CN107473389A

CN107473389A - 耦合微生物和微电解组合浮床装置及处理生活污水的方法

Info

Publication number: CN107473389A
Application number: CN201710778741.6A
Authority: CN
Inventors: 陈月芳; 刘哲; 侯荣荣; 彭焕玲
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2017-12-15

Abstract

本发明提供一种耦合微生物和微电解组合浮床装置及处理生活污水的方法，属于生态工程技术领域。该装置上层植物区、中层基质区、下层生物膜载体区，上层植物区为根系发达、耐寒、吸附污水中有机物效果好的水生植物；中层基质为铁碳填料和高效挂膜生物陶粒，该层填料属于多孔无机填料，机械强度高、比表面积大，吸附性能好，挂膜速度快，其表面能形成稳定的、高活性的生物膜，使水中有机物得到高效处理。下层生物膜载体为组合填料，组合填料容易挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水中的有机物得到高效处理。该组合浮床兼具有物理吸附、化学氧化—还原、电化学、絮凝—沉淀、以及膜生物处理的共同作用。

Description

耦合微生物和微电解组合浮床装置及处理生活污水的方法

技术领域

本发明涉及生态工程技术领域，特别是指一种耦合微生物和微电解组合浮床装置及处理生活污水的方法。

背景技术

随着近年来我国城乡一体化进程的不断推进，农村生活条件与经济发展得到很大提高，但是分散污水的处理也亟需解决。生态浮床修复技术在各种污染水体的治理中应用广泛，具有操作简单、成本低、净化效率高、治理效果好以及环境风险低等优点，利用水生植物本身的同化作用以及植物根系的一系列物理、化学作用，对污水进行处理的生态修复技术。

发明内容

本发明针对现有的生态浮床对生活污水处理效果较差、不太理想,COD、TN、TP以及氨氮等的去除效果不佳等显著问题，提供一种耦合微生物和微电解组合浮床装置及处理生活污水的方法。

该装置包括上层植物区、中层基质区和下层生物膜载体区，上层植物区包括浮床浮体和浮床植物；中层基质区设有植物种植篮，植物种植篮内填充铁碳填料，植物根系位于植物种植篮内，植物种植篮下方固定网孔塑料板，网孔塑料板上铺设生物陶粒；下层生物膜载体区设置组合生物填料；该装置上部设置上出口，该装置底部设置下进口。

其中，植物种植篮和浮床浮体可拆卸连接；植物种植篮为空心圆柱型，侧壁和底部都为网孔状，孔径为7～10mm；浮床植物为圆币草、菖蒲、鸢尾中的一种或几种，浮床植物的种植密度为50～70株/m²。

铁碳填料粒径为20～40mm，密度1.2～1.3g/cm³，比表面积1.2～1.5m²/g，孔隙率60％～65％。

生物陶粒粒径为3～5mm，密度1.6～1.8g/cm³，比表面积4～5m²/g，孔隙率50％～55％。

网孔塑料板孔径为1～3mm。

利用该耦合微生物和微电解组合浮床装置处理生活污水的方法，主要为：将组合浮床置于池体中，通过水泵将污水泵入池体，从而进行污水处理。

组合浮床装置进水方式为从下进口进水，从上出口出水，污水在浮床装置中的停留处理时间为2～4天。

本发明中植物耦合微生物和铁碳微电解组合浮床装置主要作用机理为三个方面。植物作用：主要表现为对污水中污染物质的吸附、同化作用和植物根系微生物的降解作用来净化水体。植物生长过程中，不断吸收污水中的N、P等元素，合成自身需要的物质；植物发达的根系、大的比表面积，为微生物提供附着载体，根系分泌物能够促进微生物的富集，植物光合作用产生的氧气输送至根部，补充表层水体的含氧量，供铁碳微电解利用，并且形成好氧-厌氧环境，有利于微生物的脱氮除磷，同时，植物根系分泌物释放进入水体，有利于补充微生物代谢需要的碳源。

