一種湖塘水體原位修復(fù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種湖塘水體原位修復(fù)的方法，包括以下步驟：在水體中至上而下依次懸置表面曝氣系統(tǒng)和BC生物反應(yīng)系統(tǒng)，表面曝氣系統(tǒng)用于使水體升流和擴散，BC生物反應(yīng)系統(tǒng)用于固定化微生物；水體在表面曝氣系統(tǒng)提供的升力作用下從水體下部作升流運動；水體經(jīng)過BC生物反應(yīng)系統(tǒng)，水體中的營養(yǎng)物質(zhì)激發(fā)BC生物反應(yīng)系統(tǒng)中的固定化微生物繁殖；升流的水體經(jīng)表面曝氣系統(tǒng)推出，并在水流密度差的作用下循環(huán)至湖塘底部。本發(fā)明方法具有快速啟動，修復(fù)所需時間短，微生物濃度高，底泥同步降解，工藝操作簡單，能耗低，無二次污染，修復(fù)效果穩(wěn)定的優(yōu)點。
【專利說明】一種湖塘水體原位修復(fù)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于湖塘水體的原位修復(fù)凈化領(lǐng)域，具體涉及一種湖塘水體原位修復(fù)的方法。
技術(shù)背景
[0002]在現(xiàn)有的湖塘水體原位修復(fù)技術(shù)中，有物理修復(fù)，如底泥疏浚、引水稀釋等；化學(xué)修復(fù)，如絮凝、沉淀、絡(luò)合等；生物修復(fù)，如植物修復(fù)和微生物修復(fù)。其中近年來廣泛采用的是微生物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)按照微生物的存在形式可以分為懸浮式、附著式和固定式。
[0003]懸浮式通常采用的是直接向水體注入液態(tài)、粉末態(tài)的微生物制劑或者微生物促進齊U，前者在進入水體環(huán)境后微生物可以利用水體中的營養(yǎng)物質(zhì)繁殖生長，同化水體中的污染物并將其分解轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)從而達到凈化水體的作用；后者則是通過生長促進劑強化水體中已有的土著微生物，進而利用其降解水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，凈化水源。其優(yōu)點在于:(I)可以向水體中大量地接種微生物菌種，改善水體中微生物群落分布狀況；(2)可以有選擇性的改變湖塘不同位置的微生物濃度，從而達到水體治理的有針對性；(3)微生物制劑和促進劑可以批量繁育生產(chǎn)，使用過程中對人員的技術(shù)水平要求不高。其缺點是:微生物濃度擴散速度慢，抗沖擊的能力差，菌種流失嚴(yán)重。
[0004]附著式技術(shù)借鑒了污水生物膜處理技術(shù)，將經(jīng)過掛膜培養(yǎng)的載體材料置湖塘中，通過膜上附著微生物吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，進而達到使水體中營養(yǎng)物濃度降低的目的。其優(yōu)點在于:(I)微生物多樣化，生物的食物鏈長，有利于提高污水處理效果和單位面積的處理負荷；(2)優(yōu)勢菌群分段運行，有利于提高對污染物的生物降解效率，提高脫氮除磷效果；(3)對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性，耐沖擊負荷力增強；(5)易于維護，運行管理方便，耗能低。缺點是同樣存在微生物擴散問題，水體中營養(yǎng)物質(zhì)必須與生物膜接觸才能達到被同化吸收的效果，因此對于工藝設(shè)計和運行條件的要求較為嚴(yán)格。
[0005]固定式技術(shù)是指用化學(xué)或物理的手段和方法將游離微生物限制或定位在某一特定空間范圍內(nèi)，保留其固有的催化活性，且能夠被重復(fù)和連續(xù)使用的現(xiàn)代生物工程技術(shù)。技術(shù)要點是首先將所需的優(yōu)勢菌種從活性污泥中分離和篩選，大量富集后固定于反應(yīng)器中，組成一個連續(xù)、高效的污水處理系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的處理方法，其優(yōu)點在于:(I)被固定化的微生物高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖，有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，縮短反應(yīng)時間、減小反應(yīng)流程，降低設(shè)備費用。(2)可以通過對所需菌種篩選后進行固定，由此保證增殖速度慢的細菌發(fā)揮其最佳代謝活性，并可以縮短反應(yīng)器的啟動時間。