CN104528931A - 一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池及其应用，所述滤池包括滤池本体、进水管、出水管、曝气管、反冲洗风机、反冲洗水泵、回流泵和滤料，其中滤池本体上有填料线和补料线，所述滤料主要由大麦秸秆和活性污泥组成。本发明利用大麦秸秆作滤池滤料，原料廉价易得；大麦秸秆只需与活性污泥混合均匀，无需其他前处理工作，操作简易。本发明中大麦秸秆在滤池内逐渐腐解，释放出木质素及氧化产物、酯类、醌类和酚类物质等化感物质，利用植物的化感作用抑制有害藻类生长；利用进水中的藻类和滤池内逐渐腐解的大麦秸秆作生物质有机碳源，促进生物脱氮过程，净化水质，具有廉价、生态安全等优点，是一种绿色安全的含藻污染原水控制处理方法。

Description

一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池及其应用
技术领域
本发明属于环境保护领域，涉及一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池及其应用。
背景技术
水体富营养化是当前许多河流和湖泊面临的主要环境问题，氮、磷等营养物质大量进入河流、湖泊等自然水体时，会引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，进而导致水体溶解氧含量下降，水生生态系统遭到破坏。水体富营养化日趋严重，如何有效治理富营养化水体是目前环境保护领域的热点。目前世界各国在治理富营养化方面采取了多种措施，主要有排水改道、深层排水、底泥曝晒与干燥、湖底覆盖、曝气循环、水位升降、施用杀藻剂和除草剂等，但上述方法大都耗时耗资，在治理过程中易对当地环境中其他生物造成直接或间接伤害，破坏当地生态环境。
 曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，简称BAF）是20世纪80年代末在欧美国家发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺。1981年世界上首座BAF在法国投产，随后在美国、加拿大、日本等国得到广泛应用。BAF内的滤料在污水处理中既作为过滤材料，又使生物附着在上面，起到生物载体的作用。
目前国内采用的滤料主要有塑料填料、玻璃钢和不规则粒状填料（如沸石、活性炭、陶粒）等。其中塑料填料因在使用过程中附着在其表面的微生物膜易脱落老化，损耗较大，且塑料填料一般不可再生，会造成后续的环境污染问题；活性炭滤料虽然对COD和NH3-N的去除率较好，但由于出水带有明显的黑色，使得出水的浊度甚至大于入水浊度。当用曝气生物滤池处理污水时，由于滤池内微生物降解水中污染物需要一定的碳源提供能源动力，所以往往需要向滤池内投加营养物质，增加了处理成本；而当曝气生物滤池用于处理含藻污水时，为抑制水中有害藻类再次过度生长，还需要向水中投加化学抑藻剂。化学抑藻剂虽然可以一定程度上减轻水体富营养化现象，但会对水中其他生物产生有害影响，对原有的水生生态系统造成破坏。
    本发明针对以上不足，采用大麦秸秆作为曝气生物滤池滤料，利用植物的化感作用抑制有害藻类生长，是一种绿色安全的含藻污染原水控制处理方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池及其应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池，所述滤池包括滤池本体、进水管、出水管、曝气管、反冲洗风机、反冲洗水泵、回流泵和滤料。所述滤池本体上标有填料线和补料线，填料线的高度为滤池高度的4/5，补料线的高度为滤池高度的1/5；所述滤料通过以下方法制备得到：将1-2 cm长的大麦秸秆碎段，与活性污泥按体积比2 ：1混合均匀，即得到大麦秸秆基质生物滤料；所述滤料上部设有多孔网栅，网栅孔径<1 cm。
一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池的应用，该应用为将滤池用于处理含藻污染原水。
将滤池用于处理含藻污染原水，包括以下步骤：
（1）将滤料至少填至填料线处；
