CN102718326B - 水体生态净化系统及其净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水体生态净化系统,包括有待处理水域,所述待处理水域分隔为微生物培养区和污水净化区,其中,微生物培养区和污水净化区之间设置有水体通道,且微生物培养区分割为相通的第一培养区和第二培养区,每一培养区均设置有生物填料反应装置。本发明的有益效果为:1、无二次污染,整个过程无任何化学添加物,无污泥废物臭气等产生;2、操作管理简便,能耗低;3、投入低,效益好,每台设备每天处理100~200吨生活污水,仅需少量资金投入;4、出水水质标准,时间短,见效快,适用范围广,可利用现有的鱼塘、湖泊等进行集污,不需要专门的污水基建工程,处理设备的安装时间只需半天,7~20天污水即可达标;5、经久耐用,设备寿命长,主要填料设备50年以上。

Description

水体生态净化系统及其净化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水体净化系统,属于水体生物净化技术领域,尤其是指一种水体生态净化系统及其净化方法。
背景技术
[0002] 环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。全球水资源状况迅速恶化,“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算,地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里,其中97.5%是海水(13.45亿立方公里),淡水只占2.5 %,其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%。
[0003] 20世纪50年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度扩大;另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。联合国水资源世界评估报告显示,全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪,每升废水会污染8升淡水;所有流经亚洲城市的河流均被污染;美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染;欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪,世界人口增加了两倍,而人类用水增加了 5倍。世界上许多国家正面临水资源危机:12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存。[0004] 我国的“水”存在两大主要问题:一是水资源短缺,二是水污染严重。相关资料显示,我国是一个干旱缺水严重的国家,人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4、在世界上名列110位,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。人均可利用水资源量仅为900立方米,并且分布极不均衡。20世纪末,全国600多座城市中有400多个城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿立方米。
[0005] 为缓解严峻的水形势,目前普遍采用的做法有:一是节水优先,这主要体现在控制需求,创建节水型社会;二是治污为本,这要求我国的水污染防治战略应尽快实行调整,从末端治理转向源头控制和全过程控制,大力推行清洁生产,实行污染物排放的源头控制和全过程控制,污染物排放会有较大幅度的削减,工业生产也可以做到增产不增污;三是多渠道开源,这主要指开发非传统水资源,非传统水资源包括:雨水、再生的污废水、海水、空中水资源。
[0006] 目前,常见的污水处理方法有物理方法、化学方法和生物方法三种,而生物方法更为常用,即通过微生物的代谢作用,使废水溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质,转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。该方法在许多污水处理厂得到了广泛的应用,但是也存在着许多问题:
