CN111807517A - 一种挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，包括：1、采集自然的耐污挺水植物品种作为种苗栽种于围挡式消解单元所圈定的水域内；以所述挺水植物为微生物附着基在自然或人为干预环境下培养微生物膜；2、检测确定微生物膜生成；3、通过启动自循环系统开启消解单元内部的水体回流状态，借助水体回流将来自微生物膜的有益菌尽可能广泛的输送到所述围挡式消解单元所圈定的水域内；所述自循环的水流速度为2‑10cm/秒；4、通过曝气子系统帮助建构好生存的环境氧菌，在水中溶解氧含量接近临界点时保持2～4小时再停止曝气，待溶解氧含量下降至饱和值的70％～80％时，再次开启曝气系统。

Description

一种挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降 解的方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体的说涉及一种采用挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水，尤其是较严重的劣V类水的污染物进行降解处理的方法。COD_CR在50～120mg/L之间，氨氮在小于6.0～7.0mg/L以下。在采用多组单元时，可以处理浓度更高的生活污水(非医药污水和重污染工业污水)。

背景技术

城市排污体系中，河道经常受到雨污混流水体的污染，虽然有将雨水管一起纳入污水厂处理的技术思路，但由于水体量大而无法实际推行。另一方面，水务部门也曾经尝试过在雨污混流的排水口处用生物浮床技术来治理污水，但因排水无法集中到浮床和水体在浮床处停留时间短等因素收效甚微。

源于雨污混流的点源污染问题，传统雨污混流污水处理一般采用如下两种方法：

首先是理论效果最好的人工湿地。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理。但是缺点也显而易见，即，体积大、成本高、没有通用性，设计难度高。尤其是在像上海这样的特大型城市，在市中心里尽管点源污染严重，但是却没有空间去建造如此庞大的人工湿地；所以说人工湿地的可行性有限。

另一种处理思路就是采用滤床或浮床。但它们并不能收集点源排污口的污水，并且污水在滤床、浮床处流动、停留时间短，难以完成处理浓度高或大量集中的污水，处理效果较差。

而如果只是通过加大人工湿地、滤床或浮床的面积，结果上，不仅会导致成本增高，而且周边环境条件也是不允许的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对点源污染水体，尤其是较严重的劣V 类水的点源污染排污口等污染水域——COD_CR在50～120mg/L之间，氨氮在小于6.0～7.0mg/L以下，提供一种采用挺水植物及微生物膜消解床对其污染物进行降解处理的方法。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种采用挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，包括如下步骤：

1)、采集当地自然生长或驯化过的耐污挺水植物品种作为种苗栽种于围挡式消解单元所圈定的区域(岸边或水域)内；以所述挺水植物为微生物膜附着基(以挺水植物的根、茎、叶为微生物附着基)，在曝气、回流系统辅助下，自然或人为干预下自动生成能降解富营养化物质的微生物生态环境，其种类、数量随温度、营养条件而变化巨大，但能自生成多种有益的微生物菌膜；

2)、通过肉眼观察或微生物检测确定微生物膜生成；

3)、通过启动自流动水循环系统，开启消解单元内部的水体回流状态，借助水体回流将来自微生物膜的有益菌尽可能广泛的输送到所述围挡式消解单元所圈定的区域内；所述自循环的水流速度为2-10cm/秒；

4)、通过曝气子系统对所述围挡式消解单元所圈定的区域(水域或岸边陆地)进行曝气以建构好生存的环境氧菌；在水中溶解氧含量接近临界点时保持2～4小时后再决定是否停止曝气，待溶解氧含量下降到饱和值的70％～80％时，再次自动或手动开启曝气系统。

作为本发明的其中一个优选实施案例，该方法还包括对所述围挡式消解单元所圈定的区域(水域或岸边、岸坡)内进行曝气以生成足够的好氧菌的步骤。所述曝气子系统的曝气强度和曝气间隙随水体中含氧量增减。

