CN105858908A - 一种高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，其特征在于：所述微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，所述微生物载体的多孔表面用于承载微生物，所述微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，所述颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的1/3‑1/2，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。本发明方案的得到的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，对水体环境净化效率高，使用方便，便于运行维护，维护周期长，应用成本低廉。

Description

一种高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置
技术领域
本发明涉及一种水污染治理中水体净化装置，特别是一种高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置。
背景技术
水污染是由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失，污染环境的水。污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物，会毒死水生生物，影响饮用水源、风景区景观。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的氧，影响水生生物的生命，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、硫醇等难闻气体，使水质进一步恶化。
水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括矿山污染源，工业污染源，农业污染源和生活污染源四大部分。
工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。据1998年中国水资源公报资料显示：这一年，全国废水排放总量共539亿吨(不包括火直电流冷却水)，其中，工业废水排放量409亿吨，占69％。实际上，排污水量远远超过这个数，因为许多乡镇企业工业污水排放量难以统计。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高，二是农药、化肥含量高。中国目前没开展农业方面的监测，据有关资料显示，在1亿公顷耕地和220万公顷草原上，每年使用农药110.49万吨。中国是世界上水土流失最严重的国家之一，每年表土流失量约50亿吨，致使大量农药、化肥随表土流入江、河、湖、库，随之流失的氮、磷、钾营养元素，使2/3的湖泊受到不同程度富营养化污染的危害，造成藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，从而致使水质恶化。生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。据调查，1998年中国生活污水排放量184亿吨。中国每年约有1/3的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染，90％以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2％。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少。
随着新的水污染防治法的颁布，国家的政策性导向以及人们日益深化的环保意识，为了生活质量的提升和身体健康的保障，水污染治理已经刻不容缓，微生物曝气净化技术作为一个重要的水处理治理发展方向，被广泛关注和研究，其核心在于微生物群落的优化和富集，而其载体陶瓷为陶瓷或者塑胶颗粒，成本相对较高，仅仅起到承载作用。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，对水体环境净化效率高，使用方便，便于运行维护，维护周期长，应用成本低廉，并且实现了固体废弃物资源的重复再利用。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的1/3-1/2，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。本方案通过采用固化粉煤灰层与焦化煤矸石复合结构的微生物载体吸附方案，同时借助粉煤灰和焦化煤矸石提供的大量活性基团来活化水体而提升颗粒的净化性能，同时采用粉煤灰包覆层对焦化煤矸石进行包覆，实现对焦化煤矸石芯部进行保护，在载体颗粒内部形成厌氧环境而刺激微生物群落的生长与繁殖，并且使得载体上附着的菌群不易流失，并且便于实现再生和重复利用，降低使用成本，便于大范围推广。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置的一种改进，焦化煤矸石为煤矸石在富氧环境下经高温燃烧充分(富氧沸腾炉中，煤矸石燃料颗粒粒径1-3mm)再经破碎得到(破损后平均粒径为0.3-1mm)。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置的一种改进，焦化煤矸石具有细孔结构，其上细孔的孔径为2-3μm，比表面积400-600㎡/g。本方案中选取高表面性能的固化粉煤灰层与其内包裹的焦化煤矸石相结合，从而在吸附性能和使用成本上得到很好的平衡，并且有效实现废弃物的再利用。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置的一种改进，微生物载体颗粒外层上的孔为贯通固化粉煤灰层的通孔，通孔的孔径为10-100μm。本方案通过设置的通孔可以与微生物载体的内层焦化煤矸石结构联通，而在使用中能够充分与污染水体充分接触并在使用时借助水流起到净化吸附有害物质或者细菌的作用，从而提高净化效率。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置的一种改进，通孔在固化粉煤灰层上的平均分布密度为80-200个/平方英寸。本方案通过在固化粉煤灰层上设置密度合适的通孔数量，通过保证足够大的通孔密度，利于内层焦化煤矸石的发生效应的同时，又避免通孔数量过多而损害微生物载体的强度而使其易损伤，从而保证产品质量的稳定性和使用寿命内的使用安全性。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置的一种改进，颗粒的粒径为1-5mm。
本发明公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置的一种改进，粒径小于2mm的颗粒占微生物载体总体积的20-30％。本方案有利于充分利用填充间隙，同时又避免填充密度过高而堵塞流动，从而通过限定小粒度载体的含量，来提升有效菌群生长表面，从而在降低成本的同时，提升净化效率。