(3)由于固定化所帶來的高活性、高濃度的微生物以及固定材料的保護，使得水質(zhì)或水量的沖擊對處理效率及穩(wěn)定性的影響降到最低點。(4)微生物細胞固定在非水溶性的載體上，因此很容易實現(xiàn)快速、高效的固液分離，而且由于微生物量大，其生長基本處于內(nèi)源呼吸階段，因此剩余污泥量產(chǎn)生少，無二次污染產(chǎn)生。缺點是篩選、分離和純化適宜微生物菌種的工作量大，固定化載體生產(chǎn)成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明發(fā)要解決的技術(shù)問題是提供一種快速啟動，修復(fù)所需時間短，微生物濃度高，底泥同步降解，工藝操作簡單，能耗低，無二次污染，修復(fù)效果穩(wěn)定的湖塘水體原位修復(fù)的方法。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0008]一種湖塘水體原位修復(fù)的方法，包括以下步驟:在湖塘水體中至上而下依次懸置表面曝氣系統(tǒng)和BC生物反應(yīng)系統(tǒng)，表面曝氣系統(tǒng)用于使水體升流和擴散，BC生物反應(yīng)系統(tǒng)用于固定化微生物；水體在表面曝氣系統(tǒng)提供的升力作用下從水體下部作升流運動；升流的水體經(jīng)過BC生物反應(yīng)系統(tǒng)，水體中的營養(yǎng)物質(zhì)激發(fā)BC生物反應(yīng)系統(tǒng)中的固定化微生物繁殖；微生物被BC生物反應(yīng)系統(tǒng)推出并進入水體中；進入水體中的微生物與升流的水體混合后進入表面曝氣系統(tǒng)，最后被表面曝氣系統(tǒng)推出并在水體流動性的作用下交換回水體底層；循環(huán)執(zhí)行上述步驟，水體得到修復(fù)。
[0009]所述表面曝氣系統(tǒng)位于水面以下，通過管道連接空氣壓縮機。
[0010]所述表層曝氣系統(tǒng)為微孔曝氣頭。
[0011]所述BC反應(yīng)系統(tǒng)包括:固定有微生物的固定化微生物載體設(shè)在鏤空載體存儲部件中，穿過固定化微生物載體中間的透氣管通過管路連接氣泵。
[0012]本發(fā)明的顯著效果在于:
[0013]1、設(shè)置微孔曝氣頭，其作用一是為流進該曝氣頭的微生物與水的混合液上升與擴散提供動力，促進了微生物菌體的擴散，改善了傳統(tǒng)技術(shù)中微生物完全依靠自身游動擴散的狀況，解決了微生物擴散速度慢，集群分布不均勻的問題。二是與水體底部缺氧環(huán)境相配合，使得循環(huán)水流在循環(huán)過程中歷經(jīng)A2/0過程，強化水體的脫氮除磷能力。
[0014]2、固定化微生物載體作為該方法的核心技術(shù)，結(jié)合了傳統(tǒng)懸浮式，附著式生物技術(shù)的特點，將高效微生物菌種進行固定后使用，減少了水流沖擊作用對微生物菌種的影響，減少了維持菌群濃度的后續(xù)投入。
[0015]3、修復(fù)效果穩(wěn)定，無二次污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是用本發(fā)明方法進行富營養(yǎng)湖塘水體的模擬修復(fù)實驗的圖示。
[0017]其中:1:生化反應(yīng)池、2:供氣管路、3:供氣調(diào)節(jié)閥、4:供氣流量計、5:氣泵、6:透氣管、8:鏤空載體儲存體、9:微孔曝氣頭、10:送風(fēng)管、11:送風(fēng)閥門、12:送風(fēng)流量計、13:空氣壓縮機。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明。
[0019]實施例1:用本發(fā)明方法進行富營養(yǎng)湖塘水體的模擬修復(fù)實驗
[0020]圖1為用本發(fā)明方法進行富營養(yǎng)湖塘水體的模擬修復(fù)實驗的圖示。生化反應(yīng)池I為高800mm、底Φ400πιπι、上端開口 Φ600mm的PVC桶，桶內(nèi)一次性加入待修復(fù)天然湖塘水體150L，水質(zhì)為 COD:35mg/L, NH4-N: 15mg/L, pH:7.5，DO:1.2mg/L。桶內(nèi)采用懸掛布置方式至上而下依次為微孔曝氣頭9及BC生物反應(yīng)系統(tǒng)。微孔曝氣頭9采用孔徑為180 μ m的剛玉式直排式曝氣頭，其上邊緣位于水面以下200mm處，通過送風(fēng)管10與空氣壓縮機13相連，送風(fēng)管10上設(shè)置有控制氣體流量大小的送風(fēng)閥門11和送風(fēng)流量計12。BC生物反應(yīng)系統(tǒng)的鏤空載體儲存體8采用鏤空不銹鋼材質(zhì)制作，為兩端封閉的圓柱形結(jié)構(gòu)，其直徑為Φ 100mm，長度為300mm，中心軸線位于水面以下400mm處。鏤空載體儲存體8有固定化微生物載體0.6kg，并設(shè)置有透氣管6通過供氣管路2與氣泵5相連，供氣管路2上設(shè)置有控制氣體流量大小的供氣調(diào)節(jié)閥3和供氣流量計4?？諝鈮嚎s機功率為55W，排氣量為82L/min。
