CN108862564A - 一种基于生物膜的水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种基于生物膜的水处理方法，先制备生物膜悬浮式轻质陶粒，再制备生物膜，人工生物膜是利用现有的固定细胞技术，使目的菌群人为固定在载体表面，短时间就能够挂膜使用，缩短了培育时间，最后安装滤池装置，其包括有高位进水口、充氧设备、轻质陶粒载体、排污口、低位出水口和池内间隔板；长方形水池内盛有待处理的水源与接种目的菌生物陶粒，接种目的菌生物陶粒由于质轻均匀分散在水源内；长方形水池中间通过水池壁分隔为3个或以上的左右贴紧排列的小滤池，低位出水口位于最右侧的小滤池的右侧壁上端，其主体结构简单，设计构思巧妙，使用安全方便，应用环境友好，市场前景广阔。

Description

一种基于生物膜的水处理方法

技术领域：

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种基于生物膜的水处理方法，将接种目的菌生物陶粒置于阶梯式的滤池装置中，能够有效净化滤池装置中的水。

背景技术：

目前，我国海水养殖大都数用传统的开放式养殖模式，养鱼的废水不经任何处理，直接排入周边环境，造成水体环境严重恶化，随之产生许多问题,畜禽养殖时对环境的影响，已引起人们高度的重视，而且投入大量的人力物力来研究这日益严重的而难以治理的老大难，但是水产对环境的污染其实质上比畜禽更为严重，只是鱼虾的排泄物排在水中，是“隐形”污染，才未引起足够的重视。现在，对环境治理的力度越来越大，政府对环境保护越来越严厉，并要追根溯源，毫无疑问，每一个养殖池排出的废水，均是污染源，形势要求，再也不能以牺牲水资源来换取水产品的高产。

循环水养殖是解决水环境污染重要方法之一。是利用物理，化学，生物等手段处理养殖废水，使之循环利用，其中重要的一环是生物膜处理技术利用生物手段，分解吸附水体中的有机物及有害物，是技术含量较高的环节，也是影响水体循环速度以及水产品产量高低的重要环节。因此设计制备一种基于生物膜的水处理方法，对原有的生物膜水处理工艺进行改进，使效率大为提高。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计提供一种基于生物膜的水处理方法，以接种目的菌生物陶粒作为净化源，通过阶梯式的滤池装置来逐级过滤，并能够避免过滤完毕的水回流。

为了实现上述目的，本发明涉及的基于生物膜的水处理方法的具体工艺步骤按照如下方式进行：S1、制备生物膜悬浮式轻质陶粒：

步骤一：配比制备生物膜悬浮式轻质陶粒原料先按照如下质量份数：粘土18份，高岭土50份，白炭黑26份，发泡剂5份，稳泡剂1份，搅拌均匀制得搅拌后的混合物备用；高岭土的主要成分为SIO₂、Al2O3和feO，用以作为填充料，本发明选用的发泡剂选用十二烷基苯磺酸钠，稳泡剂选用阿拉伯树胶粉；

步骤二：选用质量分数为50-70份的步骤一中的混合物置于搅拌机内，再向搅拌机内加入质量分数为40份的水，搅拌均匀后制得泥状物备用；

步骤三：对步骤二中制得的泥状物用振动棒进行震动和发泡，并获得震荡后的泥状物；

步骤四：将步骤三中震荡后的泥状物置于制粒机中制成球状颗粒，再将上述颗粒置于市售马弗炉中煅烧1h获得悬浮式轻质陶粒，冷却后备用；

S2、制备生物膜：

人工生物膜是利用现有的固定细胞技术，使目的菌群人为固定在载体表面，短时间就能够挂膜使用，缩短了培育时间，具体培养方式如下：

步骤一、培育目的菌：分别单独培育硝化菌、反硝化菌、酱油曲霉和米曲霉，硝化菌和反硝化菌用以分解氨氮、亚硝酸盐；酱油曲霉和米曲霉用以产生生物絮、凝团物质和蛋白酶；

步骤二、制作固定化基质：先将明胶加热融化，再将细菌培养基放入融化后的明胶上来制备明胶培养基，再将明胶培养基进行高温消毒，消毒后放入轻质陶粒载体；待明胶培养基冷却后，能够使其内的陶粒载体的表面附有一层营养基质薄膜，最后在营养基质薄膜接种上步骤一中的目的菌、硝化菌和EM复合菌利用固化细胞技术形成人工生物膜，以促进本土硝化细菌的生长；

