一種基于生物膜反應(yīng)器的微污染地表水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理方法，尤其是涉及一種基于生物膜反應(yīng)器的微污染地表水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微污染地表水一般是指所含有的污染物種類較多、性質(zhì)較復(fù)雜，但濃度比較低微的水體。其微污染物主要包括石油烴、揮發(fā)酚、氨氮、磷、農(nóng)藥、C0D、重金屬、砷、氰化物、鐵、錳等，這些污染物都會(huì)對(duì)人體健康造成很大的毒害，尤其是那些難降解、易生物積累和具有三致(致癌，致畸，致突變)作用的有毒有機(jī)污染物。這些年，我國(guó)七大水系和三大湖泊都受到了不同程度的污染。據(jù)環(huán)保部門檢測(cè)，我國(guó)90%以上的城市水域受到嚴(yán)重污染，約有50%的重點(diǎn)城市水源不符合飲用水水源標(biāo)準(zhǔn)，全國(guó)地表水近60%以上的水質(zhì)降為IV類以下水質(zhì)，已完全失去作為飲用水水源的功能，有97%的大中城市地下水也受到污染。由于水中有機(jī)物的存在，其對(duì)膠體的保護(hù)作用和穩(wěn)定性的提高，使水處理增加了一定的難度，同時(shí)水中有毒有機(jī)物難以降解，經(jīng)常規(guī)氯消毒后所產(chǎn)生的有機(jī)鹵化物，其中有許多已被確認(rèn)為是直接致癌物或誘發(fā)物，對(duì)人體健康有極大的潛在危害。
[0003]國(guó)內(nèi)外對(duì)于微污染水體的治理、修復(fù)技術(shù)總體上可以歸納為五種:物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)、物理化學(xué)處理技術(shù)、生態(tài)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
[0004]微污染地表水體的特殊性質(zhì)增加了物理法、化學(xué)法修復(fù)的困難性。近年來，隨著各種新型生物載體(填料)的研發(fā)，生物膜技術(shù)得到了發(fā)展，并被用于污染地表水的修復(fù)。
[0005]生物膜(B1film)是通過附著而固定于特定載體上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微生物共生體。生物膜由固定在附著生長(zhǎng)載體上的并經(jīng)常鑲嵌在有機(jī)多聚物結(jié)構(gòu)中的細(xì)胞所組成。生物膜具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強(qiáng)的吸附性能。構(gòu)成生物膜的微生物主要有:細(xì)菌、真菌、藻類(在有光條件下)、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，此外還有病毒。
[0006]生物膜技術(shù)是指用天然材料(如卵石)、合成材料(如纖維)為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強(qiáng)對(duì)污染物的降解作用。其反應(yīng)過程是:①基質(zhì)向生物膜表面擴(kuò)散，②在生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，③微生物分泌的酵素與催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，④代謝生成物排出生物膜。
[0007]生物膜法是通過附著在載體或介質(zhì)表面上的細(xì)菌等微生物生長(zhǎng)繁殖，形成膜狀活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有機(jī)物的生物處理方法。生物膜中的微生物以污水中的有機(jī)污染物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在新陳代謝過程中將有機(jī)物降解，同時(shí)微生物自身也得到增殖。隨著微生物的不斷繁殖增長(zhǎng)，以及廢水中懸浮物和微生物的不斷沉積，使生物膜的厚度不斷增加，其結(jié)果是使生物膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
[0008]生物膜比活性污泥具有更強(qiáng)的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各種污染物，具有速度快、效率高的特點(diǎn)。在使用生物膜法處理污水時(shí)，要求在處理系統(tǒng)的構(gòu)筑物中裝填一定數(shù)量的填料，這些填料一方面可以擴(kuò)大處理系統(tǒng)的比表面積，另一方面為微生物提供附著固定的載體。生物膜處理系統(tǒng)的性能、效率取決于其中微生物活性的高低和所裝填料的多少及其比表面積。
