CN116375247A - 一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置 - Google Patents
一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置，所述装置包括生物滤池，所述生物滤池包括菌藻共生空间、气体分离膜空间和气体输送管道，所述菌藻共生空间包括水泥砖块，以及附载在所述水泥砖块上的菌藻微生物；所述气体分离膜空间包括气体分离膜，以及固定所述气体分离膜的网体；所述气体输送管道位于所述生物滤池的底部，所述气体输送管道设有若干通孔；所述通孔与所述廊道C相连通。该方法整体可以解决传统河道污水治理中碳源添加导致的木质素污染以及污染物质高效去除缺乏的瓶颈，具有较高的实用价值，整个装置占地面积小，处理成本低，运用稳定，具有较好的运用前景，值得进一步推广。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术，尤其是一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置。
背景技术
河道中水体涉及量大，在河道污水治理的过程中，针对于低碳氮比的河道水，一般需要添加碳源，可以定期地、一次性地投加，也可以采用缓释碳源。相比之下，缓释碳源的木质素释放含量速度慢，一旦安装后不便于人工干预，因此现有技术中存在关于含木质素微污染河道污水处理技术的难点。
目前，利用菌藻共生体系进行污水处理是一种新兴的污水处理技术。在光照条件下，藻类吸收细菌呼吸作用释放的CO2，通过光合作用合成自身生长繁殖所需的生物质，与此同时释放O2，而水体中细菌能够利用藻类光合作用释放的O2进行代谢活动，在一定程度上降低系统额外曝气能耗。此外，藻类具有高效的氮磷去除能力及较强的耐盐性，在提高污染物去除效率的同时还可以解决木质素废水处理时微生物耐盐性差的问题。
但是河道污水的特征是低碳氮比，因此在很多时候会添加碳源，进而保障微生物群落，进一步保证去除效率，但这一步骤会造成木质素污染。目前主要的困难有：(1)菌藻共生系统在构建后稳定性差，易受到外部水力负荷冲击。(2)木质素污染会对传统污水处理中的微生物群落造成影响，降低污染处理的效率。
因此处理开发一种氮磷去除率高、运行能耗低、工艺占地面积小的木质素废水处理工艺和装备，具有重要研究意义和广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中缓式碳源的木质素释放含量速度慢的问题，提供一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置。
本发明中，含木质素污染物的河道水体，是指城市密集区中经过前端污染后由于突发降水问题、污染处理不全面问题进入河道，进而造成河道的微污染水体，在经过传统的缓释碳源后造成一定程度的木质素微污染水体。微污染水体是相对纯净水体而言，其污染程度不高，但存在不及时处理则会造成污染源扩散的风险。
具体方案如下：
一种含木质素污染物的河道水体净化方法，将河道中污染水体，经泵牵引依次通过初次沉淀池、初次处理室、缓释碳源室、生物滤池，得到处理后的水体进入出水池，经过所述出水池重新返回所述河道；
所述初次沉淀池采用自然沉降方式，经过沉降的水体从所述初次沉淀池的顶部，溢流进入所述初次处理室；
所述初次处理室设有水泥块，水体以折流方式流经所述初次处理室，自所述初次处理室的顶部溢流进入所述缓释碳源室；
所述缓释碳源室设有木块，水体以折流方式流经所述缓释碳源室，自所述缓释碳源室的顶部溢流进入所述生物滤池；
