CN115477441A - 基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器及自净方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器及其方法。自净反应器包括反应器本体、生态基组件及曝气装置，反应器本体上设置有调节混合区、絮凝区、曝气区、生态基区及污泥斗区，调节混合区、絮凝区、曝气区与生态基区依次相通，曝气区位于絮凝区的下方，生态基区位于曝气区的右上方，生态基区设置有溢流口，生态基组件位于生态基区内，生态基组件用于供藻菌微生物吸附，污泥斗区位于曝气区的下方以用于收集沉淀的污泥，曝气装置与反应器本体连接以用于向曝气区曝气。上述自净反应器占地面积小、运营成本低、设有应急措施，可保障系统稳定运行，可适应多种不利运行状况。
Description
技术领域
本发明涉及污水深度处理技术领域，特别是涉及一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器。
背景技术
基于珠三角地区推进100万亩养殖池塘升级改造的需求，针对养殖尾水水体总量大，水质水量波动性大，氮、磷等营养元素含量高，但碳氮比失衡，排放不规律，管理难度大特点。迫切需要一种高效、经济、技术可靠、运行简单、易于管理的污水深度处理工艺和技术。
从资源化再利用的角度出发，需考虑到处理完成的养殖尾水需要回用，因此在去除污染物过程中选择的工艺不能额外添加药剂，如絮凝剂、除磷剂等，避免在回用时造成养殖动物的死亡。
鉴于此，目前养殖尾水处理方案选择的工艺多数为传统的生态法，但传统的生态法具有占地面积大、生物处理效率低、停留时间长等问题。此外，由于养殖行业的特殊性，养殖尾水水质水量波动性大，一方面，换水、排水频率受鱼的生长周期和天气影响，另一方面，养殖类型还存在散户，导致水体分散性大、管理难度大。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器。本发明的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器占地面积小、运营成本低、设有应急措施，可保障系统稳定运行，可适应多种不利运行状况。
一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，包括反应器本体、生态基组件以及曝气装置，所述反应器本体上设置有调节混合区、絮凝区、曝气区、生态基区以及污泥斗区，所述调节混合区、所述絮凝区、所述曝气区与所述生态基区依次相通，所述调节混合区内的污水能够溢流进入絮凝区，所述絮凝区用于对污水进行絮凝处理，所述曝气区位于所述絮凝区的下方，所述生态基区位于所述曝气区的上方(例如右上方)，所述生态基区设置有溢流口，所述生态基组件位于所述生态基区内，所述生态基组件用于供藻菌微生物吸附，所述污泥斗区位于所述曝气区的下方以用于收集沉淀的污泥，所述曝气装置与所述反应器本体连接以用于向所述曝气区曝气。
在其中一些实施例中，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括污泥回流装置，所述污泥回流装置的一端连通于所述污泥斗区的污泥出水口且另一端连通于所述调节混合区的污泥进水口。
在其中一些实施例中，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括三角堰布水器，所述三角堰布水器设置于所述调节混合区与所述絮凝区之间。
在其中一些实施例中，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括导流墙，所述导流墙设置于所述反应器本体内且连接所述应器本体的顶壁，所述导流墙由所述应器本体的顶壁朝向所述底壁延伸，所述导流墙将所述反应器本体内腔的上部分隔形成所述絮凝区与所述生态基区，所述反应器本体内腔的下部形成所述曝气区。
在其中一些实施例中，所述生态基组件包括固定组件、生态基以及LED灯带，所述固定组件位于所述生态基区且连接于所述反应器本体的内壁，所述生态基包括帘式生态基和尼龙扎带，所述帘式生态基连接于所述固定组件，所述帘式生态基与竖直方向呈倾斜45°-60°设置，所述LED灯带固定于所述固定组件。
在其中一些实施例中，所述生态基的表面具有凹凸结构和/或孔洞结构，所述凹凸结构和/或孔洞结构用于供藻类吸附。
在其中一些实施例中，所述曝气装置包括鼓风机、曝气软管以及微纳米曝气头，所述鼓风机设置于所述反应器本体的外部，所述微纳米曝气头设置于所述曝气区内，所述微纳米曝气头通过所述曝气软管与所述鼓风机连接。
在其中一些实施例中，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括第一格栅网，所述第一格栅网设置于所述调节混合区内；
