)明的一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島具有處理水質好、同步高效除碳脫氮，亦具有良好的景觀效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島結構示意圖。
[0027]圖2為實施例1的方法對COD的去除效果。
[0028]圖3為實施例1的方法對氨氮的去除效果。
[0029]圖4為實施例1的方法對TN的去除效果。
[0030]圖5為實施例2的方法對COD的去除效果。
[0031]圖6為實施例2的方法對氨氮的去除效果。
[0032]圖7為實施例2的方法對TN的去除效果。
【具體實施方式】
[0033]下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。[0034]應用于本發(fā)明的水生植物有很多，如蘆葦、空心菜、水芹、首蒲、蓮等。
[0035]一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島，包括浮島浮體框架1，浮島浮體框架內(nèi)表面連接有網(wǎng)格板2，柱式中空纖維膜組件3的第一進氣管10通過接頭5與頂端連接有單向閥7的第二進氣管6活動連接，氣泵8通過導氣管9與第二進氣管6連接，第二進氣管6的外表面與浮體框架或網(wǎng)格板活動連接，氣泵8與風力發(fā)電裝置或太陽能發(fā)電裝置電連接，柱式中空纖維膜組件的中空纖維膜為疏水性微孔膜。
[0036]疏水性微孔膜的材質優(yōu)選為聚丙稀、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚砜。
[0037]實施例1
[0038]一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法，包括如下步驟:
[0039](I)將水生植物放入上述一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島的網(wǎng)格板2的網(wǎng)格中；
[0040](2)將步驟(1)獲得的裝置放入污水中(污水中的細菌會自動掛膜)，啟動氣泵8，控制氣壓力大小，使每個柱式中空纖維膜組件3的氣體流量為5L/h，也可以是10L/h、20L/h、30L/h、40L/h 或 50L/h。
[0041]實施例2
[0042]一種 具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法，包括如下步驟:
[0043](I)使用上述一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島；
[0044](2)旋開接頭5使連接有第一進氣管10的柱式中空纖維膜組件3與第二進氣管6分離；
[0045](2)將柱式中空纖維膜組件3人工強化掛膜；
[0046](3)在網(wǎng)格板的網(wǎng)格中放入水生植物；
[0047](4)通過接頭5將連接有第一進氣管10的人工強化掛膜后的柱式中空纖維膜組件與第二進氣管6連接；
[0048](5)將經(jīng)步驟(1)-(4)處理后的具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島放入污水中，啟動氣泵(8)，控制氣壓力大小，使每個柱式中空纖維膜組件3的氣體流量為5L/h，也可以是10L/h、20L/h、30L/h、40L/h 或 50L/h。
[0049]實施例1和實施例2的掛膜完成后，氣泵將空氣泵入中空纖維膜組件的中空纖維膜的內(nèi)腔，通過調節(jié)閥控制氣體壓力，氧氣透過中空纖維膜的膜壁進入生物膜內(nèi)部，靠近中空纖維膜外壁的生物層由于能到得到充足的氧氣，形成好氧區(qū)，該好氧區(qū)能夠進行去除含碳有機物和硝化反應，遠離中空纖維膜膜外壁的生物層，形成缺氧區(qū)，該缺氧區(qū)能夠進行反硝化反應；當微污染水以一定流速流經(jīng)微生物膜表面時，微污染水中的污染物進入生物膜內(nèi)部，通過污染物和溶解氧在生物膜內(nèi)部逆向傳質的方式去除水體中的COD與氨氮。浮島上種植的水生植物對氮磷等營養(yǎng)元素的吸收及根系微生物對污染物的降解，協(xié)同凈化水質。
[0050]本發(fā)明采用風力發(fā)電裝置或太陽能發(fā)電裝置為氣泵8提供動力。氣泵供氣，單向閥7關閉，此時通過調節(jié)閥控制氣體壓力，為微生物膜供氧。
[0051]當無風或晚上無太陽而使風力發(fā)電裝置或太陽能發(fā)電裝置停止工作而供電停止時，氣泵8停止供氣，單向閥7自動打開，使中空纖維膜膜腔與大氣連通，大自然的空氣為中空纖維膜的微生物提供氧氣。本發(fā)明所選用的是疏水性微孔膜，所以空氣在大氣壓力下通過擴散作用進入到膜腔內(nèi)為生物膜提供一定的氧氣。相對于曝氣泵供氧，自然供氧量低。
[0052]通過調節(jié)第二進氣管(6)的外表面與浮體框架或網(wǎng)格板連接位置，可使柱式中空纖維膜組件(3)浸沒于水體中的深度可調。
[0053]本發(fā)明中柱式中空纖維膜組件，膜纖維頂端集中在膜組件上部封頭中，封頭內(nèi)部中空，上部設置膜組件進氣口，第一進氣管10與進氣口連接。
[0054]柱式中空纖維膜組件3人工強化掛膜:即將柱式中空纖維膜組件放入一定濃度的活性污泥中，控制供氣壓力，并開啟循環(huán)水泵，掛膜周期一周即可。
[0055]實施例3
[0056]在一長方體水箱中，容積大小1.275m3(1.50X0.95X1.00m)，放入本發(fā)明的一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島，浮島浮體框架I大小為0.95X0.75m，柱式中空纖維膜組件4個，組件尺寸(RXH)為:Φ55Χ360_。
[0057]水生植物選的是株長約15cm的空心菜，共種植30株。
[0058]人工合成微污染廢水，指標如表1 ;
[0059]表1:受試水樣水質指標
[0060]
【權利要求】
1.一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島，包括浮島浮體框架(1)，浮島浮體框架內(nèi)表面連接有網(wǎng)格板(2)，其特征是柱式中空纖維膜組件(3)的第一進氣管(10)通過接頭(5)與頂端連接有單向閥(7)的第二進氣管(6)活動連接，氣泵(8)通過導氣管(9)與第二進氣管(6)連接，第二進氣管(6)的外表面與浮體框架或網(wǎng)格板活動連接，氣泵(8)與風力發(fā)電裝置或太陽能發(fā)電裝置電連接，所述柱式中空纖維膜組件的中空纖維膜為疏水性微孔膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島，其特征是所述疏水性微孔膜的材質為聚丙稀、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚砜。
3.一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法，其特征是包括如下步驟: (1)將水生植物放入權利要求1一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島的網(wǎng)格板(2)的網(wǎng)格中； (2)將步驟(1)獲得的裝置放入污水中，啟動氣泵(8)，控制氣壓力大小，使每個柱式中空纖維膜組件(3)的氣體流量為5~50L/h。
4.一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島水處理方法，其特征是包括如下步驟: (1)使用權利要求1的一種具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島； (2)旋開接頭(5)使連接有第一進氣管(10)的柱式中空纖維膜組件(3)與第二進氣管(6)分離； (2)將柱式中空纖維膜組件(3)人工強化掛膜； (3)在網(wǎng)格板(2)的網(wǎng)格中放入水生植物； (4)通過接頭(5)將連接有第一進氣管(10)的人工強化掛膜后的柱式中空纖維膜組件與第二進氣管(6)連接； ( 5)將經(jīng)步驟(1)-(4)處理后的具有生物膜反應功能的生態(tài)浮島放入污水中，啟動氣泵(8)，控制氣壓力大小，使每個柱式中空纖維膜組件(3)的氣體流量為5~50L/h。
【文檔編號】C02F3/32GK104030455SQ201410310024
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】吳云, 張楠, 張宏偉 申請人:天津工業(yè)大學