CN114956343A - 一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛及其使用方法，浮岛采用生物膜系统处理富营养化和黑臭水体。本发明的特点是采用喷淋的方式充氧，对水体特别是河床和底泥的扰动较小，避免底泥上翻，同时能耗较低，可通过太阳能板实现能源自给；浮岛分设好氧区和缺氧区，并投加填料富集功能微生物，脱氮性能更加优越；浮岛充氧浓度可通过调节喷淋头高度调节，用于处理不同氨氮浓度的水体；此外浮岛好氧区反应器外壁设置喜水喜阳型植物，不仅具有美观价值，还能够进一步去除水体中的营养物质。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术应用领域，具体涉及一种水处理反应器及其应用方法，主要目的是构建上下分层的喷淋式生物膜浮岛，增强浮岛对水体的脱氮能力，适用于处理富营养化和黑臭水体。
背景技术
富营养化水体氮、磷等营养性物质浓度严重超标，在夏季会引起藻类或者其他浮游生物的大量繁殖，不能会影响水体的澄清度，还会导致水体含氧量大大降低，引起水生动物的大量死亡。在流动性较差的水体或无流动性的死水中常出现富营养化问题，此类型水体水源常为污水处理厂尾水、雨水，污染物浓度偏高且不稳定，同时水体的流动性较差导致水体充氧能力不足，进而导致水体自净能力不足。
治理富营养化水体的关键是提高水体处理污染物的能力。一方面，如微孔曝气，膜曝气生物膜技术等充氧技术可为水体内原有微生物提供充足的溶解氧，进而能够去除氮磷等污染物。然而曝气技术不仅具有较大能耗，还能扰动水体底部，使底泥上翻，水体更为浑浊。另一方面，浮岛技术利用浮岛上生长的植物吸收并利用氮、磷和重金属等污染物质，兼具实用和美观价值。但植物吸收能力有限，因此浮岛的水体净化能力较差；此外植物的季节性生长使浮岛的冬季处理能力直线下降。
本发明提供了一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛及使用方法，通过添加好氧填料和缺氧填料强化浮岛对污染物的处理性能，同时利用喷洒的方式充氧降低对水体扰动，并利用太阳能实现能源自给，可适用于处理多种富营养化水体。
发明内容
针对常规富营养化水体处理装置存在净化能力差、对水体扰动性较大的问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种新型浮岛，主要内容为：一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛及使用方法。
本发明技术方案如下：
喷淋式生物膜浮岛反应区为圆柱形反应器，反应器直径为15-30cm，总高度为50-120cm。反应区主要包含两个部分：好氧硝化区和缺氧反硝化区。
所述的好氧硝化区设置在水面以上，包括进水泵，进水管，喷淋头，好氧填料，透水隔板，透水反应器壁，反应器壁绿化墙，太阳能板和连接环。进水由进水泵提升至反应器上部，之后通过喷淋头进入好氧硝化区，喷淋头直径为10-25cm，喷淋口直径为3-8mm，距离填料高度为15-30cm；好氧填料为市售亲水性球形填料，可快速富集异养硝化菌和自养硝化菌，填料直径为2-4cm，比重为0.9-1.0之间；好氧出水大部分通过透水隔板流入下部反硝化区，少部分喷溅至透水反应器壁上，可被反应器壁外部植物利用。
进一步的，通过调节喷淋头距填料的高度，可控制进水内溶解氧浓度为4-8mg/L，用以处理氨氮浓度为1-3mg/L的水体，好氧区出水溶解氧可降低至0-0.5mg/L，可保证反硝化区的缺氧环境。
更进一步的，所述反应器壁绿化墙中植物包括但不限于碗莲、酢浆草、铜钱草等喜水喜阳草本植物。
更进一步的，所述进水泵的能量来源为太阳能板。
更进一步的，所述连接环可用于连接岸边固定设施，保证浮岛在如暴雨、大风等恶劣天气下的稳定性；也可用于连接多个浮岛形成较大浮岛，处理水流稍急的水体。
所述缺氧反硝化设置在水面以下，包括缺氧填料，透水隔板，透水反应器壁。缺氧填料为市售亲水型球形填料，可快速富集反硝化菌，填料直径为1-3cm，比重为1.1-1.2之间。好氧区出水流入缺氧区后，水中的硝酸盐和亚硝酸盐被还原为氮气，水体中的有机物作为碳源被利用。
本发明的优点及有益效果为：与传统的曝气充氧的方式相比，本发明采用喷淋的方式充氧，对水体特别是河床和底泥的扰动较小，避免底泥上翻，水体浑浊；喷淋充氧能耗更低，同时能源来源为太阳能板，可实现能源自给，降低水体处理成本和能耗；与传统的脱氮浮岛相比，该发明中的浮岛分设好氧区和缺氧区，并投加填料富集功能微生物，脱氮性能更加优越；该发明中浮岛充氧浓度可通过调节喷淋头高度调节，可用于处理不同氨氮浓度的水体，具有更高的抗低温冲击和高浓度污染物冲击能力；该发明中好氧区反应器外壁设置喜水喜阳型植物，不仅具有美观价值，还能够进一步去除水体中的氮和磷等富营养物质。
附图说明
图1为一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛的示意图
图2为一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛俯视图
附图标记