步骤三、培养菌膜：将接种目的菌生物陶粒载体放入膜法滤池小滤池装置中1-2天，使生物陶粒载体表面长满本土硝化菌及人工生物膜形成复合菌膜，用以净化水源；

S3、安装滤池装置

滤池装置为长方形水池，其主体结构包括高位进水口、充氧设备、轻质陶粒载体、排污口、低位出水口和池内间隔板；长方形水池内盛有待处理的水源与接种目的菌生物陶粒，接种目的菌生物陶粒由于质轻均匀分散在水源内；长方形水池中间通过水池壁分隔为3个或以上的左右贴紧排列的小滤池，小滤池的高度由左至右呈阶段降低，使左侧小滤池的水能够通过池口流到下一个小滤池内，无需额外动力，节能环保，同时能够使前一个池子过滤过的水不会回流与未处理过的水混合；每个小滤池的中间处设置有池内间隔板，池内间隔板的下端与小滤池的池底之间存有缝隙口，用以使小滤池内的水源带动接种目的菌生物陶粒由小滤池左侧池流到右侧池，形成水流流动；每一小滤池的底部靠左处设置有用以给滤池充氧的充氧设备，充氧设备在充氧时还能够带动池内的接种目的菌生物陶粒不断悬浮滚动，以充分与水体接触；每一小滤池的底部靠左处设置有排污口，用以排出老化的接种目的菌生物陶粒，回收后再培育目的菌并再利用；低位出水口位于最右侧的小滤池的右侧壁上端，经过三个小滤池处理后的水经低位出水口排出。

进一步的，本发明中S1中的步骤二中制得泥状物用振动棒进行震动的时间为4-8小时，最佳震动时间为6小时，在此时间下获得的泥状物混合效果最适宜用于制作球状颗粒；

进一步的，本发明中震荡后的泥状物经制粒机制成的球状颗粒的直径为为50-70毫米，最佳尺寸为65毫米，在此尺寸下球状颗粒的漂浮效果和净水效果最佳。

本发明在使用时，具体操作步骤按照如下方式进行：滤池装置在使用时先通过高位进水口来注满水，再将步骤S2中接种目的菌生物陶粒置于每个小滤池内1-2天，接种目的菌生物陶粒的表面长满菌膜，即可开始进行水循环处理，随着时间的推移，天然菌群不断在接种目的菌生物陶粒的表面生长，形成天然菌群与目的菌群的交混生长，最后由天然菌群替代目的菌群；每隔7-10天及时进行更换新的接种目的菌生物陶粒以防止细菌膜的老化，在运行过程中不断通过充氧设备进行充氧操作，以使接种目的菌生物陶粒不断悬浮滚动，充分与水体接触，经过从左至右每个小滤池净化过的水，经由右侧的低位出水口排出，完成净化过程。

本发明与现有技术相比，具有以下益处：

1、以人工生物膜为净化源，将目的菌群人为固定在载体表面，缩短了培育时间，克服了自然生物膜是利用水体中原有的细菌、真菌、微藻、原生动物自然种群须经过较长时间的培育的缺陷，而人工生物附着在载体表面，形成薄膜即生物膜而发挥作用。

2、固定载体采用用悬浮式轻质陶粒，能够悬浮于滤池装置中，增加了菌膜与水体的接触，提高了过滤效果，并能够防止菌膜脱落造成的阻塞。

3、其优点是水流上下曲折前行，不需动力，节能，水流充分与载体上细胞膜接触，最大限度的去除水体中的有机物与有害气体。已处理过的水，不会回流与未处理过的水混合，使水体经过六个小池过滤，即使一二池个老化，也会稳定前行，在运营中，可顺次更换老化载体，回收，再生后，再利用。同时从池上可补充新载体，使载体在运行中，循环利用。

附图说明：

图1为本发明涉及的滤池装置的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及一种基于生物膜的水处理方法，其具体工艺步骤按照如下方式进行：

S1、制备生物膜悬浮式轻质陶粒：

步骤一：配比制备生物膜悬浮式轻质陶粒原料先按照如下质量份数：粘土18份，高岭土50份，白炭黑26份，发泡剂5份，稳泡剂1份，搅拌均匀制得搅拌后的混合物备用；高岭土的主要成分为SIO₂、Al2O3和feO，用以作为填充料，本实施例选用的发泡剂选用十二烷基苯磺酸钠，稳泡剂选用阿拉伯树胶粉；

