CN105236588A - 一种利用微生物包修复水环境的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水质处理领域，具体涉及一种利用微生物包修复水环境的方法，至少包括下列步骤：在处理水域内设置至少一个生化床，在所述生化床上设置具有贯通口的框架体。本发明的优点是：可产生良好的微生物缓释作用；水域内的微生物多样性大大提高；微生物的繁殖、生长环境大大改善，抵消了冬季微生物活性下降的影响；生化床相对于处理水域的投加体积比大大低于常规生化工艺中填料的投加体积比。

Description

一种利用微生物包修复水环境的方法

技术领域

本发明涉及水质处理领域，具体涉及一种利用微生物包修复水环境的方法，尤其是一种利用缓释作用释放微生物包修复水环境的方法。

背景技术

由于城镇化进度的加快、工业污染、农村畜禽养殖污染、水产养殖残饵和粪便的污染、农业种植肥料的污染，使得水体生境退化，水质和底质污染严重，不仅直接影响了水产养殖业的发展，还对人类生活环境、农业等其他产业的发展带来了不良影响。由于水体污染的加重以及人们对于水体生境越来越重视，水处理领域也应运飞速发展，目前常见的水处理方法一般包括物理处理、化学处理、生物处理以及综合上述三者的处理方法。其中，生物处理法较为常见的处理工艺是将微生物菌种或菌群投放到污染水域内，通过微生物吞噬、分解污染水域内的污染物。而上述的生物处理法中最关键的一环便是微生物的生存环境，该生存环境的优劣直接影响了微生物生存时间、污染物的去除效果，所以目前微生物通常依附于一悬浮载体来投放使用，而在选择悬浮载体时，就会牵涉到微生物的缓释问题，即微生物能否在长时间内均以缓慢的速度从载体内释放到污染水域中，以保证该水域在长时间段内都均具有一定的微生物浓度，特别是从载体中缓释出的新生微生物，并且该缓释作用还能使得水域中已释放出的微生物不易老化、弱化。

现有的悬浮微生物载体多采用聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料制作，这些载体的缺点是表面呈疏水性，在紊流较强的情况下，微生物在载体外侧难以生长，因此表面积的利用率低。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种利用微生物包修复水环境的方法，通过在微生物载体外围依次包络微孔封闭体、带孔球壳和具有贯通口的框架体构成生化床，使得微生物可通过贯通口流入处理水域内并构成多级缓释作用，同时微生物的繁殖、生长环境得到保护；该生化床的使用能够实现生化床复合生化水处理工艺，即在处理水域内无需投加大量填料，仅需投加少量生化床的水处理工艺。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种利用微生物包修复水环境的方法，涉及具有净水功能的所述微生物，其特征在于，至少包括下列步骤：在处理水域内设置至少一个生化床，在所述生化床上设置具有贯通口的框架体。

在所述框架体内设置至少一个带孔球壳，所述带孔球壳的外廓尺寸不小于所述贯通口的开口尺寸，在所述带孔球壳的空腔里内置承载有所述微生物的载体，在所述带孔球壳表面开设小孔，所述小孔的孔径不小于所述微生物的最大轮廓尺寸。

