CN104003576A - 一种富营养化水体藻菌共生净化技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富营养化水体藻菌共生净化技术，该技术包括：污染水体通过投菌系统投入有效生物菌，然后到投药系统，在投药系统加入助凝剂，然后经过多级浅层净水装置进行处理，处理后的水过滤脱氮磷后就得到净化水。本发明的净化技术能有效控制污染水体的富营养化，迅速把地表水V类水质水体净化为Ⅲ类水质水体，为水生植物和水生动物提供基础环境，最终恢复水体功能，建立水生态净化系统，节约水资源，改善空气质量，增加人们的观感效果，改变区域水生态环境质量，可以获得显著的生态环境效益，对促进区域的社会经济健康发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种富营养化水体藻菌共生净化技术。
背景技术
水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中毒致病。在形成“绿色浮渣”后，水下的藻类会因得不到阳光照射而呼吸水内氧气，不能进行光合作用。水内氧气会逐渐减少，水内生物也会因氧气不足而死亡。死去的藻类和生物又会在水内进行氧化作用，这时水体也会变得很臭，水资源也会被污染不可再用。
氮和磷是富营养化水体中的特征污染物，由于氮磷的影响导致水体中的藻类大量繁殖，水体中的部分氮磷被藻类所吸附，但是藻类的死亡和解体又将吸收的氮磷释放到水体中，因此富营养化水体的氮和磷总是有较高的浓度。去除富营养化水体中的氮磷，有两种情况，一是在水体中直接去除氮和磷，二是离开水体去除水中的氮和磷。前者主要是在水体中种植一些对氮磷有较好吸收和净化能力的高等水生植物。富营养化水体中的藻类是一个特征污染，作为水体的净化，脱除藻类是必须的，去除藻类细胞可以采用物理加化学的方法，或机械的方法。单纯采用物理方法除藻相对简单、见效迅速且无副作用，但其缺陷在于作用时间短、不能从根本上解决问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种富营养化水体藻菌共生净化技术，该净化技术是用生物方法除藻，在去除有机污染物的同时，去除藻类污染，采用助凝剂吸附沉淀、循环曝气等物理方法作为生物修复技术的辅助手段，不仅能使富藻水中的藻迅速富集沉降，破坏藻类的生长聚集，吸附水中残留的氮磷，防止水体发黑变臭，同时提高了敏感水域的复氧自净能力，实现长久的治理效果。
本发明的目的是这样实现的：这种富营养化水体藻菌共生净化技术包括：污染水体通过投菌系统投入有效生物菌，然后到投药系统，在投药系统加入助凝剂，然后经过多级浅层净水装置进行处理，处理后的水过滤脱氮磷后就得到净化水。
这种富营养化水体藻菌共生净化技术，所述投菌系统投入的有效生物菌是云南本地氧化塘底泥加入少量EM有效生物菌液发酵得发酵液体，再对发酵液进行驯化，扩培，培养出以云南土著生物为主的抑藻生物菌剂生物菌液。
这种富营养化水体藻菌共生净化技术，所述投药系统加入的助凝剂是将精选的天然沸石，超细加工到400目，加入铁离子经改性后，配合常用净水剂复合得到物理型改性沸石助凝剂。
这种富营养化水体藻菌共生净化技术，所述多级浅层净水装置主要由壳体、浅层中心管及浅层盘组成，筒身上侧部有出水口，筒身内上部从上至下依次有上底板、上盖板，上盖板下部有下底板、下盖板，筒身靠近下半部的侧部有进水口，筒身内下部有锥体，锥体下部有垫有支座法兰垫的下上下座链接法兰，套有浅层盘及浅层出渣盘的浅层中心管在锥体内下半部的中央，锥体底侧部有反冲洗排污口通至筒身外，锥体外的筒身侧部有排污口，筒身底部是下底板。
本发明的净化技术的水处理功能单元主要由自然水环境（如湖泊、池塘）和净水工艺及设备构成，其特点就是把自然水环境也作为了水处理的功能单元，利用生物氧化塘原理，将水体的原位修复和异位修复相结合，工艺原理如下：
1）利用自然湖泊、河道、水库等作为自然净化池，向水体中人工投入有效微生物，强化富营养化水体中的微生物群，自然形成藻菌共生微生物水体净化系统对水体进行原位生物修复。
2）应用超微改性天然沸石制得的助凝剂对藻类进行富集，并吸附水中的氮磷，除去藻类和水中未被藻菌利用的氮磷。
3）采用多级浅层净水装置对富藻水进行脱藻分离，对水体进行异位除藻脱氮修复，净化后的水返回湖泊，进一步循环稀释自然水体。