步骤二：选用质量分数为60份的步骤一中的混合物置于搅拌机内，再向搅拌机内加入质量分数为40份的水，搅拌均匀后制得泥状物备用；

步骤三：对步骤二中制得的泥状物用振动棒进行震动和发泡，震动时间为6小时，获得震荡后的泥状物；

步骤四：将步骤三中震荡后的泥状物置于制粒机中制成球形直径为50-70毫米的球状颗粒，再将上述颗粒置于市售马弗炉中煅烧1h获得悬浮式轻质陶粒，冷却后备用；

S2、制备生物膜：

人工生物膜是利用现有的固定细胞技术，使目的菌群人为固定在载体表面，短时间就能够挂膜使用，缩短了培育时间，具体培养方式如下：

步骤一、培育目的菌：分别单独培育硝化菌、反硝化菌、分解氨氮、亚硝酸盐，酱油曲霉，米曲霉(产生生物絮，凝团物质，蛋白酶)

步骤二、制作固定化基质：先将明胶加热融化，再将细菌培养基放入融化后的明胶上来制备明胶培养基，再将明胶培养基进行高温消毒，消毒后放入轻质陶粒载体；待明胶培养基冷却后，能够使其内的陶粒载体的表面附有一层营养基质薄膜，最后在营养基质薄膜接种上步骤一中的目的菌，硝化细菌及EM复合菌利用固化细胞技术形成人工生物膜，以促进本土硝化细菌的生长；

步骤三、培养菌膜：将接种目的菌生物陶粒载体放入膜法滤池小滤池装置中1-2天，使生物陶粒载体表面长满本土硝化菌及人工生物膜形成复合菌膜，用以净化水源；

S3、安装滤池装置

如图1所示，滤池装置为长方形水池，其主体结构包括高位进水口1、充氧设备2、轻质陶粒载体3、排污口4、低位出水口5和池内间隔板6；长方形水池内盛有待处理的水源与接种目的菌生物陶粒，接种目的菌生物陶粒由于质轻均匀分散在水源内；长方形水池中间通过水池壁分隔为3个或以上的左右贴紧排列的小滤池，小滤池的高度由左至右呈阶段降低，使左侧小滤池的水能够通过池口流到下一个小滤池内，无需额外动力，节能环保，同时能够使前一个池子过滤过的水不会回流与未处理过的水混合；每个小滤池的中间处设置有池内间隔板6，池内间隔板6的下端与小滤池的池底之间存有缝隙口，用以使小滤池内的水源带动接种目的菌生物陶粒由小滤池左侧池流到右侧池，形成水流流动；每一小滤池的底部靠左处设置有用以给滤池充氧的充氧设备2，充氧设备2在充氧时还能够带动池内的接种目的菌生物陶粒不断悬浮滚动，以充分与水体接触；每一小滤池的底部靠左处设置有排污口4，用以排出老化的接种目的菌生物陶粒，回收后再培育目的菌并再利用；低位出水口5位于最右侧的小滤池的右侧壁上端，经过三个小滤池处理后的水经低位出水口5排出。

本实施例在使用时，具体操作步骤按照如下方式进行：滤池装置在使用时先通过高位进水口1来注满水，再将S2中接种目的菌生物陶粒置于每个小滤池内1-2天，接种目的菌生物陶粒的表面长满菌膜，即可开始进行水循环处理，随着时间的推移，天然菌群不断在接种目的菌生物陶粒的表面生长，形成天然菌群与目的菌群的交混生长，最后由天然菌群替代目的菌群；每隔7-10天及时进行更换新的接种目的菌生物陶粒以防止细菌膜的老化，在运行过程中不断通过充氧设备2进行充氧操作，以使接种目的菌生物陶粒不断悬浮滚动，充分与水体接触，经过从左至右每个小滤池净化过的水，经由右侧的低位出水口5排出，完成净化过程。

Claims (4)

1.一种基于生物膜的水处理方法，其特征在于具体工艺步骤按照如下方式进行：

S1、制备生物膜悬浮式轻质陶粒：

步骤一：配比制备生物膜悬浮式轻质陶粒原料先按照如下质量份数：粘土18份，高岭土50份，白炭黑26份，发泡剂5份，稳泡剂1份，搅拌均匀制得搅拌后的混合物备用；高岭土的主要成分为SIO₂、Al2O3和feO，用以作为填充料，本发明选用的发泡剂选用十二烷基苯磺酸钠，稳泡剂选用阿拉伯树胶粉；