[0007] (I)占地面积大,耗电量大,投资及运营成本高,管理难。传统的污水处理方法,需要建设污水处理池、鼓风机房、泵房、污泥车间、回用水车间等,日处理量10万吨的污水厂占地面积约为10-15万平方米,日耗电量约8~10万度电,运营管理人员约15~20人。
[0008] (2)污泥及臭气二次污染严重,污水厂处理污水后,往往产生大量的含水率为98%的剩余污泥,常用的污泥脱水机只能将剩余污泥脱水成75%~80%的泥饼,并进行外运。目前污水厂污泥产量为:每处理一万立方米水,可产出4飞吨污泥(含水率为75%~80%),即日处理污水量为20万立方米的污水厂,每天产生约80-100吨含水率为75%-80%的污泥。目前的污水厂一般不对污泥后续处理,而由其他环保公司接手处理。
[0009] 臭气也是污水厂的产生的二次污染之一。由于大多数的污水厂进水泵房、曝气池、调节池等反应池均未加盖密封,其产生的臭气直接排放到大气中,严重污染了空气,常常引来周围居民的投诉,而常规臭气治理技术往往效果欠佳。
[0010] (3)目前 的污水治理技术,往往通过接种培养的方法进行,即投加外源微生物进行培养,由于成本及技术等原因,往往投加微生物量不足、活性差,以致无法持续处理,导致出现处理前期效果佳,而后期效果差甚至无效果的情况。
发明内容
[0011] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足,提供一种投入低、能耗低、效益好、操作管理简便、出水质量标准、见效快且经久耐用的水体生态净化系统。
[0012] 本发明的另一目的在于提供上述水体生态净化系统的净化方法。
[0013] 为了实现第一个目的,本发明按照以下技术方案实现:
[0014] 一种水体生态净化系统,包括有待处理水域,所述待处理水域分隔为微生物培养区和污水净化区,其中,微生物培养区和污水净化区之间设置有水体通道,且微生物培养区分割为相通的第一培养区和第二培养区,每一培养区均设置有生物填料反应装置。
[0015] 进一步,所述第一培养区和第二培养区均设置有将培养区一分为二的隔板,隔板的主体为密封板,密封板的上边沿下凹形成半月弧口,密封板的底部为网格状结构。
[0016] 进一步,所述生物填料反应装置包括有生物填料和微气泡曝气部件,其中:上述生物填料包括有褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料,所述褶皱球状生物填料呈花团球状结构,具有若干卷曲褶皱空间;上述微气泡曝气部件包括有微气泡曝气器和鼓风机,微气泡曝气器铺设于培养区内底,鼓风机通过鼓风管路与微气泡曝气器连接连通,且鼓风管路设置有电控阀。
[0017] 进一步,所述第一培养区的褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料的体积配比为1: 3,第二培养区的褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料的体积配比为4:1。
[0018] 为了能实现第二个目的,本发明按照以下技术方案实现:
[0019] 水体生态净化系统的净化方法,其包括以下步骤:S1、在微生物培养区利用污水进行微生物培养,形成微生物菌群母液;S2、微生物培养区生成的微生物菌群母液通过水体通道进入污水净化区,并与污水净化区的微藻类和底泥形成水体净化有机循环系统,对污水中的污染物进行快速降解,以净化污水、输出洁净水。
[0020] 进一步,所述SI步骤中,第一培养区的褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料的体积配比为1:3,第二培养区的褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料的体积配比为4:1,首先同时连续运行第一培养区和第二培养区10天,之后停止运行第一培养区,只运行第二培养区3天,如此循环交替进行,生成高活性高纯度的微生物菌群母液。[0021] 进一步,所述S2步骤中,微生物菌群母液进入污水净化区后,通过微生物降解和吸附的作用,对污水中呈胶体或溶解状态的有机物、难降解的有机物、氨氮等污染物进行处理,使得水体不断得到净化;通过微生物电的作用,消除悬浮物间的静电,使得水体中的悬浮物质下沉;通过优势种群的生物竞争作用,抑制水体中有害菌群的滋生。
[0022] 进一步,所述S2步骤中,微生物菌群母液进入污水净化区后,寄生在藻类表面粘膜上,与藻类形成共生,当藻类不断长大后,其绒毛长出,优势微生物寄生于藻类表面并开始吞噬藻类,随之培养时间的延长,水体中细菌含量不断增加,寄生于藻类表面的细菌也随着增加,从而导致藻类被吞噬而消失,以达到了藻类控制的目的。