无机填料作用：铁碳填料作用是利用填料具有微电池反应、絮凝作用、和吸附共沉淀等综合作用，对废水处理表现出十分显著的效果。铁碳微电解产物具有很髙的化学活性，在阳极产生的新生态Fe²⁺；在阴极产生的活性[H]，均能与废水中许多污染物组份发生氧化还原反应，使大分子物质分解为小分子物质，使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质。

组合填料作用：组合填料具有较强的微生物亲和性、挂膜速率较高，能够较快富集具有脱氮除磷功能的微生物，有利于微生物的生长、繁殖，提高挂膜效率，能够有效增加下层水体中微生物的种类和数量，在水体中下层形成厌氧和兼性厌氧环境，水体表层形成好养环境，有利于微生物的脱氮除磷，提高污水的处理效率。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

该装置中上层植物区发达的植物根系对有机物具有截留、网捕、吸收、吸附作用并且为微生物成膜提供巨大的比表面积。中层基质区填料属于多孔无机填料，机械强度高、比表面积大，吸附性能好，挂膜速度快，其表面能形成稳定的、高活性的生物膜，使水中有机物得到高效处理。下层生物膜载体区的组合填料容易挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水中的有机物得到高效处理。该组合浮床兼具有：物理吸附、化学氧化—还原、电化学、絮凝—沉淀、以及膜生物处理的共同作用。

附图说明

图1为本发明的耦合微生物和微电解组合浮床装置结构示意图。

其中：1-1：浮床浮体；1-2：浮床植物；1-3：植物种植篮；1-4：铁碳填料；1-5：植物根系；1-6：网孔塑料板；1-7：生物陶粒；1-8：组合生物填料；1-9：下进口；1-10：上出口。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，该装置中上层植物区包括浮床浮体1-1和浮床植物1-2；中层基质区设有植物种植篮1-3，植物种植篮1-3内填充铁碳填料1-4，植物根系1-5位于植物种植篮1-3内，植物种植篮1-3下方固定网孔塑料板1-6，网孔塑料板1-6上铺设生物陶粒1-7；下层生物膜载体区设置组合生物填料1-8；该装置上部设置上出口1-10，该装置底部设置下进口1-9。

在具体实施过程中，植物耦合微生物和铁碳微电解装置的具体制备方法为：

在一总容积约为40L的黑色圆桶(底部直径30cm，顶部直径40cm，高40cm)。在桶中加入35cm深的生活污水，约35L。在距圆桶顶部5cm处钻一直径为2cm的小孔用于出水。用蠕动泵将模拟污水泵入水桶底部，使之下进水上出水，水力停留时间为2～4天。

以泡沫塑料为浮体，种植篮镶嵌在泡沫浮体上，种植圆币草、菖蒲和鸢尾等水生植物，种植篮底部放置铁碳陶粒，将其置于水桶之中，网孔塑料板固定在距圆桶顶部20cm处，生物陶粒均匀平铺在网孔塑料板上，网孔塑料板下悬挂组合填料。构成植物耦合微生物和铁碳微电解水质净化装置，如图1所示。

利用该装置进行处理生活污水的方法具体如下：

生活污水主要污染物浓度：COD：80±5mg/L、氨氮：20±1mg/L、TP：1.8±0.5mg/L、TN：40±5mg/L。监测启动五个周期内装置对COD、氨氮、TN和TP的去除效果。

对氨氮的去除效果。表1显示的是该组合植物耦合微生物和铁碳微电解浮床装置在运行的五个周期内对氨氮的去除效果，从表1中可以看出，在铁碳微电解作用下，运行稳定后浮床装置对氨氮去除率最大可达到65％，出水浓度为7mg/L。