在所述微生物的载体外围包络一微孔封闭体，在所述微孔封闭体上开设微孔，所述微孔的孔径不小于所述微生物的最大轮廓尺寸。

在处理水域内设置若干所述生化床，将若干所述生化床均匀布置于所述水域内，或者将若干所述生化床沿所述水域流动方向的中间区域或至少一侧边间隔设置。

将若干所述带孔球壳散布于所述框架体内，或者将若干所述带孔球壳以空间直线阵列状固设于所述框架体内部。

在相邻的所述带孔球壳之间固设有挡块。

所述带孔球壳在所述框架体内构成中心旋转或偏心旋转。

将所述框架体以悬挂状悬浮于所述水域中，或在所述框架体的底部连接一重物以使所述框架体能以悬浮态置于所述水域之中。

将所述框架体设置为网格状框架体，所述网格状框架体表面的网格即为所述贯通口。

将所述网格状框架体的至少一侧面设置成孔板，所述孔板上的开孔孔径小于所述网格的内廓尺寸。

所述生化床的体积占所述处理水域体积的比例不大于50％。

所述生化床的体积占所述处理水域体积的比例为1％-5％。

在所述微孔封闭体内的微生物载体上，预先固定有功能型微生物菌种。

本发明的优点是：1、水域内的微生物多样性大大提高。2、微生物的繁殖、生长环境大大改善，抵消了环境对微生物活性的影响，尤其是夏季和冬季对微生物的影响。3、由于微生物附着于微孔封闭体和带孔球壳内，其耐候性大大提高，尤其降低了夏季高温或冬季低温对微生物的影响。4、可根据水域的污染程度及污染种类在微孔封闭体内预置功能型特殊微生物菌种。5、微生物缓释作用显著。6、实现水域生化系统崩溃后的救援。7、生化床内是一个最高效的废水处理场地，可实现生化床复合生化水处理工艺，该工艺具有投加比小，但生化处理效果好的特点；一般情况下，生化床相对于处理水域的投加体积比仅为1％-5％。

附图说明

图1是本发明中生化床的结构示意图；

图2是本发明中带孔球壳的结构示意图；

图3是生化床的布置结构示意图I；

图4是生化床的布置结构示意图II；

图5是生化床的布置结构示意图III；

图6是生化床的布置结构示意图IV；

图7是生化床的安装结构示意图I；

图8是生化床的安装结构示意图II；

图9是图1的A-A向剖面图；

图10是图1的B-B向剖面图；

图11是本发明中曝气装置的安装位置示意图I；

图12是本发明中曝气装置的安装位置示意图II；

图13是生态复合型生化床的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-13所示，图中标记1-22分别为：生化床1、框架体2、带孔球壳3、连接件4、网格板5、多孔板6、小孔7、微生物载体8、河道9、生化池0、横梁11、固定绳12、链条13、重物14、挡块15、曝气装置16、栽培17、电源18、水生植物19、贯通口20、微孔封闭体21、微孔22。

实施例：本实施例中的水处理方法是属于生物水处理方法，涉及到利用微生物对污染水域进行水体净化的处理方法，具体包括以下步骤：

在污染水域(包含水处理的任意场合，例如河道、生化池)内设置至少一个生化床1，生化床1内置有净化水质功能的微生物。如图1所示，生化床1包括框架体2、带孔球壳3，其中带孔球壳3位于框架体2的内部。框架体2的表面具有用于水流通过的贯通口20，该贯通口20的开口尺寸小于带孔球壳3的外廓尺寸，避免带孔球壳3被水流冲击后通过贯通口20冲到框架体2外部。如图2所示，带孔球壳3的主体为一中空的球形壳体，该壳体内部内置有若干微生物载体8，微生物载体8为预置有特殊功能型微生物菌种的载体；壳体表面开设有若干小孔7，小孔7的孔径不小于预置于微生物载体8上的微生物菌种的最大轮廓尺寸，以使微生物从微生物载体8上释放到污染水域内的释放速度可被小孔7的孔径大小控制，即微生物会依次通过孔径等于或大于其最大轮廓尺寸的小孔7，而不会产生大量微生物同时通过小孔7后释放到污染水域内的情况，也就实现了微生物的缓释作用。同时由于，微生物被保护于带孔球壳3以及生化床1内，所以其生长繁殖环境得到保证，尤其是可消除温度变化的不良影响。此外，由于微生物载体的种类不同，可在微生物载体外围包络一微孔封闭体21，在微孔封闭体21上开设微孔22，微孔22的孔径不小于微生物的最大轮廓尺寸，与带孔球壳3上的小孔7以及框架体2上的贯通口20相配合形成三级缓释作用。

由于特殊功能型微生物菌种是预置于微生物载体8上，而为了确保微生物的种类对处理水域污染种类、污染程度和水域本身地理特征等客观因素具有很强的针对性，所以在设置生化床1之前，应以污染水域的水样为基础进行取样调查，从而在微生物载体8上预置具有针对性的相应特殊功能型微生物菌种。同样的，由于微生物菌种的种类不同，所以其最大轮廓尺寸也不相同，所以微孔封闭体21上的微孔22的孔径大小应与微生物的最大轮廓尺寸及具体缓释要求相匹配，而带孔球壳3上的小孔7的孔径大小应根据处理水域内的水流流动动力大小以及具体缓释要求权衡设计，而框架体2上的贯通口20的大小应与处理水域内的水流动力大小相匹配，微生物通过微孔22、小孔7以及贯通口20构成三级缓释作用。