4）应用天然沸石交换吸附性能进一步吸附净化水，对水体进行除磷脱氮。
本发明的积极效果：
本发明的净化方法能有效控制污染水体的富营养化，迅速把地表水V类水质水体净化为Ⅲ类水质水体，为水生植物和水生动物提供基础环境，最终恢复水体功能，建立水生态净化系统，节约水资源，改善空气质量，增加人们的观感效果，改变区域水生态环境质量，可以获得显著的生态环境效益，提高人们的生活质量，对促进区域的社会经济健康发展具有重要意义：
1）利用自然湖泊、河道、水库等作为自然净化池，向水体中人工投有效微生物，强化富营养化水体中的微生物群，自然形成藻菌共生微生物水体净化系统对水体进行原位生物修复。
2）以生物修复技术为主，辅以助凝剂（改性沸石）吸附、循环曝气、多级浅层水处理装置等物理、机械技术，不仅能对大部分藻类进行富集、分离去除，还可以吸附水中未被藻菌利用的氮磷。
附图说明
图1是本发明的净水技术的工艺流程图。
图2是本发明的多级浅层净水装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例
本发明的净水技术包括：污染水体通过投菌系统投入有效生物菌，然后到投药系统，在投药系统加入助凝剂，然后经过多级浅层净水装置进行处理，处理后的水过滤脱氮磷后就得到净化水。
上述各步中：
（1）有效生物菌制备：采用云南本地氧化塘底泥加入少量EM有效生物菌液发酵得发酵液体，再对发酵液进行驯化，扩培，培养出以云南土著生物为主的抑藻生物菌剂——生物菌液。通过抑藻净化试验验证有效生物菌的水体净化效果；根据净化试验结果多次调整菌群组成，以达到最佳净化效果。
利用生物氧化塘原理将自然湖泊、河道、水库等作为自然净化池，向水体中人工投入这种有效菌，强化富营养化水体中的微生物群，控制藻类过度繁殖，形成藻菌共生微生物水体净化系统，对水体进行原位生物修复。利用自然湖泊、河道、水库等作为自然净化池，向水体中人工投入有效微生物，强化富营养化水体中的微生物群，自然形成藻菌共生微生物水体净化系统对水体进行原位生物修复。
益生菌原液在保存过程中多种菌群处于稳定休眠状态，所以在使用益生菌原液时要加入等量的营养剂进行“稀释”或“激活”后使用。
营养剂是益生菌的培养基。营养剂与益生菌原液混合后，迅速激活益生菌，可提高益生菌原液中多种菌群的繁殖速度，加大生物量，提高益生菌原菌种进入工作环境后的稳定性，提高益生菌原液的使用效果。
EM菌的活化步骤：
先用3公斤热水将营养剂溶化，加凉水5公斤，温度调整到25-35℃，加入益生菌原液混合均匀，装入塑料桶内密封发酵，密封发酵时间：48-72小时。
益生菌原液与营养剂的配比见下表：
| 益生菌原液 | 营养剂 | 水 |
| 1公斤 | 1公斤 | 8公斤 |
使用红糖作为营养剂，红糖是没有经过高度精炼的蔗糖，它除了具备碳水化合物的功用可以提供热能外，还含有微量元素，如铜、铁、锌、钴、锰、铬和其他矿物质等。红糖能够快速激活休眠状态的EM菌，提高EM菌的活性能力。
（2）助凝剂的制备：将精选的天然沸石(主要化学成分SiO2+(AL2O3+Fe)·20H2O ) 超细加工到400目，加入硫酸亚铁在摄氏350度的温度下改性后，配合常用净水剂复合得到物理型改性沸石助凝剂；
沸石助凝剂的配合比（重量）为：沸石﹕硫酸亚铁﹕聚合氯化铝为20﹕1﹕1。常规污水处理聚合氯化铝的用量为15~50克，本混凝剂配合比例可以根据水体的特征来配比。上述混凝剂配合比是以V类水池塘废水为例，进行配比。
（3）多级浅层净水装置：该装置主要由壳体、浅层中心管6及浅层盘15组成，筒身1上侧部有出水口17，筒身1内上部从上至下依次有密封垫及上底板2、上盖板3、下底板4、下盖板5、密封垫，筒身1靠近下半部的侧部有进水口7，筒身1内下部有锥体8，锥体8下部垫有支座法兰垫9的下上下座链接法兰11，套有浅层盘15及浅层出渣盘16的浅层中心管6在锥体8内下半部的中央，锥体8底侧部有反冲洗排污口10通至筒身1外，锥体8外的筒身1侧部有排污口12、14，筒身1底部是下底板13。
设计参数（以ф1000mm*2500mm、重量500Kg/台为例）：水力负荷≤2m3*m2/h；有效沉淀面积3.925m2；有效沉淀深度2.3m；混凝反应时间8min；处理能力5-8m3/h；原水浊度≤3000；出水浊度≤2。
水样检测结果：
| 项目 | 单位 | 处理前 | 处理后 | 处理后所达地表水质标准 |
| pH | 9.59 | 7.25 | ||