所述生物滤池包括菌藻共生空间、气体分离膜空间和气体输送管道，所述菌藻共生空间包括水泥砖块，以及附载在所述水泥砖块上的菌藻微生物；所述气体分离膜空间包括气体分离膜，以及固定所述气体分离膜的网体；所述气体输送管道位于所述生物滤池的底部，所述气体输送管道设有若干通孔；
水体自所述生物滤池的底部进入所述生物滤池，裹挟所述气体输送管道中所述通孔释放的气体，依次穿越所述菌藻共生空间和所述气体分离膜空间，所述菌藻共生空间中的菌藻微生物对水体进行净化，所述气体分离膜空间中的所述气体分离膜对水体中的空气进行分离，为菌藻微生物提供O2和CO2。
进一步的，所述初次处理室的进水一侧设有廊道，水体自所述廊道以折流方式流经所述初次处理室，并经过所述水泥块后自所述初次处理室的顶部溢流进入所述缓释碳源室。
进一步的，所述缓释碳源的进水一侧设有廊道，水体自所述廊道以折流方式流经所述缓释碳源，并经过所述木块后自所述缓释碳源室的顶部溢流进入所述生物滤池。
进一步的，所述生物滤池中，所述菌藻共生空间位于所述生物滤的底部，所述水泥砖块堆砌形成镂空过滤空间，所述镂空过滤空间的底部设置进水通道，所述进水通道的底部预埋所述气体输送管道，所述气体输送管道的所述通孔与所述进水通道相连通。
进一步的，所述镂空过滤空间呈蜂窝结构。
进一步的，所述气体分离膜表面附着菌藻微生物，所述菌藻微生物包括硫化细菌和慢生根瘤菌。
本发明还保护一种河道水体净化的装置，包括：初次沉淀池、初次处理室、缓释碳源室、生物滤池和出水池；其中，
所述初次沉淀池的顶部设有进水口1#和出水口1#，所述出水口1#位于所述初次沉淀池顶部，所述出水口1#与所述初次处理室的进水口2#相连通；
所述初次处理室的顶部设置所述进水口2#，所述进水口2#与廊道A相连，从而使水体以折流方式流经所述初次处理室，所述初次处理室内设有水泥块，所述初次处理室的顶部设有出水口2#，所述出水口2#与所述缓释碳源室的进水口3#相连通；
所述缓释碳源室的顶部设置所述进水口3#，所述进水口3#与廊道B相连，从而使水体以折流方式流经所述缓释碳源室，所述缓释碳源室设有木块，所述缓释碳源室的顶部设有出水口3#，所述出水口3#与所述生物滤池的进水口4#相连通；
所述生物滤池的顶部设置所述进水口4#，所述进水口4#与廊道C相连，从而使水体以折流方式流经所述生物滤池，所述生物滤池包括菌藻共生空间、气体分离膜空间和气体输送管道，所述菌藻共生空间包括水泥砖块，以及附载在所述水泥砖块上的菌藻微生物；所述气体分离膜空间包括气体分离膜，以及固定所述气体分离膜的网体；所述气体输送管道位于所述生物滤池的底部，所述气体输送管道设有若干通孔；所述通孔与所述廊道C相连通。
进一步的，所述生物滤池中，所述菌藻共生空间位于所述生物滤的底部，所述水泥砖块堆砌形成镂空过滤空间，所述镂空过滤空间的底部设置进水通道，所述进水通道与所述廊道C相连接。
进一步的，所述镂空过滤空间呈蜂窝结构。
有益效果：
针对于传统的河道水质低碳氮比引进缓释碳源造成的木质素污染问题，本发明的处理效果高效、绿色、低能耗，值得进行推广发展，其中菌藻共生体系耦合生物滤池工艺的入库河流水体强化处置可以进行组合搭配治理含木质素污染的水体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例1提供的河道水体净化的装置结构示意图；
图2是本发明一个实施例1提供的生物滤池的装置结构示意图；
图3是本发明一个实施例2提供的系统氨氮进出水浓度变化图；
图4是本发明一个实施例2提供的系统硝酸盐氮进出水浓度变化图；
图5是本发明一个实施例2提供的系统总氮进出水浓度变化图；
图6是本发明一个实施例2提供的系统总磷进出水浓度变化图；
图7是本发明一个实施例2提供的系统COD变化情况图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
实施例1
