一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，涉及富營養(yǎng)化湖塘水體的原位修復(fù)凈化。
【背景技術(shù)】
[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(jìn)劑，前者在進(jìn)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(dá)到凈化水體的作用；后者則是通過生長促進(jìn)劑強(qiáng)化水體中已有的土著微生物，進(jìn)而利用其降解水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，凈化水源。其優(yōu)點(diǎn)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(dá)到水體治理的有針對性；(3)微生物制劑和促進(jìn)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(diǎn)是:微生物濃度擴(kuò)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(jìn)而達(dá)到使水體中營養(yǎng)物濃度降低的目的。其優(yōu)點(diǎn)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(fù)荷；(2)優(yōu)勢菌群分段運(yùn)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(qiáng)的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷力增強(qiáng)；(4)易于維護(hù)，運(yùn)行管理方便，耗能低。缺點(diǎn)是同樣存在微生物擴(kuò)散問題，水體中營養(yǎng)物質(zhì)必須與生物膜接觸才能達(dá)到被同化吸收的效果，因此對于工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)在于:(1)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(fèi)用。(2)可以通過對所需菌種篩選后進(jìn)行固定，由此保證增殖速度慢的細(xì)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(hù)，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(diǎn)。(4)微生物細(xì)胞固定在非水溶性的載體上，因此很容易實(shí)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(diǎn)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]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種啟動時間短，反應(yīng)時間短，微生物濃度高，工藝操作難度小，后續(xù)投入少，剩余污泥量少，無二次污染，修復(fù)效果穩(wěn)定的湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器。
[0007]一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，包括殼體，殼體內(nèi)由下至上依次設(shè)置進(jìn)水區(qū)、微生物發(fā)生區(qū)、微生物混合區(qū)和出水區(qū)；進(jìn)水區(qū)設(shè)有進(jìn)水口 ；微生物發(fā)生區(qū)設(shè)有鏤空的固定化微生物反應(yīng)柱，該反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)有固定化微生物載體，微生物固定在固定化微生物載體上；固定化微生物反應(yīng)柱內(nèi)安裝的曝氣吹脫管連接空氣壓縮機(jī)；出水區(qū)設(shè)有出水口 ；微生物混合區(qū)上部有推流裝置。
[0008]所述進(jìn)水口為殼體壁面上的所有進(jìn)水孔。
[0009]所述推流裝置為曝氣頭，曝氣頭通過管道連接空氣壓縮機(jī)。
[0010]所述曝氣頭為盤式曝氣頭。
[0011 ] 所述殼體和固定化微生物反應(yīng)柱均為中空圓柱體。
[0012]所述反應(yīng)器懸置于水體中。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]1、設(shè)置曝氣頭，一是為流進(jìn)該曝氣頭的微生物與水的混合液上升與擴(kuò)散提供動力，促進(jìn)了微生物菌體的擴(kuò)散，改善了傳統(tǒng)技術(shù)中微生物完全依靠自身游動擴(kuò)散的狀況，解決了微生物擴(kuò)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(qiáng)化水體的脫氮除磷能力。
[0015]2、使用固定化微生物技術(shù)作為反應(yīng)器微生物發(fā)生核心，結(jié)合了傳統(tǒng)拋灑菌劑法和生物膜法的特點(diǎn)，將高效微生物菌種進(jìn)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
[0016]3、在固定化微生物反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)置了曝氣吹脫管，與曝氣頭結(jié)合使用，更好地解決了微生物菌種與水體接觸不充分的問題。
[0017]4、修復(fù)效果穩(wěn)定，無二次污染。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中:1:出水口，2:出水區(qū)，3:曝氣頭，4:微生物混合區(qū)，5:曝氣頭輸氣支管，6:殼體，7:微生物發(fā)生區(qū)，8:固定化微生物反應(yīng)柱，9:曝氣吹脫管，10:進(jìn)水孔，11:底座，12:進(jìn)水區(qū)，13:曝氣管輸氣支管，14:曝氣總管，15:空氣壓縮機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合圖1和實(shí)施例對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0021]實(shí)施例:
[0022]一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，包括殼體6，殼體6內(nèi)腔由下至上依次設(shè)置進(jìn)水區(qū)12、微生物發(fā)生區(qū)7、微生物混合區(qū)4和出水區(qū)2 ;所述進(jìn)水區(qū)12有殼體6壁面上的進(jìn)水孔10 ;所述微生物發(fā)生區(qū)7設(shè)有鏤空的固定化微生物反應(yīng)柱8，固定化微生物反應(yīng)柱8中填充有固定化微生物載體，微生物固定在固定化微生物載體上；固定化微生物反應(yīng)柱8內(nèi)安裝曝氣吹脫管9 ;曝氣吹脫管9依次通過曝氣管輸氣支管13、三通閥門、曝氣總管14連接空氣壓縮機(jī)15 ;所述出水區(qū)2的出水口 I為殼體6上部全開口 ；出水區(qū)2下部設(shè)有盤式曝氣頭3，曝氣頭3依次通過曝氣頭輸氣支管5、三通閥門、曝氣總管14連接空氣壓縮機(jī)15。
[0023]試驗(yàn)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/Lo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。使用時，本實(shí)用新型反應(yīng)器懸置在湖塘水體中，并在該湖塘中主要的進(jìn)水口和溢流堰處設(shè)置三個監(jiān)測點(diǎn)位。
[0024]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(diǎn)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。
[0025]此外該反應(yīng)器還可做以下變動:(I)為了更好地適合各類種水深型湖泊的修復(fù)，本實(shí)用新型反應(yīng)器可以采用沉底式的方式布置，也可以使用浮力材料固定反應(yīng)器上端，使之懸浮于水層中。(2)該反應(yīng)器的殼體6及固定化微生物反應(yīng)柱8可以使用截面為圓形、橢圓形或者其它多邊形的中空柱體，最好兩者都為圓柱體，可以減少反應(yīng)器中的死角，減少水流阻力。(3)浸沒式全開口的出水口 I可以提供360°的擴(kuò)散能力，增加了混合菌液的擴(kuò)散面積，提高了微生物擴(kuò)散能力，但是也可以將出水口 I開設(shè)在需要水流達(dá)到或者允許水流流動的方向。(4)本實(shí)用新型反應(yīng)器的曝氣頭3，也可以使用具有推流作用的機(jī)械動力裝置代替，但是使用曝氣頭3可以同時提升水體中溶解氧的含量。
[0026]本反應(yīng)器可用于不同深度的淺水型湖塘水體的修復(fù)，湖塘底層的水體在曝氣頭3的提升力作用下從反應(yīng)器進(jìn)水孔10吸入，水體中的較大雜物被進(jìn)水孔10攔截在外，水流裹挾著待去除的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入微生物發(fā)生區(qū)7中，激發(fā)固定化微生物反應(yīng)柱8中微生物大量繁殖，細(xì)小的微生物通過固定化微生物反應(yīng)柱8的孔隙進(jìn)入水體中并在曝氣吹脫管9的吹脫作用下離開該反應(yīng)柱8進(jìn)入微生物混合區(qū)4中，與上升的水流充分混合。最后混合著微生物的水體進(jìn)入出水區(qū)2后被設(shè)置在出水區(qū)2的曝氣頭3產(chǎn)生的氣體升力推出反應(yīng)器，進(jìn)入水體環(huán)境中。最終在水體的交換作用下重新回到湖塘的下層，再次被吸入反應(yīng)器中，形成了循環(huán)流動狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，其特征在于，包括殼體，殼體內(nèi)腔由下至上依次設(shè)置進(jìn)水區(qū)、微生物發(fā)生區(qū)、微生物混合區(qū)和出水區(qū)；進(jìn)水區(qū)設(shè)有進(jìn)水口 ；微生物發(fā)生區(qū)設(shè)有鏤空的固定化微生物反應(yīng)柱，該反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)有固定化微生物載體，微生物固定在固定化微生物載體上；固定化微生物反應(yīng)柱內(nèi)安裝的曝氣吹脫管連接空氣壓縮機(jī)；出水區(qū)設(shè)有出水口 ；微生物混合區(qū)上部有推流裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)水口為殼體壁面上的所有進(jìn)水孔。
3.如權(quán)利要求1所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，其特征在于，所述推流裝置為曝氣頭，曝氣頭通過管道連接空氣壓縮機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，其特征在于，所述曝氣頭為盤式曝氣頭。
5.如權(quán)利要求1所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，其特征在于，所述殼體和固定化微生物反應(yīng)柱均為中空圓柱體。
6.如權(quán)利要求1所述的一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器懸置于水體中。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種湖塘水體原位修復(fù)的循環(huán)推流式固定化生物反應(yīng)器，包括殼體，殼體內(nèi)腔由下至上依次設(shè)置進(jìn)水區(qū)、微生物發(fā)生區(qū)、微生物混合區(qū)和出水區(qū)；所述進(jìn)水區(qū)設(shè)有進(jìn)水口；所述微生物發(fā)生區(qū)設(shè)有鏤空的固定化微生物反應(yīng)柱，該反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)有固定化微生物載體，微生物固定在固定化微生物載體上；固定化微生物反應(yīng)柱內(nèi)安裝曝氣吹脫管；曝氣吹脫管通過管道連接空氣壓縮機(jī)；所述出水區(qū)設(shè)有出水口；所述微生物混合區(qū)上部或出水區(qū)下部設(shè)有能推動水上升與擴(kuò)散的推流裝置。本實(shí)用新型具有啟動時間短，反應(yīng)時間短，微生物濃度高，工藝操作難度小，后續(xù)投入少，剩余污泥量少，無二次污染，修復(fù)效果穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C02F3-02
【公開號】CN204310864
【申請?zhí)枴緾N201420743453
【發(fā)明人】黃世釗, 劉熹, 趙黔, 冼萍
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月1日