和/或，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括第二格栅网，所述第二格栅网设置于所述絮凝区内。
本发明的另一目的还在于提供一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，其特征在于，使用基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，包括如下步骤：
1)造粒
待处理污水进入调节混合区进行脱稳；脱稳后的待处理污水进入絮凝区进行微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向所述絮凝区投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区，未沉降悬浮物随着水流流入生态基区，待处理污水连续15～20天进水直至污泥斗区累积30cm以上的污泥层，表明造粒过程完成；
2)驯化富集及藻类挂膜培养
待处理污水进入反应器本体中，投放小球藻藻种和硝化反硝化细菌菌种，开启曝气装置，静水闷曝10～15天；观察反应器本体内部是否有绿色藻类生物出现，待有绿色藻类存在后进行反应器本体内的水质检测；当检测出水中水质指标氨氮去除率>90％，总氮去除率>85％，COD去除率>90％，TP去除率为>60％时，表明驯化富集和藻类挂膜培养成功；
3)反应器运行
待处理污水进入反应器本体中，待处理污水进入调节混合区进行脱稳，脱稳后的待处理污水进入絮凝区微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向所述絮凝区投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区，未沉降悬浮物随着水流流入曝气区，增氧完毕的未沉降悬浮物流入生态基区与生态基表面的硝化反硝化污泥及藻类进行反应、吸收，实现待处理污水脱氮除磷以及去除重金属。
在其中一些实施例中，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法还包括如下步骤：步骤3)中，待处理污水进入反应器本体后，开启污泥回流装置，所述污泥回流装置将所述污泥斗区的沉淀污泥循环至所述调节混合区内。
在其中一些实施例中，控制待处理污水进入反应器本体中的流速为 3.0～5.0L/h；
和/或，所述絮凝剂为PAM，所述絮凝剂的浓度为1～3mg/L。
在其中一些实施例中，步骤2)中，所述小球藻藻种投放浓度为1～1.5g/L，硝化反硝化细菌菌种每隔2天投加0.2～0.3g/L。
上述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器占地面积小、运营成本低、设有应急措施，可保障系统稳定运行，可适应多种不利运行状况。上述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器合理控制布水形式和生态基安装方式，使悬浮物有效的被生态基捕捉或被截留沉淀，同时依托生态基上填料优秀的亲水性能和微生物友好的材质特性，被填料捕捉到的藻、菌能大量在填料表面和内部快速繁殖生长，且填料表面呈现的孔洞结构能有效避免藻、菌自然掉落和流失，提高微生物浓度，构造出一个以藻菌微生物和滤食性动物组成的小型生态污水处理系统。
上述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，在不用外加除磷剂情况下，利用生态基去除悬浮物、TP、总氮、重金属等，降低成本、设备整体结构简单，可自我调节、循环再生、便于管理。
相比于传统技术，本发明的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器有益效果如下：
(1)、本发明基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，利用藻类和细菌两类生物之间的生理功能协同作用来净化污水。藻类通过光合作用利用水中的CO2和N、P等营养物质，合成自身细胞物质并释放出O2；好氧细菌则利用水中O2对有机污染物进行分解、转化，产生CO2和N、P营养物质，维持藻类的生长繁殖，从而实现水体的生物净化。
(2)、本发明采用帘式生态基填料，能将藻、菌俘获并包裹、镶嵌在填料中，形成一种生物床，相较于传统的生物填料，本发明的生物基组件处理效率可提高30％以上。此外，本发明增加了全光谱LED灯带，强化夜间藻类的光合作用。
(3)、本发明利用帘式生态基填料的微生物高附着性能，通过合理的布水形式和特定的填料安装方式，使悬浮物有效的被填料捕捉或被截留沉淀，截留沉淀在生态基填料表面的污泥还可以作为菌藻微生物生存的营养源，适合周期进水方式。
