CN220845746U - 一种生化过滤一体化河道水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种生化过滤一体化河道水处理装置，其特征是，包括依次密排的过滤单元、固定微生物载体单元、第二生化处理单元；第一单元即固定微生物载体单元包括一通过水流的框内密集分布固定微生物载体球；水处理固定微生物载体球，镂空的球状壳体以及球状壳体内置的丝团簇，其中球状壳体的直径为18‑120mm；丝团簇直径为17‑110mm；丝团簇是通过高分子材料丝压制而成，尤其是中心比较紧实，制备成团簇是扁平丝，丝的横截面积的长度与宽度分别为0.8‑2.5mm和0.2‑0.8mm。本实用新型装置简明，制备成本低，可以组合与方便调节各单元(水处理固定微生物载体悬浮球)的密度以及微生物的种类，用于对河水尤其是有流动性的黑臭水体治理。

Description

一种生化过滤一体化河道水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种生化过滤水处理装置，尤其是河道水处理装置。

背景技术

随着现代社会的发展，污水量越来越大，处理污水需要耗费能源、人力，而且是一项长久的工程，现有的污水处理装置具有成本高，工艺复杂，治理效果不好等缺陷。需要涉及一种维护成本低，自动化程度高，效果好的污水处理装置。

城市(城镇)的污染河道水处理是一个目前申请人遇到的难题，污染河道水主要是生活废水的BOD和COD量大的影响，这种水有一定的流量，但也可能静止多日，排水不畅更易受到环境的污染影响，如果不经过良好的治理，则对环境和对人们的观感很负面，这种废水用生化处理是效果最好的。

CN201510959669-一种原位生物生态水净化的方法及设备，包括过滤、生物处理和复氧，所述方法使用一个喷泉装置，包括水泵、微生物滤箱和喷头，其中微生物滤箱一侧设置进水口另一侧设置出水口，所述水泵一端与微生物滤箱的出水口连接，另一端与喷头连接，所述微生物滤箱内设置微生物滤层，微生物滤层内填充多孔载体，其中所述方法包括以下步骤：过滤，通过水泵带动处理区的水以折流的形式通过微生物滤层中的多孔载体，至出水口，生物处理，处理区的水以折流的形式通过微生物滤层中的多孔载体时，在多孔载体上形成生物膜，水中的污染物质在生物膜的作用下得以去除；复氧，从出水口流出的水通过水泵带动从喷头向空气中喷散开，溶解大气中的氧，复氧后的水继续落回处理区中，再次经过所述过滤、生物处理步骤循环往复。

CN201611115308.6是本申请给出的一种清水滤墙，包括浮体、填料框架、桩体、曝气模块和太阳能光电板，所述浮体的下端连接填料框架，桩体将浮体和填料框架固定在水体中；所述的填料框架内装有一定量的填料；所述的浮体上设有曝气机和控制系统，在填料框架的下端设有曝气头，前述曝气头的进气口与曝气机的出气口，所述的控制系统控制曝气机的工作，通过曝气为填料框架内的填料进行人工增氧，有助于自然水体中的微生物生长和附着；在所述浮体的顶部设有太阳能光电板，所述的太阳能光电板将太阳能转化为电能，为清水滤墙中的曝气系统供电，曝气为填料框架内的填料人工增氧，有助于自然水体内的微生物生长和附着以及形成微电解回路。所述清水滤墙由若干个并排的浮体及填料框架组成。所述的填料框架为仓储框架结构形式，有一定间距的孔距；填料载体孔隙率为75～98％，孔径为1～5mm，比表面积为10～35㎡/g；所述的填料载体为高分子有机材料(聚乙烯或聚氨酯)和铁碳材料的复合材料，该填料可以为微生物的附着生长提供巨大的表面积，同时还具有良好的传质性能，还可以形成微电解回路，形成一种内部电解反应。

现有技术中挂膜载体MBBR悬浮填料在好氧生物流化床工艺中有所应用，采用立体空心填料为好氧生物载体，填料(可采用PE、PP等材料注塑制备)为中空结构，正常运行进，填料悬浮在水中。一般被认为填料内部生长厌氧茵，产生反硝化作用可以脱氮；外部生长好氧茵，去除有机物，整个处理过程中同时存在硝化与反硝化过程。但实际上MBBR悬浮填料中空结构的表面积不大，能容纳厌氧微生物的环境并不好，影响到应用。有报导采用火山颗粒、陶瓷材料等MBBR悬浮填料的，填料材料易散失。还有用生物挂膜的污水处理工艺的填料要求表面积大，中空，比重大于水，如BAF工艺。还有孔板波纹填料，利用PE制备的波纹板，甚至制备成蜂窝系统；也有单独的可浮填料污水处理工艺，分为；活性污泥法、生物膜法两大类。