作为本技术方案的进一步改进，还包括用于控制所述围挡式消解单元所圈定的水域与围挡外水域水位差的防溢流装置。

作为本发明的优选实施例，所述挺水植物为昌蒲或梭鱼草、黄花鷰尾等挺水植物的单一品种。

作为本发明的另一优选实施例，步骤3)的处理时间为一天或三天(依污水浓度、数量而不同)。

还作为本技术方案的进一步改进，步骤3)中自循环的水流速度为2-5cm/ 秒。

同样作为本技术方案的进一步改进，还包括在围挡水域与外部水域连通处设置过滤装置的步骤。

采用上述技术方案的污染物降解方法，针对现今城市迅速扩张，部分市政建设无法及时跟上的现状，提供了一种新型污水处理的思路，针对城区中生活污水所引起的水体富营养化问题，在各排污口建立点源式污染消解床。其综合运用了物理处理与生物处理法，加大水质处理的效率，并在处理器中进行回流、曝气以增加其处理效果。同时可以将多种处理方法进行选择与搭配，消解单元可以依据污水数量增减。依据污染程度，可以先用强烈曝气+微生物膜法处理污染浓度更高的污水，再用本法处理，如果需要在更短时间内取得降解污染物更多的效果，可以连续采用沉水植物+微生物膜工艺处理。但此种工艺虽然效果更好，但处理污水浓度远不及本法，直接处理高浓度污水将破坏其生态系统。用合理的、低成本的处理方式构成点源污水处理系统，才能解决雨污混流的现状，改善城区、广大农村的生活污水排放、点源污染河道环境。

本方法提供的消解床可以设于雨污混流管排出口处，对点源污水进行低成本处理，无需集污纳管等市政建设，低成本、易推广。半封闭式处理结构克服传统工艺在开放水体中处理效率较低的问题。

附图说明

图1为本发明所采用的低成本降解装置的结构示意图；

图2为本发明所采用降解装置另一个角度的结构示意图，为了便于表达和突出一些部件，图中删除了部分部件；

图3为不同处理阶段的消解床CODcr处理效果对比图；

图4为强制水实验中不同处理阶段的消解床氨氮处理效果对比图，图中示意了未处理前及一天、两天和三天处理后的数据变化；

图5为强制水实验中不同处理阶段的消解床总磷处理效果图，图中示意了经过一天、两天和三天处理后的总磷数据变化。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。

本发明提供了一种采用挺水植物消解床对点源污染水体进行污染物降解的方法，参照图1和图2，其具体的结构和方法如下。

挡板6围成了一个基本的降解单元，将其置放在点源污染水体处，通过前置器8连接雨污混流排放口7，前置器8中设置了过滤单元，以对固体杂质进行适当过滤，防止混入降解单元内部水域。在挡板6围成的空间内种植了挺水植物10作为培养微生物的附着基。为了控制水位11的高度，设置了出水口/ 溢流口9。

降解单元内部设置了多个挡板3，经过循环水泵4的控制，沿图中箭头，形成了内部回流，通过自循环水流，实现将挺水植物表面的有益菌落扩散到整个降解水域当中。

其中，挺水植物10选用昌蒲(可以是黄昌蒲、香蒲、梭鱼草等挺水植物) 种植于降解水域。其培育方法要以挺水植物的根部进行繁殖和扩散为宜。

进水和出水的控制可以通过进水水泵1和出水水泵5来控制。仪表箱2 可以用来安放用到的一些控制仪表。

另外可以借助一些控制模块实现全自动控制，以满足在无需人类控制的情况下完成处理，可以大大节省精力和时间。

上述结构形成的消解床可随水位上下浮动，充分合理利用河道空间，节约土地资源，并尽可能减小对城市水利系统泄洪能力的影响。由单个降解单元组成的模块化的消解床易拆卸和组装，可增减模块数，安装简单快捷。便于河道的清理、航行及其他水利设施的施工。充分利用河道空间和灵活可拆卸、可扩容结构，也可增加单元组合。该活动平台以浮桥结构为基础，浮动的活动平台可以最大程度减小对城市水利系统泄洪能力的影响(如暴雨时，水位升高，平台上浮，不影响正常的泄洪能力)，且活动平台易拆卸和组装，便于河道的清理及其他水利设施的施工。该平台克服传统工艺对雨污混流河道水体净化的限制，如占地面积、处理效率等方面问题。避免由于传统生态处理工艺带来的美观、臭味等问题，可以根据情况增减处理设施模块的组合数。污水水体量大时，组合单元模块数量增加；反之减少。