[0009]生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷流動(dòng)的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和其深度的內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖著大量的微生物及微型動(dòng)物，形成由有機(jī)污染物一細(xì)菌一原生動(dòng)物(后生動(dòng)物)組成的食物鏈。生物膜是由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細(xì)菌一般有:假單苞菌屬、芽苞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和動(dòng)膠菌屬以及球衣菌屬，原生動(dòng)物多為鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。后生動(dòng)物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現(xiàn)，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時(shí)，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完成對(duì)有機(jī)物的降解。生物膜表層生長(zhǎng)的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度大于好氧層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會(huì)在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應(yīng)器的正常運(yùn)行。
[0010]通過人工強(qiáng)化作用將生物膜引入到污水處理反應(yīng)器中，便形成了生物膜反應(yīng)器。近年來，生物膜反應(yīng)器發(fā)展迅速，由單一到復(fù)合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統(tǒng)。常用的生物膜反應(yīng)器有以下五種:生物接觸氧化法反應(yīng)器、生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器、生物濾池反應(yīng)器、生物流化床反應(yīng)器(Fluidized Bed Reactor, FBR)、微孔膜生物反應(yīng)器。目前常用的生物膜反應(yīng)器處理微污染地表水存在各自的缺點(diǎn)，因此，研發(fā)一種適用于微污染地表水的生物膜反應(yīng)器具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于生物膜反應(yīng)器的微污染地表水處理方法。
[0012]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0013]一種基于生物膜反應(yīng)器的微污染地表水處理方法，采用陶瓷載體水栗驅(qū)動(dòng)折流式內(nèi)循環(huán)生物膜反應(yīng)器，對(duì)微污染地表水進(jìn)行脫氮、除磷和/或去除有機(jī)物。
[0014]所述的陶瓷載體水栗驅(qū)動(dòng)折流式內(nèi)循環(huán)生物膜反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體上設(shè)置有進(jìn)水口與出水口，反應(yīng)器殼體內(nèi)部設(shè)置有隔離板，所述的隔離板將反應(yīng)器內(nèi)部分成上方的溶氧區(qū)與下方的生物降解區(qū)，且所述的溶氧區(qū)與生物降解區(qū)一端直接相通，另一端通過循環(huán)栗與循環(huán)管相連通，使待處理的廢水循環(huán)不斷地流經(jīng)溶氧區(qū)和生物降解區(qū)，所述的生物降解區(qū)內(nèi)置若干塊導(dǎo)流板，導(dǎo)流板依次高低交錯(cuò)排列，形成可以使溶液在反應(yīng)器內(nèi)上下折流的通道，所述的導(dǎo)流板作為生物膜的載體。
[0015]所述的導(dǎo)流板一側(cè)表面為光滑表面，另一側(cè)表面有條形紋路或小塊狀花紋紋路。
[0016]所述的導(dǎo)流板為多孔輕質(zhì)陶瓷材料。多孔陶瓷由于具有均勻分布的微孔或孔洞，孔隙率較高、體積密度小，具有發(fā)達(dá)的比表面及其獨(dú)特的物理表面特性，對(duì)液體和氣體介質(zhì)有選擇的透過性，能量吸收或阻尼特性，加之陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕、高的化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性，使多孔陶瓷這一綠色材料可以在氣體液體過濾、凈化分離，化工催化載體、吸聲減震、高級(jí)保溫材料、生物植入材料，特種墻體材料和傳感器材料等多方面得到廣泛的應(yīng)用。
[0017]本發(fā)明以多孔陶瓷板為固定化載體設(shè)計(jì)生物反應(yīng)器，固定苔蘚及其菌根菌處理微污染水。本發(fā)明的多孔輕質(zhì)陶瓷材料以輕質(zhì)粘土、硅藻土、蛭石等為主要原料，按重量比為輕質(zhì)粘土:硅藻土:蛭石=5?7: 4?6: 10的比例混合均勾，于1150°C燒制多孔陶瓷板，開口孔隙率在20?35%。
[0018]所述的導(dǎo)流板根據(jù)需要可以自由設(shè)置5?50塊，或者設(shè)置更多塊，優(yōu)選設(shè)置9塊?30塊。
[0019]所述的導(dǎo)流板上附著有生物膜，在生物降解區(qū)內(nèi)形成好氧區(qū)與厭氧區(qū)，其中，好氧區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌包括 Alkaliphilus metalliredigens QYMF、Geobacter sp.M21、Desulfitobacteriumhafniense DCB—2、 Acinetobacter brisoui1、 Clostridiumphytofermentans ISDg、Pedobacterheparinus DSM 2366 六種；
[0020]厭氧區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌包括Alkaliphilus m