1-好氧区；2-缺氧区；3-进水泵；4-太阳能板；5-喷淋头；6-好氧填料；7-缺氧填料；8-透水隔板；9-反应器外壁绿化墙；10-连接环；11-承托板。
具体实施方式
以下结合附图并通过实例对本发明作进一步说明：
图1为一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛的示意图。
建立反应装置如图1所示，该反应器运行流程描述如下：
进水由放置在承托板11上的进水泵3抽至喷淋头5，并由喷淋头5喷洒至好氧区1，喷洒充氧的进水与好氧填料6接触，水中氨氮被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，部分进水通过透水反应器墙被反应器外壁绿化墙9上的植物吸收，可去除部分氨氮和磷；好氧区1出水透过透水隔板8流入缺氧区2，水中亚硝酸盐和硝酸盐被缺氧填料7上的反硝化还原为氮气；进水泵3的用电由太阳能板4提供；在恶劣天气或水流稍急的水体中，连接环10用于固定浮岛或连接多个浮岛。
实施例1
采用本发明中的浮岛处理某死水湖体夏季水体。该水体化学需氧量(COD)为22mg/L，氨氮浓度为1.9mg/L，总氮浓度2.6mg/L，总磷浓度为0.3mg/L。建立直径为20cm，总高度为80cm的浮岛，其中浮岛好氧区高度为50cm，缺氧区高度为30cm；喷淋头直径为16cm，孔径为3mm，距离好氧填料高度为20cm。好氧填料直径为2.5cm，比重为0.95；缺氧填料直径为1.5cm，比重为1.15。通过喷淋充氧，好氧区进水溶解氧浓度为5.5mg/L左右，出水溶解氧浓度为0mg/L。污水在浮岛中的水力停留时间为1.5分钟。经过反应，水体中的氨氮可降至0.3mg/L左右，总氮降至0.5mg/L左右，总磷降至0.1mg/L以下，具体监测数据见表1。
表1实施例1的监测数据
实施例2
采用本发明中的浮岛处理某河冬季水体。该水体化学需氧量(COD)为28mg/L，氨氮浓度为2.8mg/L，总氮浓度3.2mg/L，总磷浓度为0.5mg/L。建立直径为30cm，总高度为100cm的浮岛，其中浮岛好氧区高度为70cm，缺氧区高度为30cm；喷淋头直径为24cm，孔径为5mm，距离好氧填料高度为40cm。好氧填料直径为2.0cm，比重为0.95；缺氧填料直径为1.0cm，比重为1.10。通过喷淋充氧，好氧区进水溶解氧浓度为8mg/L左右，出水溶解氧浓度为0mg/L。污水在浮岛中的水力停留时间为2.0分钟。经过反应，水体中的氨氮可降至0.4mg/L左右，总氮降至0.8mg/L左右，总磷降至0.1mg/L左右，具体监测数据见表2。
表2实施例2的监测数据
实施例1和实施例2分别在夏季和冬季处理了不同富营养化水体，均能将水体中氨氮浓度降低至0.5mg/L以下，总氮浓度降低至1.0mg/L以下，总磷浓度降低至0.1mg/L左右，实现高效稳定处理富营养化水体，同时浮岛能够能源自给，具有更高实用价值。
Claims (8)
1.一种用于处理富营养化水体的喷淋式生物膜浮岛及使用方法，其特征在于：所述浮岛分为两个部分：好氧区(1)和缺氧区(2)；所述好氧区(1)包括进水泵(3)，进水管，喷淋头(5)，好氧填料(6)，透水隔板(8)，透水反应器壁，反应器外壁绿化墙(9)，太阳能板(4)，连接环(10)和承托板(11)。所述浮岛净化水体过程为：进水由放置在承托板(11)上的进水泵(3)抽至喷淋头(5)，并由喷淋头(5)喷洒至好氧区(1)，喷洒富氧的进水与好氧填料(6)接触反应，部分进水通过透水反应器墙被反应器外壁绿化墙(9)上的植物吸收；好氧区(1)出水透过透水隔板(8)流入缺氧区(2)，与缺氧填料(7)接触反应。
2.如权利要求1所述浮岛，其特征在于：所述反应区直径为15-30cm，总高度为50-120cm。
3.如权利要求1所述的浮岛，其特征在于：所述喷淋头(5)直径为10-25cm，喷淋口直径为3-8mm，距离填料高度为15-30cm。
4.如权利要求1所述的浮岛，其特征在于：所述好氧填料(6)为市售亲水性球形填料，直径为2-4cm，比重为0.9-1.0之间；缺氧填料(7)为市售亲水性球形填料，直径为1-3cm，比重为1.1-1.2之间。
5.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于：通过调节喷淋头(5)距好氧填料(6)的高度，可控制进水内溶解氧浓度为4-8mg/L，用以处理氨氮浓度为1-3mg/L的水体，好氧区出水溶解氧可降低至0-0.5mg/L。
6.如权利要求1所述的浮岛，其特征在于：反应器外壁绿化墙(9)中植物包括但不限于碗莲、酢浆草、铜钱草等喜水喜阳草本植物。
7.如权利要求1所述的浮岛，其特征在于：进水泵(3)的用电由太阳能板(4)提供。
8.如权利要求1所述的浮岛，其特征在于：连接环可用于连接岸边固定设施，保证浮岛在如暴雨、大风等恶劣天气下的稳定性；也可用于连接多个浮岛形成较大浮岛，处理水流稍急的水体。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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