当遇到大雨和排放口水量激增时，前置器8可以根据雨量调节进入处理系统的水量。在日常处理过程中，此结构还起到一个沉淀池和物理处理水体中不溶性杂物的作用，减少对主体部分处理污水的影响。

并且本发明提供的消解床也可以设在岸坡或岸边，范围也不仅限于水域，还包括餐饮店等点源污水排放点。

通过肉眼观察或微生物检测，在确定降解水域的挺水植物表面形成生物降解膜后，开启自循环水流，分别设置时间为1天，2天，3天，共3组样本，实验数据见下表1。为验证治理效果，强制水取用劣V类水。

以下为在上海市环境科学院第三方检测的数据。

请参照下表1中的挺水植物、微生物膜消解床处理点源污水的方法-中试数据以及表2中的强制水停留水状态消解床实验数据。

表2：强制水停留水状态消解床实验数据：

强制水实验记录了污水经过1天、2天、3天处理后的数据，实验结果表明经过装置一天处理后化学需氧量去除率为37.3％，氨氮去除率达到59.4％，总磷去除率达到79.7％，可以高效进入下一组挺水植物、微生物膜消解床处理环节。这样性价比最高。数据验证了消解床试验装置能够起到有效的净化作用。

三天的去除率分别为化学需氧量61.3％，氨氮68.5％，总磷87.8％。

图3为强制水实验的消解床COD_CR处理效果对比图，由图中可以看到污水进入后未处理前以及经过一天、两天和三天处理后的相关数据态势变化。

该挺水植物、微生物膜消解床及其降解/消解方法可发挥其耐污性强，成本低，适应性强的优点，微生物膜是在曝气子系统、回流子系统、给水排水自动控制子系统运行环境下自动生成的。如果组合使用沉水植物、微生物膜消解床处理夏秋高温季节的点源污水，能达到更佳处理效果。能够实际运用到针对雨污混流水管等点源污染净化环境中，为治理污染提供新的低成本的解决方法。

本申请技术方案适应于CODCR在50～120mg/L之间，氨氮在小于6.0 ～7.0mg/L以下的污水处理。在采用多组单元时，可以处理浓度更高的的生活污水。但非医药污水和重污染工业污水。

污水浓度更高，建议采用自生成微生物膜和强烈曝气消解床方法。处理效果夏季要到达三类、四类水以上，建议采用沉水植物和微生物膜消解床方法。不同水处理方法的消解床可以依据污水浓度灵活组合。

Claims (7)

1.一种挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、采集当地自然生长或驯化过的耐污挺水植物品种作为种苗栽种于围挡式消解单元所圈定的区域内；以所述挺水植物为微生物膜附着基，在曝气、回流系统辅助下，自然或人为干预下自动生成能降解富营养化物质的微生物生态环境；

2)、通过肉眼观察或微生物检测确定微生物膜生成；

3)、通过启动自流动水循环系统，开启消解单元内部的水体回流状态，借助水体回流将来自微生物膜的有益菌尽可能广泛的输送到所述围挡式消解单元所圈定的区域内；所述自循环的水流速度为2-10cm/秒；

4)、通过曝气子系统对所述围挡式消解单元所圈定的区域进行曝气以建构好生存的环境氧菌；在水中溶解氧含量接近临界点时保持2～4小时后停止曝气，待溶解氧含量下降到饱和值的70％～80％时，再次自动或手动开启曝气系统。

2.根据权利要求1所述的挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，所述曝气子系统的曝气强度和曝气间隙随水体中含氧量增减。

3.根据权利要求1所述的挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，还包括用于控制所述围挡式消解单元所圈定的区域与围挡外区域水位差的防溢流装置。

4.根据权利要求1、2或3所述的挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，所述挺水植物选自昌蒲、梭鱼草和黄花鷰尾中的单一品种。

5.根据权利要求1所述的挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，步骤3)的处理时间为一天至三天。

6.根据权利要求1所述的挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，步骤3)中自循环的水流速度为2-5cm/秒。

7.根据权利要求1所述的挺水植物和微生物膜消解床对点源污染水进行污染物降解的方法，其特征在于，还包括在围挡区域与外部水体连通处设置过滤装置的步骤。

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