（2）通过曝气管连续曝气，每隔25-45 min从进水管泵入一次含藻污染原水，含藻污染原水的流速控制在2.5-5 m/h，每次泵入时间持续20-40 min；
（3）每隔24 h对滤池中的活性污泥镜检，直到观察到污泥中出现钟虫、累枝虫、盖纤虫、聚缩虫、鞭毛虫、肉足虫、吸管虫、栖纤虫、尖毛虫、游仆虫、卑气管叶虫、轮虫、圆形蠕虫中的任意一种或几种，表示在滤料上微生物膜挂膜成功；
（4）挂膜成功后，从进水管连续泵入含藻污染原水，从曝气管曝入空气，气水比控制在1 ：1-1.5，水流速度控制在8-10 m/h，水力负荷控制在0.35-1.05 m3/m2·h，pH控制在6-8，滤料上的微生物膜厚度控制在270-420 μm，当微生物膜厚度超过这一范围时，滤池停止运行，进入反冲洗周期；
（5）反冲洗时，关闭进水管、曝气管上的阀门，启动反冲洗风机，开启反冲洗进气阀门，进行气洗，气洗强度控制在8-18 L/m2·s，时间控制在3-7 min；随后启动反冲洗水泵，反冲洗水由滤池底部进入滤池，进行气水联合反冲洗，反冲洗水洗强度为4-7 L/m2·s，时间控制在4-8 min；冲洗结束后，关闭反冲洗风机和反冲洗进气阀门，进行水漂洗，冲走老化的微生物膜和滤料表面的悬浮物，漂洗时间控制在3-7 min；
（6）反冲洗完毕后，重复步骤2~5，滤池开始下一周期的正常运行。
进一步地，当滤池内滤料体积低于补料线时，停止滤池运行，添加滤料至填料线以上。
本发明具有以下特点：
（1）本发明中滤池内大麦秸秆腐解会释放出木质素及氧化产物、酯类、醌类和酚类物质等化感物质，可抑制蓝藻、硅藻和绿藻等多种藻类生长；以大麦秸秆为滤池滤料，大麦秸秆容易降解，在投加后对水中其他水生生物几乎不产生有害影响，比传统的化学抑藻剂要安全，且长期使用有益于水体的生态修复。
（2）本发明中大麦秸秆只需与活性污泥混合均匀，不需要作其他的前处理工作，操作步骤简易，普通的从业人员便可操作；大麦秸秆一般是农业废弃物，原料廉价易得，有利于本发明的推广。
（3）本发明进水中的藻类和滤池内逐渐腐解的大麦秸秆可作为生物质有机碳源，无须另外投加营养剂，且可以促进生物脱氮过程，净化水质。
（4）本发明中滤池本体上标有填料线和补料线，方便实际操作者及时补料，避免滤池工作时因滤池内滤料过少造成污水处理效率下降。
（5）本发明中滤料上部设有多孔网栅，网栅孔径<1 cm，避免大麦秸秆碎段随水流流出堵塞滤池。
附图说明
       图1是添加大麦秸秆为基质的曝气生物滤池装置示意图。
具体实施方式
 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
 如图1所示，一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池，所述滤池包括滤池本体、进水管、出水管、曝气管、反冲洗风机、反冲洗水泵、回流泵和滤料。曝气生物滤池采用上向流形式，污水和空气由底部进入，出水从顶部溢流口进入池塘。滤池内部结构由上至下依次是出水区，填料层，承托层，进水进气区。填料层每隔15 cm设一个取样口，承托层由粒径不同的鹅卵石由大到小依次堆积而成。本发明中，滤池本体上标有填料线和补料线，填料线的高度为滤池高度的4/5，补料线的高度为滤池高度的1/5。滤池本体上标有填料线和补料线，会方便操作者在滤池运行时判断滤池内填料体积多少，以便及时进行补料，避免滤池工作时因滤池内滤料体积过少而造成处理效率下降。
 所述滤料通过以下方法制备得到：将1-2 cm长的大麦秸秆碎段，与活性污泥按体积比2 ：1混合均匀，即得到大麦秸秆基质生物滤料。所述滤料上部设有多孔网栅，网栅孔径<1 cm，以避免大麦秸秆碎段随出水流出，堵塞滤池。本发明以大麦秸秆为滤池滤料，大麦秸秆容易降解，在投加后对水中其他水生生物几乎不产生有害影响，比传统的化学抑藻剂要安全，长期使用有益于水体的生态修复；而且大麦秸秆只需与活性污泥混合均匀，不需要作其他的前处理工作，操作步骤简易，普通的从业人员便可操作；此外，大麦秸秆一般是农业废弃物，原料廉价易得，有利于本发明的推广和普及。更重要的是，本发明中大麦秸秆在反应器内逐渐腐解，释放出木质素及氧化产物、酯类、醌类和酚类物质等化感物质，利用植物的化感作用抑制有害藻类生长；又利用进水中的藻类和滤池内逐渐腐解的大麦秸秆作为生物质有机碳源，促进生物脱氮过程，净化水质，具有绿色廉价、生态安全等优点。
上述滤池处理含藻污染原水的方法如下：