如图1所示，河道水体净化的装置包括：初次沉淀池、初次处理室、缓释碳源室、生物滤池和出水池；其中，
所述初次沉淀池的顶部设有进水口1#和出水口1#，所述出水口1#位于所述初次沉淀池顶部，所述出水口1#与所述初次处理室的进水口2#相连通；
所述初次处理室的顶部设置所述进水口2#，所述进水口2#与廊道A相连，从而使水体以折流方式流经所述初次处理室，所述初次处理室内设有水泥块，所述初次处理室的顶部设有出水口2#，所述出水口2#与所述缓释碳源室的进水口3#相连通；
所述缓释碳源室的顶部设置所述进水口3#，所述进水口3#与廊道B相连，从而使水体以折流方式流经所述缓释碳源室，所述缓释碳源室设有木块，所述缓释碳源室的顶部设有出水口3#，所述出水口3#与所述生物滤池的进水口4#相连通；所述生物滤池的顶部设置所述进水口4#，所述进水口4#与廊道C相连，从而使水体以折流方式流经所述生物滤池。
所述生物滤池的具体结构参见图2，包括菌藻共生空间、气体分离膜空间和气体输送管道，所述菌藻共生空间包括水泥砖块，以及附载在所述水泥砖块上的菌藻微生物；所述气体分离膜空间包括气体分离膜，以及固定所述气体分离膜的网体；所述气体输送管道位于所述生物滤池的底部，所述气体输送管道设有若干通孔；所述通孔与所述廊道C相连通。
上述装置的工作原理如下：将河道中污染水体，经泵牵引依次通过初次沉淀池、初次处理室、缓释碳源室、生物滤池，得到处理后的水体进入出水池，经过所述出水池重新返回所述河道；
所述初次沉淀池采用自然沉降方式，经过沉降的水体从所述初次沉淀池的顶部，溢流进入所述初次处理室；
所述初次处理室中，水体以折流方式流经所述初次处理室，自所述初次处理室的顶部溢流进入所述缓释碳源室；
所述缓释碳源室中，水体以折流方式流经所述缓释碳源室，自所述缓释碳源室的顶部溢流进入所述生物滤池；
水体自所述生物滤池的底部进入所述生物滤池，裹挟所述气体输送管道中所述通孔释放的气体，依次穿越所述菌藻共生空间和所述气体分离膜空间，所述菌藻共生空间中的菌藻微生物对水体进行净化，所述气体分离膜空间中的所述气体分离膜对水体中的空气进行分离，为菌藻微生物提供O2和CO2。
整个装置顶部为透明材质组成，便于光源照射到生物滤池内，光源优选为太阳光，可以均匀照射菌藻微生物区域。
所述生物滤池区域为进行废水处理的场所，也是核心部件之一。气体输送管道用于向反应装置内输送O2和CO2的混合气体，供微藻和反应器内的微生物生长繁殖使用。微藻作为初级生产者，可以吸收木质素废水中的无机碳以及从气体分离膜中扩散至液相主体的CO2进行光合作用，并产生O2为水体中的细菌提供氧源，细菌通过分解木质素废水中的有机物产生无机氨、磷和CO2为微藻提供无机盐，如此循环，构建菌藻共生关系，强化污染物去除效率。
此外，气体分离膜也可以作为微生物附着载体，在CO2以及光源的吸引作用下，“菌藻共生体”将趋向附着生长在水泥砖块的外表面形成菌藻共生生物膜，生物膜的形成利于污染物去除以及避免藻体流失而导致二次污染。
上述方法相较于传统的活性污泥中微生物处理方式，藻类盐度耐受性强，能在木质素环境中维持稳定的结构，克服了传统河道水治理工程中的缺点。因此，进入生物滤池的木质素微污染废水会在菌藻共生生物膜、悬浮态菌藻以及共同作用下完成脱氮除磷过程。
实施例2
采用实施例1中装置进行河道微污染水体处理，选择厦门市某片区城市污水处理后流经的河道，在河道中布设装置后进行运作，采用高压旋涡喷射泵将河道水打入初次沉淀池，经过沉淀后再通过潜水泵进入主体设备中，经过主题设备处理后进入出水池，最后回到河道中。
运用一段时间后，对专利装置中菌藻共生系统的微生物群落进行分析，找到该系统中的优势菌种(数量≥2％)如下：硫化细菌Thiobacillus，占比为0.0260161907(2.6％)；慢生根瘤菌Bradyrhizobium，占比为0.0345814554542(3.5％)。可见：
