CN104386825B

CN104386825B - 一种湖塘水体原位修复的方法

Info

Publication number: CN104386825B
Application number: CN201410718777.1A
Authority: CN
Inventors: 冼萍; 刘熹; 黄世钊; 赵黔
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-12-01
Also published as: CN104386825A

Abstract

本发明公开了一种湖塘水体原位修复的方法，包括以下步骤：在水体中至上而下依次悬置表面曝气系统和BC生物反应系统，表面曝气系统用于使水体升流和扩散，BC生物反应系统用于固定化微生物；水体在表面曝气系统提供的升力作用下从水体下部作升流运动；水体经过BC生物反应系统，水体中的营养物质激发BC生物反应系统中的固定化微生物繁殖；升流的水体经表面曝气系统推出，并在水流密度差的作用下循环至湖塘底部。本发明方法具有快速启动，修复所需时间短，微生物浓度高，底泥同步降解，工艺操作简单，能耗低，无二次污染，修复效果稳定的优点。

Description

一种湖塘水体原位修复的方法

技术领域

本发明属于湖塘水体的原位修复净化领域，具体涉及一种湖塘水体原位修复的方法。

技术背景

在现有的湖塘水体原位修复技术中，有物理修复，如底泥疏浚、引水稀释等；化学修复，如絮凝、沉淀、络合等；生物修复，如植物修复和微生物修复。其中近年来广泛采用的是微生物修复技术，该技术按照微生物的存在形式可以分为悬浮式、附着式和固定式。

悬浮式通常采用的是直接向水体注入液态、粉末态的微生物制剂或者微生物促进剂，前者在进入水体环境后微生物可以利用水体中的营养物质繁殖生长，同化水体中的污染物并将其分解转化为其他物质从而达到净化水体的作用；后者则是通过生长促进剂强化水体中已有的土著微生物，进而利用其降解水体中的营养物质，净化水源。其优点在于：(1)可以向水体中大量地接种微生物菌种，改善水体中微生物群落分布状况；(2)可以有选择性的改变湖塘不同位置的微生物浓度，从而达到水体治理的有针对性；(3)微生物制剂和促进剂可以批量繁育生产，使用过程中对人员的技术水平要求不高。其缺点是：微生物浓度扩散速度慢，抗冲击的能力差，菌种流失严重。

附着式技术借鉴了污水生物膜处理技术，将经过挂膜培养的载体材料置湖塘中，通过膜上附着微生物吸收水体中的营养物质，进而达到使水体中营养物浓度降低的目的。其优点在于：(1)微生物多样化，生物的食物链长，有利于提高污水处理效果和单位面积的处理负荷；(2)优势菌群分段运行，有利于提高对污染物的生物降解效率，提高脱氮除磷效果；(3)对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷力增强；(5)易于维护，运行管理方便，耗能低。缺点是同样存在微生物扩散问题，水体中营养物质必须与生物膜接触才能达到被同化吸收的效果，因此对于工艺设计和运行条件的要求较为严格。

固定式技术是指用化学或物理的手段和方法将游离微生物限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，且能够被重复和连续使用的现代生物工程技术。技术要点是首先将所需的优势菌种从活性污泥中分离和筛选，大量富集后固定于反应器中，组成一个连续、高效的污水处理系统。相比于传统的处理方法，其优点在于：(1)被固定化的微生物高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖，有利于提高生物反应器内微生物浓度，缩短反应时间、减小反应流程，降低设备费用。(2)可以通过对所需菌种筛选后进行固定，由此保证增殖速度慢的细菌发挥其最佳代谢活性，并可以缩短反应器的启动时间。(3)由于固定化所带来的高活性、高浓度的微生物以及固定材料的保护，使得水质或水量的冲击对处理效率及稳定性的影响降到最低点。(4)微生物细胞固定在非水溶性的载体上，因此很容易实现快速、高效的固液分离，而且由于微生物量大，其生长基本处于内源呼吸阶段，因此剩余污泥量产生少，无二次污染产生。缺点是筛选、分离和纯化适宜微生物菌种的工作量大，固定化载体生产成本较高。

发明内容

本发明发要解决的技术问题是提供一种快速启动，修复所需时间短，微生物浓度高，底泥同步降解，工艺操作简单，能耗低，无二次污染，修复效果稳定的湖塘水体原位修复的方法。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

一种湖塘水体原位修复的方法，包括以下步骤：在湖塘水体中至上而下依次悬置表面曝气系统和BC生物反应系统，表面曝气系统用于使水体升流和扩散，BC生物反应系统用于固定化微生物；水体在表面曝气系统提供的升力作用下从水体下部作升流运动；升流的水体经过BC生物反应系统，水体中的营养物质激发BC生物反应系统中的固定化微生物繁殖；微生物被BC生物反应系统推出并进入水体中；进入水体中的微生物与升流的水体混合后进入表面曝气系统，最后被表面曝气系统推出并在水体流动性的作用下交换回水体底层；循环执行上述步骤，水体得到修复。