   将滤料填至填料线处，在连续曝气的情况下，每隔30 min泵入一次含藻污染原水，水流流速控制在3 m/h，持续泵入30 min。每隔24 h从各取样口采集水样，对滤池中的活性污泥进行镜检，直到19天后，观察到活性污泥中出现了小口钟虫、鞭毛虫，盖纤虫、栖纤虫和游仆虫，表明滤池内微生物膜挂膜成功，滤池可稳定有效运行了。
 此时，将进水方式改为连续泵入含藻污染原水，水流速度控制在9 m/h。在滤池运行一段时间后，看到滤池内滤料体积低于补料线，这时停止滤池运行，添加滤料至填料线，然后再次开启滤池。因为滤池内的微生物能够依靠滤料中的有机质生长，无须另外投加营养剂，所以停工后再使用启动速度快。当用电子数显游标卡尺测量到微生物膜厚度是500 μm时，超过了420 μm这一上限值，滤池进入反冲洗周期。关闭进水管、曝气管上的阀门，启动反冲洗风机，开启反冲洗进气阀门，进行气洗，气洗强度是12 L/m2·s，气洗时间是5 min；随后启动反冲洗水泵，进行气水联合反冲洗，反冲洗水洗强度为5 L/m2·s，时间是5 min；冲洗结束后，关闭反冲洗风机和反冲洗进气阀门，停止40 s，然后进行水漂洗，将老化的微生物膜和滤料表面的悬浮物冲走，漂洗时间是4 min。一般情况下，反冲洗出水经滤池顶部溢流口流入缓冲池，由回流泵流至含藻污染原水进水池，与含藻污染原水一起进入滤池，进行曝气生物处理。滤池稳定运行7天后，通过检测从取样口采集到的水样，发现TN去除率稳定在72 %左右，TP去除率稳定在37 %左右，COD去除率稳定在30 %左右，出水水质良好。

Claims (4)

1.一种以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池，所述滤池包括滤池本体、进水管、出水管、曝气管、反冲洗风机、反冲洗水泵、回流泵和滤料；其特征在于：所述滤池本体上标有填料线和补料线，填料线的高度为滤池高度的4/5，补料线的高度为滤池高度的1/5；所述滤料通过以下方法制备得到：将1-2 cm长的大麦秸秆碎段，与活性污泥按体积比2 ：1混合均匀，即得到大麦秸秆基质生物滤料；所述滤料上部设有多孔网栅，网栅孔径<1 cm。
2.一种权利要求1所述的以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池的应用，其特征在于，该应用为将滤池用于处理含藻污染原水。
3.根据权利要求2所述的以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池的应用，其特征在于，将滤池用于处理含藻污染原水，包括以下步骤：
（1）将滤料至少填至填料线处；
（2）通过曝气管连续曝气，每隔25-45 min从进水管泵入一次含藻污染原水，含藻污染原水的流速控制在2.5-5 m/h，每次泵入时间持续20-40 min；
（3）每隔24 h对滤池中的活性污泥镜检，直到观察到污泥中出现钟虫、累枝虫、盖纤虫、聚缩虫、鞭毛虫、肉足虫、吸管虫、栖纤虫、尖毛虫、游仆虫、卑气管叶虫、轮虫、圆形蠕虫中的任意一种或几种，表示在滤料上微生物膜挂膜成功；
（4）挂膜成功后，从进水管连续泵入含藻污染原水，从曝气管曝入空气，气水比控制在1 ：1-1.5，水流速度控制在8-10 m/h，水力负荷控制在0.35-1.05 m3/m2·h，pH控制在6-8，滤料上的微生物膜厚度控制在270-420 μm，当微生物膜厚度超过这一范围时，滤池停止运行，进入反冲洗周期；
（5）反冲洗时，关闭进水管、曝气管上的阀门，启动反冲洗风机，开启反冲洗进气阀门，进行气洗，气洗强度控制在8-18 L/m2·s，时间控制在3-7 min；随后启动反冲洗水泵，反冲洗水由滤池底部进入滤池，进行气水联合反冲洗，反冲洗水洗强度为4-7 L/m2·s，时间控制在4-8 min；冲洗结束后，关闭反冲洗风机和反冲洗进气阀门，进行水漂洗，冲走老化的微生物膜和滤料表面的悬浮物，漂洗时间控制在3-7 min；
（6）反冲洗完毕后，重复步骤（2）-（5），滤池开始下一周期的正常运行。
4.根据权利要求3所述的以大麦秸秆为基质的曝气生物滤池的应用，其特征在于，当滤池内滤料体积低于补料线时，停止滤池运行，添加滤料至填料线以上。
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