上述装置实现城市区域微污染治理，在低碳、低能耗的情况下，菌藻共生系统发展良好，优势菌种数量显著，可以保证各类污染物质的去除效果。其中，
菌藻共生系统中的优势菌种硫化细菌(Thiobacillus)，在其氧化作用提供了藻类植物可利用的硫酸态硫素营养，为城市区域硫元素的去除发挥较大的作用。
菌藻共生系统中的优势菌种慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)，可以吸收缓式碳源产生的碳水化合物作为碳源，具有固氮的作用。
因此，该装置在一定程度上可以降低缓释碳源添加造成的木质素污染。
在装置维持正常运行的情况下，各污染物质去除效果见图3-图7。从图3-图7可以看到，装置正常运行一年，系统整体上对NO3-N、NH4-N、TN和TP的去除效果稳定，各类物质的处理效果比较为：NH4-N＞TP＞TN＞NO3-N，基本上达成了对河道微污染中氮磷污染物质的去除预期。
该装置整体上在夏季的去除效率高于其他的季节，整体上在各个季节的污染物质都可以得到降解处理，包括氨氮(图3)、硝酸盐氮(图4)、总氮(图5)、总磷(图6)。
结合图7可以推测，缓释碳源室会释放出木质素污染，以COD作为代表，夏季B室的芽孢杆菌抑制木质素污染贡献较少，主要依靠脱氮除磷段的芽孢杆菌进行处理。进入秋季后，缓释碳源室中的芽孢杆菌在抑制木质素污染上有更高的贡献度，因此在秋季呈现显著的COD下降趋势。需要说明的是，缓释碳源室中的芽孢杆菌主要来源于自然选择条件。在装置运行一段时间后通过初步的分析，发现在自然状态下，芽孢杆菌是优势菌种，进一步的研究表明枯草芽孢杆菌对木质素的去除效果良好，且枯草芽孢杆菌作为芽孢杆菌中重要一种，因此对枯草芽孢杆菌进行培育后，移植至装置内，以进一步提高处理效果。
整体来看，比较进出水浓度变化，装置系统对木质素抑制效果良好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种含木质素污染物的河道水体净化方法，其特征在于：将河道中污染水体，经泵牵引依次通过初次沉淀池、初次处理室、缓释碳源室、生物滤池，得到处理后的水体进入出水池，经过所述出水池重新返回所述河道；
所述初次沉淀池采用自然沉降方式，经过沉降的水体从所述初次沉淀池的顶部，溢流进入所述初次处理室；
所述初次处理室设有水泥块，水体以折流方式流经所述初次处理室，自所述初次处理室的顶部溢流进入所述缓释碳源室；
所述缓释碳源室设有木块，水体以折流方式流经所述缓释碳源室，自所述缓释碳源室的顶部溢流进入所述生物滤池；
所述生物滤池包括菌藻共生空间、气体分离膜空间和气体输送管道，所述菌藻共生空间包括水泥砖块，以及附载在所述水泥砖块上的菌藻微生物；所述气体分离膜空间包括气体分离膜，以及固定所述气体分离膜的网体；所述气体输送管道位于所述生物滤池的底部，所述气体输送管道设有若干通孔；
水体自所述生物滤池的底部进入所述生物滤池，裹挟所述气体输送管道中所述通孔释放的气体，依次穿越所述菌藻共生空间和所述气体分离膜空间，所述菌藻共生空间中的菌藻微生物对水体进行净化，所述气体分离膜空间中的所述气体分离膜对水体中的空气进行分离，为菌藻微生物提供O2和CO2。
2.根据权利要求1所述含木质素污染物的河道水体净化方法，其特征在于：所述初次处理室的进水一侧设有廊道，水体自所述廊道以折流方式流经所述初次处理室，并经过所述水泥块后自所述初次处理室的顶部溢流进入所述缓释碳源室。
3.根据权利要求1所述含木质素污染物的河道水体净化方法，其特征在于：所述缓释碳源的进水一侧设有廊道，水体自所述廊道以折流方式流经所述缓释碳源，并经过所述木块后自所述缓释碳源室的顶部溢流进入所述生物滤池。