[0023] 进一步,所述S2步骤中,微生物菌群母液进入污水净化区后,底泥有机污染物逐渐减少,臭味被消除,底泥变成有益微生物的寄生基质。
[0024] 本发明与现有技术相比,其有益效果为:
[0025] 1、无二次污染,整个过程无任何化学添加物,无污泥废物臭气等产生;
[0026] 2、操作管理简便,能耗低,使用过程中仅需供220V电源,每台设备每天耗电3~4度;
[0027] 3、投入低,效益好,每台设备每天处理100~200吨生活污水,仅需少量资金投A ;
[0028] 4、出水水质标准,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2001) —级A标准或《城市杂用水标准》(GB3838-2002)地表水V类;
[0029] 5、时间短,见效快,适用范围广,可利用现有的鱼塘、湖泊等进行集污,不需要专门的污水基建工程,处理设备的安装时间只需半天,7~20天污水即可达标;
[0030] 6、经久耐用,设备寿命长,主要填料设备50年以上。
[0031] 为了能更清晰的理解本发明,以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
[0032] 图1是本发明的结构框图。
[0033] 图2是图1中微生物培养区的结构示意图。
[0034] 图3是图2中隔板的结构示意图。
[0035] 图4是褶皱球状生物填料的结构示意图。
[0036] 图5是绒毛状生物填料的结构示意图。
具体实施方式
[0037] 如图1至5所示,本发明所述水体生态净化系统,包括有待处理水域,所述待处理水域分隔为微生物培养区和污水净化区,其中,微生物培养区和污水净化区之间设置有水体通道。
[0038] 上述微生物培养区分割为相通的第一培养区I和第二培养区2,所述第一培养区I和第二培养区2均设置有将培养区一分为二的隔板3,隔板3的主体为密封板,密封板的上边沿下凹形成半月弧口 31,密封板的底部为网格状结构32。正常运行时,污水液面低于隔板顶部半月弧口 31最低处的溢水口,污水通过隔板底部的网格状结构32进入到隔板的另一面,并通过第一培养区I和第二培养区2之间的溢流口流入到第二培养区2中。当隔板底部网格状结构32发生堵塞时,污水可由隔板顶部半月弧口 31溢流过去,避免因为底部堵塞而影响污水处理系统正常运行。由于隔板3采用了半月弧口控制技术,污水在微生物培养区以波浪形的方式流动,最大程度的利用了微生物培养区的容积,极大的增加了污水与生物填料的接触时间,有利于生物填料表面附着的微生物对污染物进行充分的降解,确保出水水质优良。
[0039] 上述第一培养区1和第二培养区2均设置有生物填料反应装置4。所述生物填料反应装置包括有生物填料和微气泡曝气部件,其中:上述生物填料包括有褶皱球状生物填料41和绒毛状生物填料42,所述褶皱球状生物填料41呈花团球状结构,具有若干卷曲褶皱空间;上述微气泡曝气部件包括有微气泡曝气器43和鼓风机,微气泡曝气器43铺设于培养区内底,鼓风机通过鼓风管路与微气泡曝气器43连接连通,且鼓风管路设置有电控阀。
[0040] 进一步,所述第一培养区的褶皱球状生物填料41和绒毛状生物填料42的体积配比为1:3,第二培养区的褶皱球状生物填料41和绒毛状生物填料42的体积配比为4:1,采用间歇进水、连续曝气的方式进行微生物培养。经实验验证,褶皱球状生物填料41有利于具有脱氮作用的反硝化生丝微菌属、固氮弧菌属、类硝化螺菌等的生长,而绒毛状生物填料42有利于具有除磷作用的类红环菌、小月菌、俊片菌的生长,因此,在进行污水处理时,可以根据待治理污水的特性不同,采用不同的生物填料或不同配比的混合填料进行处理。
[0041] 本发明所述水体生态净化系统的净化方法,其包括以下步骤:S1、在微生物培养区利用污水进行微生物培养,形成微生物菌群母液;S2、微生物培养区生成的微生物菌群母液通过水体通道进入污水净化区,并与污水净化区的微藻类和底泥形成水体净化有机循环系统,对污水中的污染物进行快速降解,以净化污水、输出洁净水。
[0042] 上述SI步骤中,首先同时连续运行第一培养区和第二培养区10天,培养出的液体以硝化菌、聚磷菌、氨化菌等多种好氧有益微生物为主,其中包括具有除磷作用的类红环菌、小月菌、俊片菌等,具有脱氮作用的反硝化生丝微菌属、固氮弧菌属、类硝化螺菌等,可以有效地降解了水中的氨氮、TP和有机污染物等;之后停止运行第一培养区,只运行第二培养区3天,培养出的液体以硝化菌为主,能有效消化去除水中的微藻类;如此循环交替进行,生成高活性高纯度的微生物菌群母液。
