CN102101717A - 河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理方法及装置 - Google Patents

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许志兰
赵立新
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Abstract

本发明涉及一种河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理装置，其包括生物载体单元框架和柔性载体；生物载体单元框架是由杆状型材拼接而成的立方形单层或多层框架，层间距为50-100cm；每层框架上平行设置多个辅助横杆，各辅助横杆的间距为20～80cm；柔性载体为条状或草状柔性亲水性有机材料，其一端固定在该辅助横杆上。以及应用该装置进行河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理的方法，该方法包括将多个所述装置投放入河湖水体中，投放量为：处理水量1万m3水体/天，需投放5882m2柔性载体；使用曝气设备为处理区的微生物生长繁殖提供氧气，维持处理区溶解氧浓度不低于2mg/L。

Description

河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种受污染河湖水体原位净化处理技术，具体涉及采用柔性载体进行生物接触氧化原位处理方法及装置。
背景技术
生物接触氧化技术是以填料作为载体，使细菌和真菌类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或载体上生长繁育，形成膜状生物相，污染水体与生物膜接触时，污染物被生物膜上的微生物所摄取，作为微生物生长繁殖的营养物，从而达到降解污染物、净化水质的目的。由于氧在生物膜中的递减传递机制，使生物膜沿表层向里逐渐形成耗氧-兼性-厌氧的复合净化机制，不但对水体中的有机污染物可进行有效处理，还对植物营养物氮、磷等营养盐进行有效去除。传统生物接触氧化技术使用的填料一般为硬性或半软性粒状、球状、块状材料，其缺陷在于，需要固定形式的池或槽将填料包围或固定，因此必须在岸边构筑处理池，需要占用土地，而且实施复杂，操作不便。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提出一种承载柔性载体可直接安装在河湖水体底部的生物接触氧化原位强化处理装置，及应用该装置净化河湖水体的方法，该方法和装置实施方便，布置灵活，不影响行船和行洪，曝气形式根据水深可灵活选择，且净化效果显著。
为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理装置，其包括生物载体单元框架和柔性载体；其中
该生物载体单元框架是由杆状型材拼接而成的立方形单层或多层框架，层间距为50-100cm；每层框架上平行设置多个辅助横杆，各辅助横杆的间距为20～80cm：
该柔性载体为条状或草状柔性亲水性有机材料，其一端固定在该辅助横杆上。
如上所述的装置，其中，该柔性载体优选为具有空间网状结构的柔性亲水性高分子材料，孔隙率优选大于96％。
如上所述的装置，其中，该柔性载体可以由聚氨酯或聚酰胺纤维制成的织物或无纺织物。
如上所述的装置，其中，该柔性载体的长度优选为30～120cm，宽度优选为30～80cm。
如上所述的装置，其中，每立方米生物载体单元框架上优选布设1.2-9.6m2所述柔性载体；
如上所述的装置，其中，该生物载体单元框架的整体尺寸优选为2～4m×2～4m×1.5～3m。
应用上述装置进行河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理的方法，包括如下步骤：
a.将多个所述装置投放入河湖水体中，投放量为：处理水量1万m3水体/天，去除1mg/L BOD5，柔性载体BOD5单位面积负荷1.7g BOD/(m2填料·d)，需投放5882m2柔性载体；2米以下水深采用单层生物载体单元框架，2米以上水深采用多层生物载体单元框架；
b.使用曝气设备为处理区的微生物生长繁殖提供氧气，维持处理区溶解氧浓度不低于2mg/L；曝气设备最大作用水深范围不低于安装柔性载体处最大水深。
如上所述的方法，其中，该曝气设备可以为提水式曝气设备和/或推流式曝气设备，对于2米以上水深采用提水式曝气设备，对于2米以下水深采用推流式曝气设备和/或提水式曝气设备。
本发明的有益效果在于，本发明采用柔性载体进行生物接触氧化原位强化处理河湖污染水体。该柔性载体是利用比表面积大、亲水性和吸附能力强、具有有机功能团的有机材料制成的软性生物填料，如草状、带状等，填料高度、长度和厚度可根据需要灵活加工，其在水中可利用自身浮力直立在水中，对于水体有流动的水域，柔性载体顺水流方向安装，不会影响过水；柔性载体布置在湖泊和河道中不会影响行船和行洪；柔性载体与生物载体单元框架组装后，可采用船载小型吊车或自制吊架放置入水，可有水操作，不用放干河湖中水，施工方便。
应用试验表明，依照本发明的方法设置装置4个月后对受污染水体的CODMn、BOD5、TP和叶绿素a去除率分别为：24％、57％、59％和31％；工程运行期间，水体主要指标满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中IV类水体要求，水体透明度达到60cm以上。
附图说明
图1为本发明一种优选实施方式的生物载体框架结构示意图。
图2为本发明一种优选实施方式的河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理装置结构示意图。
图3为本发明的一种柔性载体——人工草结构示意图。
图4为本发明实施例1中城市河湖水体柔性载体生物接触氧化工程施工现场照片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
如图1和2所示，在本发明的一种优选实施方式中，该处理装置包括生物载体单元框架1和柔性载体2。
生物载体单元框架是由杆状型材11拼接而成的立方形单层或多层框架，层间距为50-100cm；每层框架上平行设置多个辅助横杆12，各辅助横杆的间距为20～80cm。框架可由角钢、钢筋、螺丝或绳索等拼接固定组成，要求结构牢固，重量要能够克服所装载体在水里的浮力，并且能够抵抗水流晃动，稳固直立在水中。每个生物载体单元框架的整体尺寸可根据需要灵活确定，优选为2～4m×2～4m×1.5～3m。
柔性载体2为条状或草状柔性亲水性有机材料，材料可选自具有空间网状结构的高分子材料，该材料除具有亲水特性外，还具有柔软、可随水流变形、孔隙率和比表面积大等特点，可以是由聚氨酯、聚酰胺纤维(俗称尼龙)等具有上述特点的材料制成织物或无纺织物，孔隙率优选大于96％；其一端固定在辅助横杆上，另一端可自由漂浮在水中。柔性载体的长度优选为30～120cm，宽度为30～80cm。每立方米生物载体单元框架可上布设1.2-9.6m2柔性载体。图3所示为本发明的一种柔性载体——人工草结构示意图，其包括草状载体21和安装底袋23，草状载体21与安装底袋23连接，安装底袋23是由织物缝合成的筒状结构，其套设在辅助横杆12上。
施工时将固定有柔性载体的生物载体单元框架布设在河湖水体的水下，并在生物载体单元框架附近水域设置曝气设备。柔性载体放入水中后，由曝气设备为微生物生长繁殖提供氧气，以保证其能够发挥净化作用。曝气设备提供曝气量根据处理水量、处理前后BOD浓度、设备供氧效率等指标进行计算，保证处理区DO浓度不低于2mg/L。对于2m以上的水深，可采用提水式曝气设备；2米以下水深可采用推流式曝气设备和/或提水式曝气设备。除考虑供气量，还要考虑曝气设备的作用范围，曝气设备最大作用水深范围应不低于安装柔性载体处最大水深；单台设备曝气量满足要求而水平作用范围不能满足要求时，要采用多台设备以保证曝气范围能够覆盖整个柔性载体安装区。
实施例1北京城市河湖水体柔性载体生物接触氧化工程
本工程在上游北展后湖和下游西海同期实施，通过在水体中布置柔性载体的原位强化净化处理装置，改善水体水质。该柔性载体采用聚氨酯为原材料制成的织物，呈草状，柔软可变形，孔隙率和比表面积大。
(1)北展后湖柔性载体生物接触氧化工程
柔性载体布置在长河末端的北展后湖湖区内，处理水量3.47万m3/d，水深3～4m，布置柔性载体20412m2。
柔性载体布置采用本发明的生物载体单元多层框架结构，多个单元框架组成组，多个组构成生物载体布置区。根据工程布置区的不同水深，框架采用两种，一种是1.5米高的矮框架，一种是3.0米高的高框架。
选用提水式曝气机。根据工程布置范围、曝气机作用范围、曝气量等运行参数，在柔性载体布置区内共放置8台曝气机，分散曝气。曝气机采用漂浮式安装，利用自身浮体漂浮在水面上，利用绳子固定在周围框架上。
(2)西海柔性载体生物接触氧化工程
柔性载体布置在西海中间位置，设计处理水量1.73万m3/d，最小水深0.6m，最大水深1.1m，布置柔性载体21168m2。
柔性载体布置采用本发明的生物载体单元单层框架结构，多个单元框架组成组，多个组构成生物载体布置区。
选用潜水型推流曝气机。根据工程布置范围、曝气机作用范围、曝气量等运行参数，在柔性载体布置区内共布置14台曝气机，分散曝气。曝气机采用沉水式安装，利用支架固定在水底。
(3)处理效果
经过6～9月四个月运行期的监测，与前一年未实施此工程时同期水质监测结果对比，对CODMn、BOD5、TP和叶绿素a去除率分别为：
北展后湖柔性载体生物接触氧化工程为30％、61％、57％、33％，西海柔性载体生物接触氧化工程为19％、54％、61％、29％，总体工程为24％、57％、59％和31％。
工程运行期间，水体主要指标含量与2005年同期相比，均有明显降低，且满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中IV类水体要求，水体透明度达到60cm以上，上、下游水体之间各指标含量差别逐渐缩小，随着工程运行，水体质量逐渐好转。