活性污泥法不用挂膜；生物膜法需要挂弹性填料。挂弹性填料的目的，让微生物有生存的载体。但活性污泥法工艺复杂管理困难，会产生大量污泥并有嗅味，能耗高人工投入大，所以活性污泥法不能用于黑臭水体的治理中；活性污泥法还有一问题是微生物的种类参与品种大到几百种及量大，针对性微生物相对量少；复合载体固定微生物是能够通过筛选的几十种针对笥微生物进行驯化，通过吸附及共价结合、包埋等手段使得高密度微生物母体长久睡眠于载体中，包括分解氨氮、分解硫化氢、分解大分子有机化学品的等微生物以及其它好氧及分解COD、BOD的微生物，每毫升可以达到亿个微生物以上，使用时间可以达到数年(相同类型的污水处理)。降低了能耗，不产生污泥、不产生臭味。

微生物固定填料是以沸石为载体，并在载体中加入复合微生物菌剂而形成。根据查询相关公开信息显示，微生物固定填料是一种高效的，微生物与载体表面输送物质结合固定的过程实现，填料是是微生物赖以栖息的场所和生长的载体，针对现有技术中的微生物固定填料的放置容器结构简单的问题，因此，微生物固定填料是以沸石为载体，并在载体中加入复合微生物菌剂而形成。

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选定的载体上，使其高度密集并保持生物活性，则在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。这种技术应用于微生物发酵、废水处理等，有利于提高生物反应器内微生物的浓度，有利于微生物抵抗不利环境的影响，有利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间。

现在普遍采用的微生物技术方法有：通过曝气、增氧激活水中的微生物。

河臭河道水体治理的有工程物理法：控源、截流、纳管→污水处理厂

机械清淤→污泥干化、焚烧或治肥，净水冲洗河湖，自然护坡及景观照明

自然修复法：种植沉水、挺水植物、浮岛、湿地，养殖水生动物、鱼、虾、螺；培养微生物；曝气、增氧。

本申请人主要着重于河道黑臭水体治理，需要提出并应用更有意义的固定微生物载体；虽然CN202011121178-一种基于芽孢杆菌的污水脱氮工艺，硝化-反硝化是目前控制水体TN的主要措施，但是普遍存在处理效率不高的问题。功能微生物的选择是决定生物脱氮效率的主要因素。目前，硝化与反硝化工艺分别依靠两类菌群，即硝化菌群与反硝化菌群。这两类菌群的是在长期的厌氧/好氧环境中逐渐形成的，在污水处理作业中也会根据工作环节而投加相应的菌群。芽孢杆菌是一种兼性微生物，广泛存在于环境中。其在有氧条件下可对NH^3-N进行氧化，在厌氧环境中反硝化可去除NO^3--N，最终降低水体TN。提供一种基于芽孢杆菌的污水脱氮工艺，利用芽孢杆菌自身在不同氧含量环境下的生理特性，实现污水的硝化反硝化脱氮，减少工艺环节衔接过程中O₂对反硝化过程的影响。

实用新型内容

本实用新型目的是，提出一种对于河道黑臭水体治理的多单元组合的处理装置，尤其是充分利用水处理固定微生物载体，能同时提供好氧与厌氧的环境(水中)的充分生化处理的单元，充填于整体的大容器内使水流过，并加上过滤和第二生化处理单元和植生单元。

本实用新型的技术方案是，一种生化过滤一体化河道水处理装置，包括依次密排的过滤单元、第一单元即固定微生物载体单元、第二生化处理单元；作为改进，可以第二生化处理单元后再添加附有植物浮岛单元。

第一单元即固定微生物载体单元包括一通过水流的框内密集分布固定微生物载体球；水处理固定微生物载体球，镂空的球状壳体以及球状壳体内置的丝团簇，其中球状壳体的直径为18-120mm；丝团簇直径为17-110mm；丝团簇是通过高分子材料丝压制而成，尤其是中心比较紧实，制备成团簇是扁平丝，丝的横截面积的长度与宽度分别为0.8-2.5mm和0.2-0.8mm。一只30mm球状壳体的固定微生物载体，表面积可以达到数平方米以上，每只固定微生物载体球均能提供良好的厌氧及好氧环境，尤其经接种微生物后可以针对各类水质的处理给出不同的微生物菌落(尤其是微生物采用必要的优势土生菌落)。

