CN108439578A - 一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（ehbr）河湖水体原位净化装置系统及方法 - Google Patents

一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（ehbr）河湖水体原位净化装置系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法，组合帘式EHBR河湖水质原位净化装置系统包括风机（1）、供气管路（2）和EHBR处理单元（3）。本发明中微孔EHBR帘式膜组件（5）是一端接收无泡EHBR帘式膜组件（4）的排出气体，充分利用后，通过微孔EHBR中空纤维膜排入水体中，同时微生物附着在EHBR中空纤维膜外表面，逐步繁殖形成完整的微生物膜，通过微生物膜的微生物降解净化河湖水体中的污染物，以此达到水体原位净化提升和持久保持河湖水体自净化能力的目的。

Description

一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净 化装置系统及方法
技术领域
本发明属于生态与环境保护领域，涉及一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法。
背景技术
河湖水体严重污染，淡水资源逐渐短缺，已影响和制约了人们的身体健康、城市环境和社会经济发展。通常情况下，仅仅利用截污纳管、清淤疏浚、岸坡修复、河道换水等常规方法还难以实现河湖水体的最终还清和优良水质，还需要系统的、生态的原位修复以提升水体自净化能力。在河湖水体治理中的各种技术措施中，控源截污是外源污染控制的主要手段，是河道水体净化治理的重要前提条件，然而在我国目前的现实条件下实现100%的外源污染（包括初期雨水和面源污染）控制非常困难，且难以做到，需要付出高昂经济代价和时间成本；内源污染的治理包括河道清淤、混凝沉淀、化学与机械除藻、人工打捞、清水补给等措施将河道内污染物移除出去（污染物转移），物理法和化学方法效率高，但成本高、且易造成二次污染，可持续性较差；目前普遍采用的水生植物和动物方法适合于较好水质的进一步提升和水生态的改善，在其在水质适应性方面较差，另外水生植物需通过定期收割和管养，管理和运维成本较高；简易的原位治理方法如曝气、投加生物菌剂等方法能够在一定程度上改善水质，且存在一定的局限性，如物理曝气主要是通过增加水体溶解氧来辅助提升水体的污染物去除能力，适用于水量较小的水体，生物菌剂法需要向河湖水体投加足够剂量的菌剂，微生物驯化时间长，净化时效性短，流动水体菌剂流失严重等，通常作为一种辅助方法使用。
因此，治理河湖水体污染的理想技术，需具备高效安全、低成本运维、生态可持续的特点。开发和利用高效的人工强化水生态原位修复技术，能够适应于不同水质，高效降解水体污染物，逐步建立起水体自净化能力和形成水生态系统，这无疑是最适合我国国情的水污染净化技术。
发明内容
本发明的目的是克服常规方法河道水体净化中的不足，提供一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法，构造简单、处理效果好、运行稳定、成本低、安装实施方便、无土建施工、可原位提升和持久保持河湖水体自净化能力，实现河湖水体原位生态修复。
本发明是通过以下技术方案来实现。
组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统是由风机（1）、供气管路（2）和EHBR处理单元（3）组成的，主要部分EHBR处理单元（3）包括无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）、微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）、膜组件架（6）和支气管路（7）。
本发明的无泡EHBR帘式膜组件（4）和微孔EHBR帘式膜组件（5）是固定在膜组件架（6）上，其中膜组件与膜组件之间由支气管路（7）连接。一个膜组件架（6）固定一个及多个组件单元，一个组件单元包括一个及多个无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）和微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）。装有组合帘式膜组件的EHBR处理单元（3）安装于河道底部，开启风机（1）通过供气管路（2）向EHBR处理单元（3）供气。
本发明的无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）与微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）在外形尺寸、结构一致，但在中空纤维膜种类、安装形式和作用机理方面不同。无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）的核心部分是由无泡曝气EHBR中空纤维膜构成的，空气由风机（1）压缩后经气体管路（2）通过无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）的封头之一端进入无泡曝气EHBR中空纤维膜，无泡曝气EHBR中空纤维膜是一种氧气透过性膜，其不仅作为微生物的载体而且为其表面的生物膜直接提供氧气，经过无泡曝气EHBR中空纤维膜利用氧气后的排出气体通过该膜组件的另一封头排入与其相连接的支气管路（7）中，进入一个及多个微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）；微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）的核心部分是由微孔曝气EHBR中空纤维膜构成的，微孔曝气EHBR中空纤维膜具有优异微孔曝气性能，微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）的封头之一端接收由支气管路（7）提供的无泡曝气帘式膜组件（4）尾端的排出气体（含有部分氧气），另一端封头则为死端；从无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）排出的含有一定量氧气的气体再次通过微孔曝气EHBR中空纤维膜在水体中进行微泡曝气，以增加水体中的溶解氧，提高氧气利用率。在EHBR中空纤维膜系统作用下河湖水体中的溶解氧逐渐提高，微生物附着在EHBR中空纤维膜外表面生长，逐步形成完整的微生物膜，通过微生物膜的微生物分解净化水体中的污染物，实现水体的原位净化与水质提升。
本发明的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统，无需河道清淤，不改变河湖水体形态，可以根据河湖污染特征和水文条件灵活布设。本发明的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法，提高河湖水体溶解氧含量，优化微生物结构，恢复水体生物多样性，有效改善水体水质。本发明的装置系统具有河湖水体原位净化效果好、运行稳定、造价低、运行费用低、布置灵活、无二次污染、逐步实现河湖水体自净化能力的建立。
附图说明
附图为本发明组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法的结构示意图。
如图所示：1、风机，2、供气管路，3、EHBR处理单元，4、无泡曝气EHBR帘式膜组件，5、微孔曝气EHBR帘式膜组件，6、膜组件架，7、支气管路。
具体实施方式
本发明的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统包括风机（1）、供气管路（2）和EHBR处理单元（3）；其中EHBR处理单元（3）由无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）、微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）、膜组件架（6）和支气管路（7）组成的。
膜组件架（6）是用于固定无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）和微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）的，其中膜组件与膜组件之间由支气管路（7）连接，一个膜组件架（6）固定一个及多个组件单元，一个组件单元包括一个及多个无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）和微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）。开启风机（1）通过供气管路（2）向EHBR处理单元（3）供气。
无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）的核心部分是由无泡曝气EHBR中空纤维膜构成的，由风机（1）经气体管路（2）直接供气，无泡曝气EHBR中空纤维膜作为微生物的载体并提供透过性氧气；微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）的核心部分是由微孔曝气EHBR中空纤维膜构成的，微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）一端接收无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）的排出气体，充分利用，另一端封堵，将无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）的排出气体通过微孔曝气中空纤维膜排入水体中，微孔曝气EHBR中空纤维膜作为微生物的载体并为微生物膜和水体提供氧气。
使用本发明的方法，包括：根据河湖水体的污染特征、水文条件及治理要求，设计计算EHBR处理单元（3）以及EHBR处理单元（3）中无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）和微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）的数量、每个EHBR处理单元（3）内无泡曝气EHBR帘式膜组件（4）和微孔曝气EHBR帘式膜组件（5）的组合形式和膜组件架（6），以使河湖水体在原位基础上达到水质净化提升的最佳效果；调试过程中，在设定的风机（1）压力下给EHBR中空纤维膜供气，微生物附着在EHBR中空纤维膜外表面，逐步繁殖形成完整的微生物膜，通过微生物膜的微生物降解净化河湖水体中的污染物，以此达到水体原位净化提升的目的。
本发明的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法适用于各种水质受污染的河湖水体的原位净化治理与生态修复。
应用实例1：某城镇河道长度1800m，宽度13m，平均深1.7m，处理前该河道属于《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）劣Ⅴ类水体。将120组EHBR处理单元，EHBR装置系统安装固定于河道底部，河道水体中的微生物附着在无泡和微孔曝气EHBR中空纤维膜外表面上，对河道水体中的各种污染物进行降解，实现河道水质原位净化，建立和恢复河道自净化能力。经过组合帘式EHBR装置系统及方法治理后，达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅳ类水质标准，运行稳定，出水效果好。
应用实例2：某市区湖泊东西长200m，南北长50m，治理面积1.0万m2，平均水深约3.0m，水体基本不流动，处理前属于《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）劣Ⅴ类水体。将200组EHBR处理单元，EHBR装置系统安装固定于湖泊底部，湖里水体中的微生物附着在无泡和微孔曝气EHBR中空纤维膜外表面上，水体中的富营养物质被EHBR中空纤维膜外侧表面的生物膜吸附和降解，从而实现河道水体原位净化，建立和恢复河道自净化能力。经过组合帘式EHBR装置系统及方法治理后，达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅳ类水质标准，水体清澈，操作简单，运行成本低。