(4)、本反明将沉淀反应结合到菌藻共生反应中，占地面积少，沉淀区域本身结构紧密，不需要占用很大的面积就可以实现工艺优化处理。
(5)、本发明通过设置污泥回流装置实现污泥循环，促进絮体形成，保障处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
图1为本发明一实施例所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器示意图；
图2为本发明一实施例所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器的三角堰布水器示意图；
图3(a)、(b)、(c)、(d)分别为本发明实施例1中SS、COD、TN、TP去除效果示意图；
图4(a)、(b)、(c)、(d)分别为本发明实施例1中SS、COD、TN、TP去除效果示意图；
图5(a)、(b)、(c)、(d)分别为本发明实施例1中SS、COD、TN、TP去除效果示意图。
附图标记说明
10、基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器；100、反应器本体；110、调节混合区；120、絮凝区；130、曝气区；140、生态基区；150、污泥斗区； 160、溢流口；200、生态基组件；210、固定组件；220、生态基；230、LED灯带；310、鼓风机；320、曝气软管；330、微纳米曝气头；400、污泥回流装置； 410、污泥回流管；420、污泥回流阀；430、污泥回流泵；500、三角堰布水器； 600、导流墙；710、第一格栅网；720、第二格栅网。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请实施例提供一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10，以解决传统的生态法具有占地面积大、生物处理效率低、停留时间长等问题。以下将结合附图对进行说明。
本申请实施例提供的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10，示例性的，请参阅图1所示，图1为本申请实施例提供的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10的结构示意图。本申请的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10能够用于污水例如养殖尾水自净。
为了更清楚的说明基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10的结构，以下将结合附图对基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10进行介绍。
示例性的，请参阅图1所示，图1为本申请实施例提供的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10的结构示意图。基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10包括反应器本体100、生态基组件200以及曝气装置。
反应器本体100反应器呈现的形状为上部为未封顶的方体，方体大小为1.5m ×1.5m×1.8m；本体反应器的下部呈现的形状为梯台斗，梯台斗的上部长、宽分别为1.5m、1.5m，梯台斗的下部长、宽分别为1.5m、0.8m，梯台斗的高为0.7m。
反应器本体100上设置有调节混合区110、絮凝区120、曝气区130、生态基区140以及污泥斗区150。调节混合区110、絮凝区120、曝气区130与生态基区140依次相通。调节混合区110内的污水能够溢流进入絮凝区120。絮凝区 120用于对污水进行絮凝处理。曝气区130位于絮凝区120的下方。生态基区 140位于曝气区130的右上方，生态基区140设置有溢流口160，生态基组件200 位于生态基区140内，生态基组件200用于供藻菌微生物吸附。污泥斗区150 位于曝气区130的下方以用于收集沉淀的污泥。曝气装置与反应器本体100连接以用于向曝气区130曝气。
在其中一些实施例中，调节混合区110宽0.5m、长1.5m，距顶部高为1.0m，四周由反应器壁包围，其中调节混合区110与絮凝区120隔断相邻的反应器壁高度相较于其它三侧反应器壁短30cm，以便于调节混合区110的污水进入絮凝区120。
在其中一些实施例中，调节混合区110的内部布置有直径为40～100cm正方形网格。
在其中一些实施例中，絮凝区120宽0.3m、长1.5m，距顶部高为0.8m，絮凝区120下方布置了40～100cm正方形网格。