Claims (8)

1.河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理装置，其特征在于，其包括生物载体单元框架和柔性载体；其中
该生物载体单元框架是由杆状型材拼接而成的立方形单层或多层框架，层间距为50-100cm；每层框架上平行设置多个辅助横杆，各辅助横杆的间距为20～80cm；
该柔性载体为条状或草状柔性亲水性有机材料，其一端固定在该辅助横杆上。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性载体优选为具有空间网状结构的柔性亲水性高分子材料，孔隙率大于96％。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性载体是由聚氨酯或聚酰胺纤维制成的织物或无纺织物。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述柔性载体的长度为30～120cm，宽度为30～80cm。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，每立方米所述生物载体单元框架上布设1.2-9.6m2所述柔性载体；
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述生物载体单元框架的整体尺寸为2～4m×2～4m×1.5～3m。
7.应用权利要求1-6中任一项所述的装置进行河湖水体柔性载体生物接触氧化原位强化处理的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a.将多个所述装置投放入河湖水体中，投放量为：处理水量1万m3水体/天，去除1mg/LBOD5，柔性载体BOD5单位面积负荷1.7g BOD/(m2填料·d)，需投放5882m2柔性载体；2米以下水深采用单层生物载体单元框架，2米以上水深采用多层生物载体单元框架；
b.使用曝气设备为处理区的微生物生长繁殖提供氧气，维持处理区溶解氧浓度不低于2mg/L；曝气设备最大作用水深范围不低于安装柔性载体处最大水深。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述曝气设备为提水式曝气设备和/或推流式曝气设备，对于2米以上水深采用提水式曝气设备，对于2米以下水深采用推流式曝气设备和/或提水式曝气设备。
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