4.根据权利要求1-3任一项所述含木质素污染物的河道水体净化方法，其特征在于：所述生物滤池中，所述菌藻共生空间位于所述生物滤的底部，所述水泥砖块堆砌形成镂空过滤空间，所述镂空过滤空间的底部设置进水通道，所述进水通道的底部预埋所述气体输送管道，所述气体输送管道的所述通孔与所述进水通道相连通。
5.根据权利要求4所述含木质素污染物的河道水体净化方法，其特征在于：所述镂空过滤空间呈蜂窝结构。
6.根据权利要求4所述含木质素污染物的河道水体净化方法，其特征在于：所述气体分离膜表面附着菌藻微生物，所述菌藻微生物包括硫化细菌和慢生根瘤菌。
7.一种河道水体净化的装置，运用权利要求1-6任一项所述方法，其特征在于：包括：初次沉淀池、初次处理室、缓释碳源室、生物滤池和出水池；其中，
所述初次沉淀池的顶部设有进水口1#和出水口1#，所述出水口1#位于所述初次沉淀池顶部，所述出水口1#与所述初次处理室的进水口2#相连通；
所述初次处理室的顶部设置所述进水口2#，所述进水口2#与廊道A相连，从而使水体以折流方式流经所述初次处理室，所述初次处理室内设有水泥块，所述初次处理室的顶部设有出水口2#，所述出水口2#与所述缓释碳源室的进水口3#相连通；
所述缓释碳源室的顶部设置所述进水口3#，所述进水口3#与廊道B相连，从而使水体以折流方式流经所述缓释碳源室，所述缓释碳源室设有木块，所述缓释碳源室的顶部设有出水口3#，所述出水口3#与所述生物滤池的进水口4#相连通；
所述生物滤池的顶部设置所述进水口4#，所述进水口4#与廊道C相连，从而使水体以折流方式流经所述生物滤池，所述生物滤池包括菌藻共生空间、气体分离膜空间和气体输送管道，所述菌藻共生空间包括水泥砖块，以及附载在所述水泥砖块上的菌藻微生物；所述气体分离膜空间包括气体分离膜，以及固定所述气体分离膜的网体；所述气体输送管道位于所述生物滤池的底部，所述气体输送管道设有若干通孔；所述通孔与所述廊道C相连通。
8.根据权利要求7所述河道水体净化的装置，其特征在于：所述生物滤池中，所述菌藻共生空间位于所述生物滤的底部，所述水泥砖块堆砌形成镂空过滤空间，所述镂空过滤空间的底部设置进水通道，所述进水通道与所述廊道C相连接。
9.根据权利要求8所述河道水体净化的装置，其特征在于：所述镂空过滤空间呈蜂窝结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310115694.2A CN116375247A (zh) | 2023-02-15 | 2023-02-15 | 一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310115694.2A CN116375247A (zh) | 2023-02-15 | 2023-02-15 | 一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置 |
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| CN116375247A true CN116375247A (zh) | 2023-07-04 |
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| CN202310115694.2A Pending CN116375247A (zh) | 2023-02-15 | 2023-02-15 | 一种含木质素污染物的河道水体净化方法及河道水体净化的装置 |
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2023
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