在针对污染河道的水处理时，生化床1可按照不同的设置位置进行设置，均能起到很好的净化效果。如图3所示，河道9为污染河道即处理水域，将生化床1均匀布置在河道9的一河段上，即沿河道9的宽度方向以间隔布置若干道生化床1，且每道生化床1中的若干生化床沿河道9的水流方向间隔布置；这样一来，当河道9的河水流经生化床1之后，其污染成分会被生化床1中的微生物吞噬或分解，从而使得河道得到净化。当需要减少河道治理的投入成本时，可将生化床1按如图4或5或6所示的方式布置。如图4所示，将若干生化床1沿河道9水流方向的两边侧边(即河道9的两岸边以内)间隔设置，同样可起到非常显著的河道净化效果。如图5所示，将若干生化床1沿河道9水流方向的中间区域间隔设置。如图6所示，将若干生化床1沿河道9水流方向的至少一侧边间隔设置(图中所示实线一侧或虚线一侧)，均能起到净化效果。

在将生化床应用于生化池(即水处理系统中的一种水处理池)时，同样可采用与处理污染河道时所采用的相同的生化床布置方式，以实现净化效果。

如图7所示，在生化池10内具有待处理的污染水，此时生化床1可以以悬挂式的布置悬浮于生化池内。在生化池10的池体上方设置一横梁11，横梁11上连接固定有两根固定绳12，两根固定绳12分别与生化床1的框架体2的两侧固定连接，使得生化床1通过固定绳12悬挂于横梁11之上，且于生化池10内的池面以下呈悬浮状。

而针对河道9的水处理，生化床1以如8所示的悬浮式设置于受污染的河道内部。如图8所示，生化床1的底部固定连接有链条13的一端，链条13的另一端连接固定一重物14，其中重物14增加给生化床1的重力应大于生化床1本体所受浮力与生化床1自身重力间的差值，即确保生化床1不会沉于河道底，而是以一种悬浮态置于河道9内。但当遇到重物14的重力大于生化床1本体所受浮力时，可在生化床1内加装例如浮板、泡沫、空心容器等一些浮力装置来增加生化床1的浮力以保证生化床1在河道9中呈悬浮态漂浮。

图8中所示的生化床1的悬浮态设置方法同样适用于生化池。但相反地，由于河道的宽度相较生化池的宽度更大，且河道的水流方向不定、水流湍急程度更大，而若以图7的方式布置生化床1，其所需的悬挂支撑力更强，所以图7中生化床悬挂连接的布置方式不完全适用于河道处理。

在设置生化床1时，除了考虑其本身的于污染水域内的布置位置之外，还需要考虑内置于生化床1框架体2内的带孔球壳3的设置方式。由于带孔球壳3会受到来自水流的冲击，所以其固定方式可以按受到的冲击强度分为固定式和散布式。其中，固定式是指：如图9、10所示，若干带孔球壳3通过一贯穿其球体中心的连接件4并以空间阵列的方式串联固定于框架体2内，连接件4的两端分别连接固定于框架体2，带孔球壳3之间间隔设置，带孔球壳3之间的间隔处固设有用于对带孔球壳3横向限位的挡块15，避免相邻的带孔球壳3之间被水流冲击而发生碰撞。带孔球壳3可以采用中心悬挂或偏心悬挂的方式固定，即连接件4可以横向贯穿若干带孔球壳3的旋转中心，或横向贯穿若干带孔球壳3的偏心位置，以使带孔球壳3在被水流冲击时，可相对于连接件4在框架体2内产生中心转动或偏心转动。而散布式是指：将带孔球壳3直接放置于框架体2内部，由于框架体2的表面具有小于带孔球壳3的贯通口20，所以带孔球壳3不会被冲出框架体2外，而是在框架体2内部随水流运动。

当采用散布式的带孔球壳3的设置方式时，曝气装置16与生化床1之间的相对位置，影响了包络带孔球壳3的框架体2的结构。当采用固定式的带孔球壳3设置方式时，框架体2一般采用相对的两侧面板为多孔板6，而其余面板为网格板5的框架体结构，且多孔板6上的开孔孔径小于网格板5的网格(即为贯通口20)的开口尺寸；在使用时将网格板5对准水流的流向，即使水流通过网格板5流入框架体2并使带孔球壳3产生转动，而多孔板6位于水流的两侧，由于多孔板6的孔径小，所以水流较难从多孔板6处冲出，从而避免带孔球壳3受到的水流冲击力方向不定，同时还可使框架体2内部产生有利于微生物释放的定向水流。而当采用散布式的带孔球壳3的设置方式时，可将曝气装置16设置于生化床1的正下方，如图11所示，使框架体2内产生由中间至两侧的稳定水流；而将曝气装置16设置于生化床1的一侧时，如图12所示，则需要将框架体2与曝气装置16临近一侧的侧面板设置为多孔板6，使得水流较难从多孔板6的一侧流出，从而使框架体2内形成主导水流。