在其中一些实施例中，请参阅图1所示，基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10还包括污泥回流装置400。污泥回流装置400的一端连通于污泥斗区150的污泥出水口且另一端连通于调节混合区110的污泥进水口。
在其中一些实施例中，请参阅图1所示，污泥回流装置400包括污泥回流管410、污泥回流阀420以及污泥回流泵430。污泥回流管410的两端分别连通于污泥出水口且另一端连通于调节混合区110的污泥进水口，污泥回流阀420 与污泥回流泵430分布安装于污泥回流管410上。
在其中一些实施例中，请参阅图1及图2所示，基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10还包括三角堰布水器500。三角堰布水器500设置于调节混合区110与絮凝区120之间。三角堰布水器500用于实现调节混合区110的水流均匀进入絮凝区120内。
在其中一些实施例中，基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10还包括导流墙600。导流墙600设置于反应器本体100内且连接应器本体的顶壁，导流墙600由应器本体的顶壁朝向底壁延伸，导流墙600的下部与反应器本体100 的底壁不连接。导流墙600将反应器本体100内腔的上部分隔形成絮凝区120 与生态基区140，反应器本体100内腔的下部形成曝气区130。
在其中一些实施例中，请参阅图1所示，生态基组件200包括固定组件210、生态基220以及LED灯带230。固定组件210位于生态基区140且连接于反应器本体100的内壁，生态基220包括帘式生态基220和尼龙扎带，帘式生态基 220连接于固定组件210，帘式生态基220与竖直方向呈倾斜45°-60°设置，LED灯带230固定于固定组件210。
在其中一些实施例中，调节混合区110设置有进水口，进水口处连通有进水管，进水管上设置有进水阀。
上述的帘式生态基220内形如水草状，分为密实层和疏松层，疏松设计有利于藻类的生长；密实层可提供微A/O环境，适宜不同类型厌氧和好氧细菌的生长。反应器在生态基区140内实现生物脱氮除磷，其反应式表示如下。
(1)有机物的去除原理
有机物、氧气、微生物共同作用合成得到细胞物质，并氧化得到CO2、6H2O、 NH3、SO4 2-、PO4 3-。
(2)氮的去除原理
2NH3+3O2→2HNO2+2H2O
2HNO2+O2→2HNO3
C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2
在好氧条件下，污水中的氨、氮通过硝化细菌的作用转化为亚硝态氮和硝态氮，随后在厌氧条件下，反硝化细菌把亚硝态氮个硝态氮转化为氮气，从而达到脱氮除磷的目的。此外，由于生态基220为藻类提供了生长繁殖的空间，一部分氮可被生态基220表面上的藻类吸收利用。
(3)磷的去除原理
一方面，生态基220表面能发展出大量的有益藻类，可大量吸收磷；另一方面，生态基220上附着生长有聚磷菌，聚磷菌会摄取水体中的磷，并将其同化为自身结构或转化为稳定的矿化结组织，最后随着生物膜的剥落沉积在污泥中。
(4)重金属去除原理
一方面表现在生物吸附，生态基220表面微生物经络合、螯合、离子交换、吸附等生化作用，使重金属离子被微生物细胞吸附；另外一方面，可以发生生物絮凝作用，生物膜产生大量的生物絮凝剂，将重金属充分絮集。
在其中一些实施例中，生态基220的表面具有凹凸结构和/或孔洞结构，凹凸结构和/或孔洞结构用于供藻类吸附。
在其中一些实施例中，曝气装置包括鼓风机310、曝气软管320以及微纳米曝气头330。鼓风机310设置于反应器本体100的外部，微纳米曝气头330设置于曝气区130内，微纳米曝气头330通过曝气软管320与鼓风机310连接。
在其中一些实施例中，基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10还包括第一格栅网710。第一格栅网710设置于调节混合区110内。
在其中一些实施例中，基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10还包括第二格栅网720。第二格栅网720设置于絮凝区120内。
上述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10能够占地面积小、运营成本低、设有应急措施，可保障系统稳定运行，可适应多种不利运行状况。上述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10合理控制布水形式和生态基 220安装方式，使悬浮物有效的被生态基220捕捉或被截留沉淀，同时依托生态基220上填料优秀的亲水性能和微生物友好的材质特性，被填料捕捉到的藻、菌能大量在填料表面和内部快速繁殖生长，且填料表面呈现的孔洞结构能有效避免藻、菌自然掉落和流失，提高微生物浓度，构造出一个以藻菌微生物和滤食性动物组成的小型生态污水处理系统。