表1装置对于氨氮去除效果

时间(d)	3	6	9	12	15
						出水氨氮浓度(mg/L)	13.4	12.5	9.6	7.5	7
氨氮去除率(％)	33％	37.5％	52％	62.5％	65％

对TP的去除效果。表2是组合植物耦合微生物和铁碳微电解浮床装置在运行的五个周期内对TP的去除效果。运行稳定后浮床装置对TP的去除效果较好，可达到81％，出水浓度为0.34mg/L。

表2装置对TP去除效果

时间(d)	3	6	9	12	15
						出水TP浓度(mg/L)	0.71	0.62	0.48	0.37	0.34
TP去除率(％)	61％	65％	73％	79％	81％

对TN去除效果。表3是组合植物耦合微生物和铁碳微电解装置在运行的五个周期内对TN的去除效果。运行稳定后浮床装置对TN的去除率较好，去除率达到73％，出水浓度为8mg/L。

表3装置对TN去除效果

时间(d)	3	6	9	12	15
						出水TN浓度(mg/L)	16	21	15	11	8
TN去除率(％)	47％	30％	50％	63％	73％

对COD去除效果。表4是组合植物耦合微生物和铁碳微电解装置在运行的五个周期内对COD的去除效果。运行稳定后浮床装置对COD去除率达到81％，出水浓度为15mg/L。

表4装置对COD去除效果

时间(d)	3	6	9	12	15
						出水COD浓度(mg/L)	38	29	27	20	15
COD去除率(％)	53％	64％	66％	75％	81％

从上述实例可以看出，和传统植物浮床相比，本发明提供的植物耦合微生物和铁碳微电解组合浮床污水中TP、TN、COD和氨氮的去除效果更好、效率更高，解决了冬季植物浮床对污水去除效果低和不稳定的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种耦合微生物和微电解组合浮床装置，其特征在于：包括上层植物区、中层基质区和下层生物膜载体区，上层植物区包括浮床浮体(1-1)和浮床植物(1-2)；中层基质区设有植物种植篮(1-3)，植物种植篮(1-3)内填充铁碳填料(1-4)，植物根系(1-5)位于植物种植篮(1-3)内，植物种植篮(1-3)下方固定网孔塑料板(1-6)，网孔塑料板(1-6)上铺设生物陶粒(1-7)；下层生物膜载体区设置组合生物填料(1-8)；该装置上部设置上出口(1-10)，该装置底部设置下进口(1-9)。

2.根据权利要求1所述的耦合微生物和微电解组合浮床装置，其特征在于：所述植物种植篮(1-3)和浮床浮体(1-1)可拆卸连接；植物种植篮(1-3)侧壁和底部都为网孔状，孔径为7～10mm；浮床植物(1-2)为圆币草、菖蒲、鸢尾中的一种或几种，浮床植物(1-2)的种植密度为50～70株/m²。

3.根据权利要求1所述的耦合微生物和微电解组合浮床装置，其特征在于：所述铁碳填料(1-4)粒径为20～40mm，密度1.2～1.3g/cm³，比表面积1.2～1.5m²/g，孔隙率60％～65％。

4.根据权利要求1所述的耦合微生物和微电解组合浮床装置，其特征在于：所述生物陶粒(1-7)粒径为3～5mm，密度1.6～1.8g/cm³，比表面积4～5m²/g，孔隙率50％～55％。

5.根据权利要求1所述的耦合微生物和微电解组合浮床装置，其特征在于：所述网孔塑料板(1-6)孔径为1～3mm。

6.根据权利要求1所述的耦合微生物和微电解组合浮床装置处理生活污水的方法，其特征在于：将组合浮床置于池体中，通过水泵将污水泵入池体，从而进行污水处理。

7.根据权利要求6所述的耦合微生物和微电解组合浮床装置处理生活污水的方法，其特征在于：所述组合浮床装置进水方式为从下进口(1-9)进水，从上出口(1-10)出水，污水在浮床装置中的停留处理时间为2～4天。