步骤二：选用质量分数为50-70份的步骤一中的混合物置于搅拌机内，再向搅拌机内加入质量分数为40份的水，搅拌均匀后制得泥状物备用；

步骤三：对步骤二中制得的泥状物用振动棒进行震动和发泡，并获得震荡后的泥状物；

步骤四：将步骤三中震荡后的泥状物置于制粒机中制成球状颗粒，再将上述颗粒置于市售马弗炉中煅烧1h获得悬浮式轻质陶粒，冷却后备用；

S2、制备生物膜：

人工生物膜是利用现有的固定细胞技术，使目的菌群人为固定在载体表面，短时间就能够挂膜使用，缩短了培育时间，具体培养方式如下：

步骤一、培育目的菌：分别单独培育硝化菌、反硝化菌、酱油曲霉和米曲霉，硝化菌和反硝化菌用以分解氨氮、亚硝酸盐；酱油曲霉和米曲霉用以产生生物絮、凝团物质和蛋白酶；

步骤二、制作固定化基质：先将明胶加热融化，再将细菌培养基放入融化后的明胶上来制备明胶培养基，再将明胶培养基进行高温消毒，消毒后放入轻质陶粒载体；待明胶培养基冷却后，能够使其内的陶粒载体的表面附有一层营养基质薄膜，最后在营养基质薄膜接种上步骤一中的目的菌、硝化菌和EM复合菌利用固化细胞技术形成人工生物膜，以促进本土硝化细菌的生长；

步骤三、培养菌膜：将接种目的菌生物陶粒载体放入膜法滤池小滤池装置中1-2天，使生物陶粒载体表面长满本土硝化菌及人工生物膜形成复合菌膜，用以净化水源；

S3、安装滤池装置：

滤池装置为长方形水池，其主体结构包括高位进水口、充氧设备、轻质陶粒载体、排污口、低位出水口和池内间隔板；长方形水池内盛有待处理的水源与接种目的菌生物陶粒，接种目的菌生物陶粒由于质轻均匀分散在水源内；长方形水池中间通过水池壁分隔为3个或以上的左右贴紧排列的小滤池，小滤池的高度由左至右呈阶段降低，使左侧小滤池的水能够通过池口流到下一个小滤池内，无需额外动力，节能环保，同时能够使前一个池子过滤过的水不会回流与未处理过的水混合；每个小滤池的中间处设置有池内间隔板，池内间隔板的下端与小滤池的池底之间存有缝隙口，用以使小滤池内的水源带动接种目的菌生物陶粒由小滤池左侧池流到右侧池，形成水流流动；每一小滤池的底部靠左处设置有用以给滤池充氧的充氧设备，充氧设备在充氧时还能够带动池内的接种目的菌生物陶粒不断悬浮滚动，以充分与水体接触；每一小滤池的底部靠左处设置有排污口，用以排出老化的接种目的菌生物陶粒，回收后再培育目的菌并再利用；低位出水口位于最右侧的小滤池的右侧壁上端，经过三个小滤池处理后的水经低位出水口排出。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物膜的水处理方法，其特征在于制得泥状物用振动棒进行震动的时间为4-8小时，最佳震动时间为6小时，在此时间下获得的泥状物混合效果最适宜用于制作球状颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种基于生物膜的水处理方法，其特征在于震荡后的泥状物经制粒机制成的球状颗粒的直径为为50-70毫米，最佳尺寸为65毫米，在此尺寸下球状颗粒的漂浮效果和净水效果最佳。

4.根据权利要求1-3所述的一种基于生物膜的水处理方法，其特征在于本发明在使用时，具体操作步骤按照如下方式进行：滤池装置在使用时先通过高位进水口来注满水，再将步骤S2中接种目的菌生物陶粒置于每个小滤池内1-2天，接种目的菌生物陶粒的表面长满菌膜，即可开始进行水循环处理，随着时间的推移，天然菌群不断在接种目的菌生物陶粒的表面生长，形成天然菌群与目的菌群的交混生长，最后由天然菌群替代目的菌群；每隔7-10天及时进行更换新的接种目的菌生物陶粒以防止细菌膜的老化，在运行过程中不断通过充氧设备进行充氧操作，以使接种目的菌生物陶粒不断悬浮滚动，充分与水体接触，经过从左至右每个小滤池净化过的水，经由右侧的低位出水口排出，完成净化过程。