为了提高生化床1在处理污染河道时的复合利用效果以及为使其造型不破坏附近环境的美观，可将生化床1改造为一生态复合型生化床。如图13所示，在生化床1的顶面上安装一栽培盘17，栽培盘17作为水生植物19的生长区域，该水生植物19可选择为具有环境净化功能的品种，更加提高了生化床1对污染水域的净化效果。在生化床1的底部安装一曝气装置16，曝气装置16的动力通过设置于生化床1顶面上的电源18提供；而为了环保节能，电源18可以利用太阳能发电、风能发电、水力发电等多种环保的发电形式来为曝气装置16供电。

本实施例在具体实施时：将生化床1应用于水处理的生化池或河道中，生化床1的缓释作用如表1所示，相较现有例1、例2两种废水处理工艺中的菌种的缓释时间有了显著提高。

表1不同废水处理工艺的微生物缓释作用

例3、例4在处理水域内投加的本实施例所述的生化床1的体积比分别为1％和8％，生化床1内的微孔封闭体21具有容纳生物量大、缓释时间长的特点，因而可实现在生化床(生物填料)投放比很小的情况下依旧能够起到明显的水域净化作用。此外，生化床1利用微孔封闭体21上的微孔22、带孔球壳3上的小孔7以及框架体2上的贯通口20配合形成的三级缓释作用，应用于本发明提出的生化床复合生化水处理工艺中，实现例3、例4的缓释时间以及效果的显著提高。

将生化床1应用于水处理的生化池中，生化床1的耐候性作用如表2所示，相较现有例1、例2两种水处理工艺中微生物的耐候性有了显著提高，尤其避免了冬季低温对微生物菌种活性的影响，低温前后，本实施例(例3)的COD去除率依旧基本相同。

表2不同废水处理工艺的耐低温性能对比

将生化床1应用于水处理的生化池中，生化床1的废水生化处理效应如表3所示，相较现有例1的投加量与去除率之间的对比关系有了显著改善，即投加了体积远远小于弹性填料的生化床，却得到了更高的COD去除率。

表3不同投加比的废水生化处理效应

Claims (9)

1.一种利用微生物包修复水环境的方法，涉及具有净水功能的所述微生物，其特征在于，至少包括下列步骤：在处理水域内设置至少一个生化床，在所述生化床上设置具有贯通口的框架体，所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：在所述框架体内设置至少一个带孔球壳，所述带孔球壳的外廓尺寸不小于所述贯通口的开口尺寸，在所述带孔球壳的空腔里内置承载有所述微生物的载体，在所述带孔球壳表面开设小孔，所述小孔的孔径不小于所述微生物的最大轮廓尺寸，在所述微生物的载体外围包络一微孔封闭体，在所述微孔封闭体上开设微孔，所述微孔的孔径不小于所述微生物的最大轮廓尺寸，在处理水域内设置若干所述生化床，将若干所述生化床均匀布置于所述水域内，或者将若干所述生化床沿所述水域流动方向的中间区域或至少一侧边间隔设置。

2.根据权利要求1所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：将若干所述带孔球壳散布于所述框架体内，或者将若干所述带孔球壳以空间直线阵列状固设于所述框架体内部。

3.根据权利要求5所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：在相邻的所述带孔球壳之间固设有挡块。

4.根据权利要求5或6所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：所述带孔球壳在所述框架体内构成中心旋转或偏心旋转。

5.根据权利要求1所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：将所述框架体以悬挂状悬浮于所述水域中，或在所述框架体的底部连接一重物以使所述框架体能以悬浮态置于所述水域之中。

6.根据权利要求1所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：将所述框架体设置为网格状框架体，所述网格状框架体表面的网格即为所述贯通口。

7.根据权利要求9所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：将所述网格状框架体的至少一侧面设置成孔板，所述孔板上的开孔孔径小于所述网格的内廓尺寸。

8.根据权利要求1所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：所述生化床的体积占所述处理水域体积的比例不大于50％。

9.根据权利要求11所述的一种利用微生物包修复水环境的方法，其特征在于：所述生化床的体积占所述处理水域体积的比例为1％-5％。