所述表面曝气系统位于水面以下，通过管道连接空气压缩机。

所述表层曝气系统为微孔曝气头。

所述BC反应系统包括：固定有微生物的固定化微生物载体设在镂空载体存储部件中，穿过固定化微生物载体中间的透气管通过管路连接气泵。

本发明的显著效果在于：

1、设置微孔曝气头，其作用一是为流进该曝气头的微生物与水的混合液上升与扩散提供动力，促进了微生物菌体的扩散，改善了传统技术中微生物完全依靠自身游动扩散的状况，解决了微生物扩散速度慢，集群分布不均匀的问题。二是与水体底部缺氧环境相配合，使得循环水流在循环过程中历经A²/O过程，强化水体的脱氮除磷能力。

2、固定化微生物载体作为该方法的核心技术，结合了传统悬浮式，附着式生物技术的特点，将高效微生物菌种进行固定后使用，减少了水流冲击作用对微生物菌种的影响，减少了维持菌群浓度的后续投入。

3、修复效果稳定，无二次污染。

附图说明

图1是用本发明方法进行富营养湖塘水体的模拟修复实验的图示。

其中：1：生化反应池、2：供气管路、3：供气调节阀、4：供气流量计、5：气泵、6：透气管、8：镂空载体储存体、9：微孔曝气头、10：送风管、11：送风阀门、12：送风流量计、13：空气压缩机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1：用本发明方法进行富营养湖塘水体的模拟修复实验

图1为用本发明方法进行富营养湖塘水体的模拟修复实验的图示。生化反应池1为高800mm、底Φ400mm、上端开口Φ600mm的PVC桶，桶内一次性加入待修复天然湖塘水体150L，水质为COD：35mg/L,NH₄-N：15mg/L,pH：7.5,DO：1.2mg/L。桶内采用悬挂布置方式至上而下依次为微孔曝气头9及BC生物反应系统。微孔曝气头9采用孔径为180μm的刚玉式直排式曝气头，其上边缘位于水面以下200mm处，通过送风管10与空气压缩机13相连，送风管10上设置有控制气体流量大小的送风阀门11和送风流量计12。BC生物反应系统的镂空载体储存体8采用镂空不锈钢材质制作，为两端封闭的圆柱形结构，其直径为Φ100mm，长度为300mm，中心轴线位于水面以下400mm处。镂空载体储存体8有固定化微生物载体0.6kg，并设置有透气管6通过供气管路2与气泵5相连，供气管路2上设置有控制气体流量大小的供气调节阀3和供气流量计4。空气压缩机功率为55W，排气量为82L/min。

水体在表面曝气系统提供的升力作用下从生化反应池1下部作升流运动，经过BC生物反应系统时，水体中的营养物质激发固定化微生物载体内的微生物大量繁殖，细小的微生物在透气管6产生的水汽混合流推动下溢出镂空载体存储部件8的孔隙进入水体中，与升流的水体充分混合后进入微孔曝气头9，最后被微孔曝气头9产生的气体升力向上推出并最终在水体流动性的作用下交换回水体底层，在这一过程待修复水体中的污染物被微生物作为生长繁殖所需要的营养源，以此实现净化水体水质的目的。

通过对生化反应池1中水质间隔8小时一次的水质监测发现，修复48h后水质COD：20mg/L，NH₃-N：0.34mg/L,pH：7.5,DO：5.5mg/L，稳定达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)中对三类环境水体的水质要求(COD：20mg/L，NH₃-N：1.0mg/L,pH：6～9,DO：5mg/L)。

实施例2：

待修复湖塘，平均水深1.0m，水体面积约为200m²，其中COD浓度为40mg/L、氨氮浓度9.4mg/L、总磷浓度0.6mg/L。该湖塘水体的主要来源为周边地表降水径流，属典型封闭景观水体。其污染来源为底泥释放，雨水裹挟及水生生物、水边植物残体等。采用本发明方法进行湖塘水体原位修复，微孔曝气头9采用孔径为180μm的刚玉盘式曝气头，空气压缩机13功率为180W，排气量为220L/min。其余同实施例1。并在湖塘中主要的进水口和溢流堰处设置三个监测点位。

通过间隔周期为一天的连续30天的湖塘水质监测发现，经过20天的连续修复后湖塘水体三个采样点的混合水质为COD：21.56mg/L，NH₃-N：8.5mg/L，TP：0.19mg/L。当修复至30天时，COD下降至13.76mg/L，TP：0.12mg/L。稳定达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)中对三类环境水体的水质要求(COD：20mg/L，NH₃-N：1.0mg/L,pH：6～9,DO：5mg/L)。

Claims

1.一种湖塘水体原位修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：在湖塘水体中至上而下依次悬置表面曝气系统和BC生物反应系统，表面曝气系统用于使水体升流和扩散，BC生物反应系统用于固定化微生物；水体在表面曝气系统提供的升力作用下从水体下部作升流运动；升流的水体经过BC生物反应系统，水体中的营养物质激发BC生物反应系统中的固定化微生物繁殖；微生物被BC生物反应系统推出并进入水体中；进入水体中的微生物与升流的水体混合后进入表面曝气系统，最后被表面曝气系统推出并在水体流动性的作用下交换回水体底层；循环执行上述步骤，水体得到修复；

2.如权利要求1所述的一种湖塘水体原位修复的方法，其特征在于，所述表面曝气系统位于水面以下，通过管道连接空气压缩机。

3.如权利要求2所述的一种湖塘水体原位修复的方法，其特征在于，所述表面曝气系统为微孔曝气头。