| 溶解氧DO | mg/l | 4.82 | 6.8 | Ⅱ |
| 透明度 | m | 0.3 | 0.5 | |
| 浊度 | NTU | 81.94 | 10.08 | |
| 叶绿素 | μg/l | 73.61 | 6.91 | |
| 化学需氧量CODCr | mg/l | 45.3 | 15.3 | Ⅱ |
| 生物化学需氧量BOD5 | mg/l | 16.48 | 3.52 | Ⅲ |
| 高锰酸钾指数CODMn | mg/l | 8.5 | 4.2 | Ⅲ |
| 氨氮 | mg/l | 5.44 | 0.51 | Ⅲ |
| 全磷 | mg/l | 0.97 | 0.18 | Ⅲ |
| SS | mg/l | 78 | 5 |
本发明的净化技术与其它方法的比较：
| 项目 | 富营养化水体藻菌共生净化技术 | 人工湿地/水生物修复 | 底泥疏浚+引水工程 | 石床/砂滤+加药循环净化 |
| 修复手段 | 生物+物理 | 生物修复 | 物理、机械 | 物理+化学 |
| 投资成本 | 小 | 小 | 大 | 小 |
| 运行能耗 | 小 | 无 | 一次性 | 大 |
| 操作管理 | 简易 | 简易 | 较繁琐 | 较简易 |
| 移动性能 | 易 | 难 | 易 | 较难 |
| 适用性 | 强 | 弱 | 强 | 弱 |
Claims (4)
1.一种富营养化水体藻菌共生净化技术，其特征是该方法包括：污染水体通过投菌系统投入有效生物菌，然后到投药系统，在投药系统加入助凝剂，然后经过多级浅层净水装置进行处理，处理后的水过滤脱氮磷后就得到净化水。
2.如权利要求1所述的富营养化水体藻菌共生净化技术，其特征是：所述投菌系统投入的有效生物菌是云南本地氧化塘底泥加入少量EM有效生物菌液发酵得发酵液体，再对发酵液进行驯化，扩培，培养出以云南土著生物为主的抑藻生物菌剂生物菌液。
3.如权利要求1所述的富营养化水体藻菌共生净化技术，其特征是：所述投药系统加入的助凝剂是将精选的天然沸石，超细加工到400目，加入铁离子经改性后，配合常用净水剂复合得到物理型改性沸石助凝剂。
4.如权利要求1所述的富营养化水体藻菌共生净化技术，其特征是：所述多级浅层净水装置主要由壳体、浅层中心管（6）及浅层盘（15）组成，筒身（1）上侧部有出水口（17），筒身（1）内上部从上至下依次有上底板（2）、上盖板（3），上盖板（3）下部有下底板（4）、下盖板（5），筒身（1）靠近下半部的侧部有进水口（7），筒身（1）内下部有锥体（8），锥体（8）下部有垫有支座法兰垫（9）的下上下座链接法兰（11），套有浅层盘（15）及浅层出渣盘（16）的浅层中心管（6）在锥体（8）内下半部的中央，锥体（8）底侧部有反冲洗排污口（10）通至筒身（1）外，锥体（8）外的筒身（1）侧部有排污口（12）、（14），筒身（1）底部是下底板（13）。
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|---|---|---|---|---|
| CN106433676A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-02-22 | 河海大学 | 一种土壤改良剂及其在新垦沿海滩涂盐碱地有机农业培肥中的应用 |
| CN109095616A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-28 | 张家口好农好牧生态养殖有限公司 | 一种净化富营养化水体的方法 |
| CN115286114A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-04 | 江苏江达生态环境科技有限公司 | 一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法 |
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| CN101979343A (zh) * | 2010-10-08 | 2011-02-23 | 天津市市政工程设计研究院 | 一种治理景观水体富营养化的工艺 |
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