Claims (5)

1.一种组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统及方法，其特征在于：包括风机（1）、供气管路（2）和EHBR处理单元（3）；其中EHBR处理单元（3）由无泡EHBR帘式膜组件（4）、微孔EHBR帘式膜组件（5）、膜组件架（6）和支气管路（7）组成的。
2.根据权利要求1所述的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统，其特征在于：EHBR处理单元（3）安装在河湖水体底部，由风机（1）通过供气管路（2）向无泡EHBR帘式膜组件（4）和微孔EHBR帘式膜组件（5）供气，膜组件之间由支气管路（7）相连接。
3.根据权利要求1所述的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统，其特征在于：无泡EHBR帘式膜组件（4）的核心部分是由无泡EHBR中空纤维膜构成的，向中空纤维膜外侧微生物膜提供渗透性氧气。
4.根据权利要求1所述的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统，其特征在于：微孔EHBR帘式膜组件（5）的核心部分是由微孔EHBR中空纤维膜构成的；微孔EHBR中空纤维膜具有优异微孔曝气性能，向外侧表面微生物和河湖水体提供氧气；微孔EHBR帘式膜组件（5）一端接收由支气管路（7）提供的无泡曝气帘式膜组件（4）尾端的排出气体（含有部分氧气），另一端封堵，将无泡EHBR帘式膜组件（4）的排出气体通过微孔EHBR中空纤维膜排入水体中。
5.一种采用权利要求1所述的组合帘式强化耦合生物膜反应器（EHBR）河湖水体原位净化装置系统的方法，其特征在于：根据河湖水体的污染特征、水文条件及治理要求，计算EHBR处理单元（3）以及EHBR处理单元（3）中无泡EHBR帘式膜组件（4）和微孔EHBR帘式膜组件（5）的数量，设计每个EHBR处理单元（3）内无泡EHBR帘式膜组件（4）和微孔EHBR帘式膜组件（5）的组合形式和膜组件架（6）结构；调试过程中，在设定的风机（1）压力下给EHBR中空纤维膜供气，微生物附着在EHBR中空纤维膜外表面，逐步繁殖形成完整的微生物膜，通过微生物膜的微生物降解净化河湖水体中的污染物，以此达到水质原位净化提升的目的。
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