[0043] 上述S2步骤中,微生物菌群母液进入污水净化区后,通过微生物降解和吸附的作用,对污水中呈胶体或溶解状态的有机物、难降解的有机物、氨氮等污染物进行处理,使得水体不断得到净化;通过微生物电的作用,消除悬浮物间的静电,使得水体中的悬浮物质下沉;通过优势种群的生物竞争作用,抑制水体中有害菌群的滋生。
[0044] 上述S2步骤中,微生物菌群母液进入污水净化区后,寄生在藻类表面粘膜上,与藻类形成共生,当藻类不断长大后,其绒毛长出,优势微生物寄生于藻类表面并开始吞噬藻类,随之培养时间的延长,水体中细菌含量不断增加,寄生于藻类表面的细菌也随着增加,从而导致藻类被吞噬而消失,以达到了藻类控制的目的。
[0045] 上述S2步骤中,微生物菌群母液进入污水净化区后,底泥有机污染物逐渐减少,臭味被消除,底泥变成有益微生物的寄生基质。
[0046] 实际应用中,可以把鱼塘、湖泊或河流等水域划分出微生物培养区和污水净化区,微生物培养区填装生物填料2~3m3,正常运行一天可生产母液10m3,按0.1%_0.2%的浓度,对鱼塘或湖泊或河流系统中控制“细菌-藻类-底泥”关系的水体体积5000~10000m3,面积300(T7000m2 (5-10亩);在这种“人工调控-自然净化”的鱼塘或湖泊或河流的“细菌_藻类-底泥”自然生态系统中,每日自然净化的污水量为鱼塘和河流水体体积的4~5%,不会产生任何污染物,也不添加任何化学物质。
[0047] 另一方面,进入系统的污水水质要求为pH为5~10,待处理水温度在15~30°C,污水 COD ( 1000mg/L,氨氮≤ 500mg/L, TP ( 200mg/L, SS ( 500mg/L,且污水中不含有高浓度的重金属或油脂。出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2001)一级A标准或《城市杂用水标准》(GB3838-2002)地表水V类。
[0048] 本发明并不局限于上述实施方式,如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围,倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (1)

1.一种水体生态净化系统的净化方法,其特征在于包括以下步骤: S1、在微生物培养区利用污水进行微生物培养,形成微生物菌群母液;待处理水域分隔为微生物培养区和污水净化区,其中,微生物培养区和污水净化区之间设置有水体通道,且微生物培养区分割为相通的第一培养区和第二培养区,每一培养区均设置有生物填料反应装置,所述生物填料反应装置包括有生物填料和微气泡曝气部件,生物填料包括有褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料,褶皱球状生物填料呈花团球状结构,具有若干卷曲褶皱空间,微气泡曝气部件包括有微气泡曝气器和鼓风机,微气泡曝气器铺设于培养区内底,鼓风机通过鼓风管路与微气泡曝气器连接连通,且鼓风管路设置有电控阀;其中,上述第一培养区的褶皱球状生物填 料和绒毛状生物填料的体积配比为1:3,上述第二培养区的褶皱球状生物填料和绒毛状生物填料的体积配比为4:1,首先同时连续运行第一培养区和第二培养区10天,之后停止运行第一培养区,只运行第二培养区3天,如此循环交替进行,生成高活性高纯度的微生物菌群母液; S2、微生物培养区生成的微生物菌群母液通过水体通道进入污水净化区,并与污水净化区的微藻类和底泥形成水体净化有机循环系统,对污水中的污染物进行快速降解,以净化污水、输出洁净水; 微生物菌群母液进入污水净化区后,寄生在藻类表面粘膜上,与藻类形成共生,当藻类不断长大后,其绒毛长出,优势微生物寄生于藻类表面并开始吞噬藻类,随之培养时间的延长,水体中细菌含量不断增加,寄生于藻类表面的细菌也随着增加,从而导致藻类被吞噬而消失,以达到了藻类控制的目的; 微生物菌群母液进入污水净化区后,通过微生物降解和吸附的作用,对污水中呈胶体或溶解状态的有机物、难降解的有机物、及氨氮进行处理,使得水体不断得到净化;通过微生物电的作用,消除悬浮物间的静电,使得水体中的悬浮物质下沉;通过优势种群的生物竞争作用,抑制水体中有害菌群的滋生; 微生物菌群母液进入污水净化区后,底泥有机污染物逐渐减少,臭味被消除,底泥变成有益微生物的寄生基质。
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