[0021]水體在表面曝氣系統(tǒng)提供的升力作用下從生化反應(yīng)池I下部作升流運動，經(jīng)過BC生物反應(yīng)系統(tǒng)時，水體中的營養(yǎng)物質(zhì)激發(fā)固定化微生物載體內(nèi)的微生物大量繁殖，細小的微生物在透氣管6產(chǎn)生的水汽混合流推動下溢出鏤空載體存儲部件8的孔隙進入水體中，與升流的水體充分混合后進入微孔曝氣頭9，最后被微孔曝氣頭9產(chǎn)生的氣體升力向上推出并最終在水體流動性的作用下交換回水體底層，在這一過程待修復(fù)水體中的污染物被微生物作為生長繁殖所需要的營養(yǎng)源，以此實現(xiàn)凈化水體水質(zhì)的目的。
[0022]通過對生化反應(yīng)池I中水質(zhì)間隔8小時一次的水質(zhì)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，修復(fù)48h后水質(zhì) COD:20mg/L, NH3-N:0.34mg/L, pH:7.5，DO:5.5mg/L,穩(wěn)定達到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中對三類環(huán)境水體的水質(zhì)要求(COD:20mg/L, NH3-N:1.0mg/L, pH:6 ?9，DO:5mg/L)。
[0023]實施例2:
[0024]待修復(fù)湖塘，平均水深1.0m,水體面積約為200m2，其中COD濃度為40mg/L、氨氮濃度9.4mg/L、總磷濃度0.6mg/L。該湖塘水體的主要來源為周邊地表降水徑流，屬典型封閉景觀水體。其污染來源為底泥釋放，雨水裹挾及水生生物、水邊植物殘體等。采用本發(fā)明方法進行湖塘水體原位修復(fù)，微孔曝氣頭9采用孔徑為180 μ m的剛玉盤式曝氣頭，空氣壓縮機13功率為180W，排氣量為220L/min。其余同實施例1。并在湖塘中主要的進水口和溢流堰處設(shè)置三個監(jiān)測點位。
[0025]通過間隔周期為一天的連續(xù)30天的湖塘水質(zhì)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過20天的連續(xù)修復(fù)后湖塘水體三個采樣點的混合水質(zhì)為COD:21.56mg/L, NH3-N:8.5mg/L, TP:0.19mg/L。當(dāng)修復(fù)至30天時，COD下降至13.76mg/L, TP:0.12mg/L。穩(wěn)定達到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中對三類環(huán)境水體的水質(zhì)要求(COD:20mg/L, NH3-N:1.0mg/L, pH:6 ?9，DO:5mg/L)。
【權(quán)利要求】
1.一種湖塘水體原位修復(fù)的方法，其特征在于，包括以下步驟:在湖塘水體中至上而下依次懸置表面曝氣系統(tǒng)和BC生物反應(yīng)系統(tǒng)，表面曝氣系統(tǒng)用于使水體升流和擴散，BC生物反應(yīng)系統(tǒng)用于固定化微生物；水體在表面曝氣系統(tǒng)提供的升力作用下從水體下部作升流運動；升流的水體經(jīng)過BC生物反應(yīng)系統(tǒng)，水體中的營養(yǎng)物質(zhì)激發(fā)BC生物反應(yīng)系統(tǒng)中的固定化微生物繁殖；微生物被BC生物反應(yīng)系統(tǒng)推出并進入水體中；進入水體中的微生物與升流的水體混合后進入表面曝氣系統(tǒng)，最后被表面曝氣系統(tǒng)推出并在水體流動性的作用下交換回水體底層；循環(huán)執(zhí)行上述步驟，水體得到修復(fù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的方法，其特征在于，所述表面曝氣系統(tǒng)位于水面以下，通過管道連接空氣壓縮機。
3.如權(quán)利要求2所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的方法，其特征在于，所述表面曝氣系統(tǒng)為微孔曝氣頭。
4.如權(quán)利要求1所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的方法，其特征在于，所述BC反應(yīng)系統(tǒng)包括:固定有微生物的固定化微生物載體設(shè)在鏤空載體存儲部件中，穿過固定化微生物載體中間的透氣管通過管路連接氣泵。
【文檔編號】C02F3/32GK104386825SQ201410718777
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】冼萍, 劉熹, 黃世釗, 趙黔 申請人:廣西大學(xué)