本发明另一实施例还提供了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，其特征在于，使用基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10，包括如下步骤：
1)造粒
待处理污水进入调节混合区110进行脱稳；脱稳后的待处理污水进入絮凝区 120进行微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入生态基区140，待处理污水连续15～20天进水直至污泥斗区150累积30cm以上的污泥层，表明造粒过程完成；
2)驯化富集及藻类挂膜培养
待处理污水进入反应器本体100中，投放小球藻藻种和硝化反硝化细菌菌种，开启曝气装置，静水闷曝10～15天；观察反应器本体100内部是否有绿色藻类生物出现，以及用手触摸生态基220表面，待有滑溜溜的状态以及显微镜观察有绿色藻类存在后进行反应器本体100内的水质检测；当检测出水中水质指标氨氮去除率>90％，总氮去除率>85％，COD去除率>90％，TP去除率为>60％时，表明驯化富集和藻类挂膜培养成功；
3)反应器运行
待处理污水进入反应器本体100中，待处理污水进入调节混合区110进行脱稳，脱稳后的待处理污水进入絮凝区120微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入曝气区130，增氧完毕的未沉降悬浮物流入生态基区140与生态基220表面的硝化反硝化污泥及藻类进行反应、吸收，实现待处理污水脱氮除磷以及去除重金属。
具体地，上述反应器运行时，具体包括以下步骤：
步骤(1)打开进水阀和污泥回流阀420，待处理污水和污泥斗区150内的污泥分别从不同的管道进入调节混合区110。调节混合区110内部的第一格栅网 710可以形成微小的涡流流动，微涡流有利于水中微粒的扩散，充分利用流体能量，增加脱稳胶粒的碰撞机率，提高凝聚效率，此外污泥斗区150的污泥回流至调节混合区110，可以提高原水颗粒浓度，增加颗粒碰撞机会，提高混合反应速率。
步骤(2)调节混合区110的水通过三角堰布水器500溢流进入絮凝区120 中，再流入内嵌的第二格栅网720中，进行微涡流混凝过程。根据情况而定，如在项目启动调试期间投加适量的食品等级阴离子高分子电解质，使脱稳颗粒通过吸附、电性中和、架桥、网捕作用来促进絮凝体生成。大部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降成功的悬浮物随着水流流入曝气区130。
步骤(3)水流进入曝气区130，开启曝气装置，曝气时长由生态基220附着的菌藻生物量而定。
步骤(4)增氧完毕的水体由下而上流入生态基区140中，与帘式生态基220 表面的污泥接触反应，其次生态基220表面附着的藻类可以将水中的污染物作为自身的营养源进行吸收和利用，进而起到脱氮除磷及去除重金属等效果。
步骤(5)处理后的出水经过溢流口160流出。
在其中一些实施例中，基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法还包括如下步骤：步骤3)中，待处理污水进入反应器本体100后，开启污泥回流装置400，污泥回流装置400将污泥斗区150的沉淀污泥循环至调节混合区110内。
在其中一些实施例中，控制待处理污水进入反应器本体100中的流速为 3.0～5.0L/h。
在其中一些实施例中，絮凝剂为PAM，絮凝剂的浓度为1～3mg/L。
在其中一些实施例中，步骤2)中，小球藻藻种投放浓度为1～1.5g/L，硝化反硝化细菌菌种每隔2天投加0.2～0.3g/L。
上述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，在不用外加絮凝剂、除磷剂情况下，利用生态基220去除悬浮物、TP、总氮、重金属等，降低成本、设备整体结构简单，可自我调节、循环再生、便于管理。
实施例1
本实施例提供了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
本实施例的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，用于处理某养殖鱼塘尾水，对养殖鱼塘尾水进行深度脱氮除磷，包括以下步骤：
1)造粒