本发明方案公开的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，生产工艺简单，操作方便，污水净化效率高，成本低廉，对菌群聚落附着效果好，能耗低，重复利用率高，维护周期长。一台设备平均每天可处理至少50千克BOD5，当污水的可生化性良好的时候，单台的设备可处理85千克甚至是更多的BOD5。以城镇污水处理的污水为例，单台设备每天能处理污水800-1000吨。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例中高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的1/3，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
实施例2
本实施例中高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的2/5，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
实施例3
本实施例中高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的0.35倍，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
实施例4
本实施例中高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的0.45倍，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
实施例5
本实施例中高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的0.39倍，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
实施例6
本实施例中高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，微生物载体的多孔表面用于承载微生物，微生物载体包括固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的0.5倍，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
与上述实施例(包括而不限于实施例1-6及其组合方案，下同)相区别的，焦化煤矸石为煤矸石在富氧环境下经高温燃烧充分再经破碎得到。
与上述实施例相区别的，焦化煤矸石具有细孔结构，其上细孔的孔径为2μm(细孔的孔径还可以为2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3.0μm以及2-3μm范围内的其它任意值)，细孔部分的比表面积400㎡/g(细孔部分的比表面积还可以为以及410㎡/g、420㎡/g、430㎡/g、440㎡/g、450㎡/g、460㎡/g、470㎡/g、480㎡/g、490㎡/g、500㎡/g、510㎡/g、520㎡/g、530㎡/g、540㎡/g、550㎡/g、560㎡/g、570㎡/g、580㎡/g、590㎡/g、600㎡/g以及400-600㎡/g范围内的其它任意值)。细孔部分为普通放大状态下对细孔在固化粉煤灰层上聚集区最外侧孔向外延展1nm所形成区域的截取。
与上述实施例相区别的，微生物载体颗粒外层上的孔为贯通固化粉煤灰层的通孔，通孔的孔径为10μm(通孔的孔径还可以为10.5μm、20μm、25.4μm、30μm、33.7μm、40μm、49.9μm、50μm、56.2μm、60μm、66.4μm、70μm、78.3μm、80μm、88.1μm、90μm、92.9μm、100μm以及10-100μm范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，通孔在固化粉煤灰层上的平均分布密度为80个/平方英寸(通孔在焦化煤矸石层上的平均分布密度还可以为82个/平方英寸、90个/平方英寸、93个/平方英寸、100个/平方英寸、101个/平方英寸、110个/平方英寸、115个/平方英寸、120个/平方英寸、124个/平方英寸、130个/平方英寸、137个/平方英寸、140个/平方英寸、146个/平方英寸、150个/平方英寸、159个/平方英寸、160个/平方英寸、168个/平方英寸、170个/平方英寸、177个/平方英寸、180个/平方英寸、189个/平方英寸、290个/平方英寸、196个/平方英寸、200个/平方英寸以及80-200个/平方英寸范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，颗粒的粒径为1mm(颗粒的粒径还可以为1.7mm、2mm、2.3mm、3mm、3.1mm、4mm、4.6mm、4.8mm、5mm以及1-5mm范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，粒径小于2mm的颗粒占微生物载体总体积的20％(粒径小于2mm的微生物载体占颗粒总体积的比例还可以为21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％以及20-30％范围内的其它任意值)。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案包括而不限于上述实施例的实施，所有得到的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，在单台设备转载微生物载体10千克时，污水一次通过时，COD去除率达到97.36％以上，总氮去除率达到97.37％以上，总磷去除率达到97.26％以上,TSS消减率达到85％以上，BOD消减率达到85％以上。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，包括曝气系统、微生物发生器、支架、挡板以及浮漂，其中微生物发生器为设置在曝气系统内且具有承载微生物载体的腔体，其特征在于：所述微生物载体具有多孔结构并且微生物载体上的孔深入到微生物载体内部，所述微生物载体的多孔表面用于承载微生物，所述微生物载体为固化粉煤灰层包覆的芯部为焦化煤矸石的颗粒，所述颗粒中固化粉煤灰层的平均厚度占该颗粒半径的1/3-1/2，焦化煤矸石在颗粒中为破碎的不规则颗粒形态。
2.根据权利要求1所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述焦化煤矸石为煤矸石在富氧环境下经高温燃烧充分再经破碎得到。
3.根据权利要求1或2所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述微生物载体中芯部具有3-5颗焦化煤矸石颗粒。
4.根据权利要求3所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述焦化煤矸石具有细孔结构，其上细孔的孔径为2-3μm，比表面积400-600㎡/g。
5.根据权利要求3所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述微生物载体颗粒外层上的孔为贯通固化粉煤灰层的通孔，通孔的孔径为10-100μm。
6.根据权利要求5所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述通孔在固化粉煤灰层上的平均分布密度为80-200个/平方英寸。
7.根据权利要求3所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述颗粒的粒径为1-5mm。
8.根据权利要求7所述的高效节能漂浮式载体微生物水体净化装置，其特征在于：所述粒径小于2mm的颗粒占微生物载体总体积的20-30％。
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