待处理污水进入调节混合区110进行脱稳；脱稳后的待处理污水进入絮凝区 120进行微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加3mg/L的PAM絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入生态基区140，连续16天不断进水，上升流速控制在5.0L/h，直至泥斗累积 36cm污泥，表明造粒过程完成；
2)驯化富集及藻类挂膜培养
待处理污水进入反应器本体100中，投放1.5g/L小球藻藻种和0.3g/L硝化反硝化细菌菌种，开启曝气装置，静水闷曝10天；观察反应器本体100内部是否有绿色藻类生物出现，以及用手触摸生态基220表面，待有滑溜溜的状态以及显微镜观察有绿色藻类存在后进行反应器本体100内的水质检测；当检测出水中水质指标氨氮去除率>90％，总氮去除率>85％，COD去除率>90％，TP去除率为>60％时，表明驯化富集和藻类挂膜培养成功；
3)反应器运行
运行过程中，需要特别注意的是每隔2天投加一次浓度为0.3g/L硝化细菌菌种。待处理污水进入反应器本体100中，同时开启污泥回流装置400。待处理污水进入调节混合区110进行脱稳，脱稳后的待处理污水进入絮凝区120微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入曝气区130，增氧完毕的未沉降悬浮物流入生态基区140与生态基220表面的硝化反硝化污泥及藻类进行反应、吸收，实现待处理污水脱氮除磷以及去除重金属。
从图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)可知，反应器对悬浮物的去除率可以达到平均值为91.0％；对COD去除率可以达到90.5％；对TN去除率可以达到 79.2％；对总磷的去除率可以达到64.4％。其中出水SS、COD、TN浓度符合淡水池塘养殖水排放要求(SC/T9101—2007)中的一级排放标准，TP符合二级排放标准。
实施例2
本实施例提供了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
本实施例提供了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
本实施例的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，用于处理某养殖鱼塘尾水，对养殖鱼塘尾水进行深度脱氮除磷，包括以下步骤：
1)造粒
待处理污水进入调节混合区110进行脱稳；脱稳后的待处理污水进入絮凝区 120进行微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加2.5mg/L的PAM絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入生态基区140，连续15天不断进水，上升流速控制在4.0L/h，直至泥斗累积30cm污泥，表明造粒过程完成；
2)驯化富集及藻类挂膜培养
待处理污水进入反应器本体100中，投放1g/L小球藻藻种和0.3g/L硝化反硝化细菌菌种，开启曝气装置，静水闷曝10天；观察反应器本体100内部是否有绿色藻类生物出现，以及用手触摸生态基220表面，待有滑溜溜的状态以及显微镜观察有绿色藻类存在后进行反应器本体100内的水质检测；当检测出水中水质指标氨氮去除率>90％，总氮去除率>85％，COD去除率>90％，TP去除率为>60％时，表明驯化富集和藻类挂膜培养成功。
3)反应器运行
运行过程中，需要特别注意的是每隔2天投加一次浓度为0.3g/L硝化细菌菌种。待处理污水进入反应器本体100中，同时开启污泥回流装置400。待处理污水进入调节混合区110进行脱稳，脱稳后的待处理污水进入絮凝区120微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入曝气区130，增氧完毕的未沉降悬浮物流入生态基区140与生态基220表面的硝化反硝化污泥及藻类进行反应、吸收，实现待处理污水脱氮除磷以及去除重金属。
从图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)可知，反应器对悬浮物的去除率可以达到平均值为85.3％；对COD去除率可以达到73.9％；对TN去除率可以达到 75.2％；对总磷的去除率可以达到55.3％。其中出水TP、COD、TN浓度符合淡水池塘养殖水排放要求(SC/T9101—2007)中的一级排放标准，SS符合二级排放标准。
实施例3
本实施例提供了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
本实施例提供了一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法。
本实施例的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，用于处理某养殖鱼塘尾水，对养殖鱼塘尾水进行深度脱氮除磷，包括以下步骤：
1)造粒
待处理污水进入调节混合区110进行脱稳；脱稳后的待处理污水进入絮凝区120进行微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加1mg/L的PAM絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入生态基区140，连续20天不断进水，上升流速控制在3.0L/h，直至泥斗累积 32cm污泥，表明造粒过程完成；
2)驯化富集及藻类挂膜培养
待处理污水进入反应器本体100中，投放1.25g/L小球藻藻种和0.3g/L硝化反硝化细菌菌种，开启曝气装置，静水闷曝10天；观察反应器本体100内部是否有绿色藻类生物出现，以及用手触摸生态基220表面，待有滑溜溜的状态以及显微镜观察有绿色藻类存在后进行反应器本体100内的水质检测；当检测出水中水质指标氨氮去除率>90％，总氮去除率>85％，COD去除率>90％，TP去除率为>60％时，表明驯化富集和藻类挂膜培养成功；
3)反应器运行
运行过程中，需要特别注意的是每隔2天投加一次浓度为0.2g/L硝化细菌菌种。待处理污水进入反应器本体100中，同时开启污泥回流装置400。待处理污水进入调节混合区110进行脱稳，脱稳后的待处理污水进入絮凝区120微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向絮凝区120投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区150，未沉降悬浮物随着水流流入曝气区130，增氧完毕的未沉降悬浮物流入生态基区140与生态基220表面的硝化反硝化污泥及藻类进行反应、吸收，实现待处理污水脱氮除磷以及去除重金属。
从图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(d)可知，反应器对悬浮物的去除率可以达到平均值为85％；对COD去除率可以达到77.2％；对TN去除率可以达到69.3％；对总磷的去除率可以达到48.9％。其中出水SS、TP、COD、TN浓度符合淡水池塘养殖水排放要求(SC/T9101—2007)中的一级排放标准。
相比于传统技术，本发明的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器10有益效果如下：
(1)、本发明基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，利用藻类和细菌两类生物之间的生理功能协同作用来净化污水。藻类通过光合作用利用水中的CO2和N、P等营养物质，合成自身细胞物质并释放出O2；好氧细菌则利用水中O2对有机污染物进行分解、转化，产生CO2和N、P营养物质，维持藻类的生长繁殖，从而实现水体的生物净化。
(2)、本发明采用帘式生态基220填料，能将藻、菌俘获并包裹、镶嵌在填料中，形成一种生物床，相较于传统的生物填料，本发明的生物基组件处理效率可提高30％以上。此外，本发明增加了全光谱LED灯带230，强化藻类的光合作用。
(3)、本发明利用帘式生态基220填料的微生物高附着性能，通过合理的布水形式和特定的填料安装方式，使悬浮物有效的被填料捕捉或被截留沉淀，截留沉淀在生态基220填料表面的污泥还可以作为菌藻微生物生存的营养源，适合周期进水方式。
(4)、本反明将沉淀反应结合到菌藻共生反应中，占地面积少，沉淀区域本身结构紧密，不需要占用很大的面积就可以实现工艺优化处理。
(5)、本发明通过设置污泥回流装置400实现污泥循环，促进絮体形成，保障处理效率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，包括反应器本体、生态基组件以及曝气装置，所述反应器本体上设置有调节混合区、絮凝区、曝气区、生态基区以及污泥斗区，所述调节混合区、所述絮凝区、所述曝气区与所述生态基区依次相通，所述调节混合区内的污水能够溢流进入絮凝区，所述絮凝区用于对污水进行絮凝处理，所述曝气区位于所述絮凝区的下方，所述生态基区位于所述曝气区的右上方，所述生态基区设置有溢流口，所述生态基组件位于所述生态基区内，所述生态基组件用于供藻菌微生物吸附，所述污泥斗区位于所述曝气区的下方以用于收集沉淀的污泥，所述曝气装置与所述反应器本体连接以用于向所述曝气区曝气。
2.根据权利要求1所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括污泥回流装置，所述污泥回流装置的一端连通于所述污泥斗区的污泥出水口且另一端连通于所述调节混合区的污泥进水口；
和/或，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括三角堰布水器，所述三角堰布水器设置于所述调节混合区与所述絮凝区之间。
3.根据权利要求1所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括导流墙，所述导流墙设置于所述反应器本体内且连接所述应器本体的顶壁，所述导流墙由所述应器本体的顶壁朝向底壁延伸，所述导流墙将所述反应器本体内腔的上部分隔形成所述絮凝区与所述生态基区，所述反应器本体内腔的下部形成所述曝气区。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，所述生态基组件包括固定组件、生态基以及LED灯带，所述固定组件位于所述生态基区且连接于所述反应器本体的内壁，所述生态基包括帘式生态基和尼龙扎带，所述帘式生态基连接于所述固定组件，所述帘式生态基与竖直方向呈倾斜45°-60°设置，所述LED灯带固定于所述固定组件。
5.根据权利要求4所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，所述生态基的表面具有凹凸结构和/或孔洞结构，所述凹凸结构和/或孔洞结构用于供藻类吸附。
6.根据权利要求1-3、5任意一项所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，所述曝气装置包括鼓风机、曝气软管以及微纳米曝气头，所述鼓风机设置于所述反应器本体的外部，所述微纳米曝气头设置于所述曝气区内，所述微纳米曝气头通过所述曝气软管与所述鼓风机连接。
7.根据权利要求1-3、5任意一项所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，其特征在于，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括第一格栅网，所述第一格栅网设置于所述调节混合区内；
和/或，所述基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器还包括第二格栅网，所述第二格栅网设置于所述絮凝区内。
8.一种基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，其特征在于，使用根据权利要求1-7任意一项所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净反应器，包括如下步骤：
1)造粒
待处理污水进入调节混合区进行脱稳；脱稳后的待处理污水进入絮凝区进行微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向所述絮凝区投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区，未沉降悬浮物随着水流流入生态基区，待处理污水连续15～20天进水直至污泥斗区累积30cm以上的污泥层，表明造粒过程完成；
2)驯化富集及藻类挂膜培养
待处理污水进入反应器本体中，投放小球藻藻种和硝化反硝化细菌菌种，开启曝气装置，静水闷曝10～15天；观察反应器本体内部是否有绿色藻类生物出现，待有绿色藻类存在后进行反应器本体内的水质检测；当检测出水中水质指标氨氮去除率>90％，总氮去除率>85％，COD去除率>90％，TP去除率为>60％时，表明驯化富集和藻类挂膜培养成功；
3)反应器运行
待处理污水进入反应器本体中，待处理污水进入调节混合区进行脱稳，脱稳后的待处理污水进入絮凝区微涡流混凝反应形成脱稳胶体，向所述絮凝区投加絮凝剂发生絮凝作用，部分絮体结团沉降至污泥斗区，未沉降悬浮物随着水流流入曝气区，增氧完毕的未沉降悬浮物流入生态基区与生态基表面的硝化反硝化污泥及藻类进行反应、吸收，实现待处理污水脱氮除磷以及去除重金属。
9.根据权利要求8所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，其特征在于，还包括如下步骤：步骤3)中，待处理污水进入反应器本体后，开启污泥回流装置，所述污泥回流装置将所述污泥斗区的沉淀污泥循环至所述调节混合区内；
和/或，控制待处理污水进入反应器本体中的流速为3.0～5.0L/h；
和/或，所述絮凝剂为PAM，所述絮凝剂的浓度为1～3mg/L。
10.根据权利要求8-9任意一项所述的基于浅池沉淀原理的菌藻共生自净方法，其特征在于，步骤2)中，所述小球藻藻种投放浓度为1～1.5g/L，硝化反硝化细菌菌种每隔2天投加0.2～0.3g/L。
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