使用时将过滤单元对准水流进来的方向，先过滤再进行固定微生物载体单元、第二生化处理单元的处理；第二生化处理单元内部是挂膜或再固定微生物载体球的组合，第二生化处理单元的底部设有曝气装置；填料可以为第一单元相同的固定微生物载体球或挂丝填料或蜂窝填料载体，尤其是后二者好氧效果更好。

本实用新型的机理，过滤单元，固定微生物载体单元(第一生化单元)中的高分子丝簇填料是是微生物赖以栖息的场所和生长的载体，针对现有技术中的微生物固定填料在使用上的不足，也能够放置在容器内，也能成为一个结构更简单的个个单独体，本实用新型组合使用的效果更好，在使用上极为方便可靠，中心的好氧微生物可以优势的生长。本实用新型的固定微生物载体利用镂空的球状壳体可以在曝气等有水流的条件下翻滚，厌氧及好氧环境更能充分体现于本实用新型；而丝簇填料较外部是好氧(第二生化处理单元在水体中曝气在好氧环境时，挂丝填料或蜂窝填料更好)，而丝簇填料的内部及在非曝气时厌氧微生物的生长环境更好，两类微生物可在本实用新型中竟合生长(当然外界环境有一定的变化更好)。参考纤维的比表面积可以达到1～1.5m²·10g以上，重量可以达到10-15g(以30mm直径可以包裹的纤维球体),尤其是可以负载好氧、厌氧和间氧三种微生物，也能适用于厌氧、间氧及好氧处理。

采用的水处理固定微生物载体，镂空的球状壳体以及球状壳体内置的丝团簇，其中球状壳体的直径为18-60mm；丝团簇直径为17-59mm；丝团簇是通过高分子材料丝压制而成，尤其是中心比较紧实，制备成团簇是扁平丝，丝的横截面积的长度与宽度分别为0.8-2.5mm和0.2-0.8mm。一只30mm球状壳体的固定微生物载体，表面积可以达到1平方米以上，每只固定微生物载体球均能提供良好的厌氧及好氧环境，经接种微生物后。

所述水处理固定微生物载体，针对现有载体固定技术的不足：容易将多种特定选配的优势微生物“母体”固定“睡眠”与一个载体内，能同时提供好氧与厌氧的环境(水中)，在使用中可以单独成为一个个固定微生物载体的个体，也可以是充填于整体的大容器内使水流过。

从技术角度来讲，就是通过载体的优势微生物，消除水体中的富营养物质，构建水体自然自然系统，达到能够完全分解各种新增污染物质，平和水体额自净能力。微生物是所有农业生产体系污染物的较终分解者：截污纳管、机械清淤、净水冲洗都是以污染物转移为结果的。

水生动植物法也是将水体中的污染物转移到植物和动物体内,只有通过收获,才能将农业生产体系物转移出水体。通过截污纳管进入污水处理厂的污水和收获的水生动植物以及机械清淤的污泥较终要靠微空物分解成为CO2、水、氮气,从而达到农业生产体系物的最终分解。

本实用新型可以基于本申请人的芽孢杆菌的污水脱氮工艺，依靠硝化菌群实现硝化反应，及通过反硝化菌群进行反硝化反应。传统硝化-反硝化是目前控制水体TN的主要措施，功能微生物的选择是决定生物脱氮效率的主要因素。硝化与反硝化工艺分别依靠两类菌群，即硝化菌群与反硝化菌群。这两类菌群的是在长期的厌氧/好氧环境中逐渐形成的，在污水处理作业中也会根据工作环节而投加相应的菌群。在实际的生物脱氮过程中，前端好氧硝化池的水会带有大量的O2进入后段反硝化池，带入的O₂即便在短时间内亦会对反硝化菌产生抑制作用，造成反硝化过程不稳定，导致反硝化效率降低。芽孢杆菌是一种兼性微生物，广泛存在于环境中。其在有氧条件下可对NH^3-N进行氧化，在厌氧环境中反硝化可去除NO^3--N，最终降低水体TN。提供一种基于芽孢杆菌的污水脱氮工艺，利用芽孢杆菌自身在不同氧含量环境下的生理特性，实现污水的硝化反硝化脱氮，减少工艺环节衔接过程中O₂对反硝化过程的影响；本实用新型提供水处理固定微生物载体对有用微生物的生长极为有利。

有益效果：本实用新型装置简明，制备成本低，可以组合与方便调节各单元(水处理固定微生物载体悬浮球)的密度以及微生物的种类，用于对河水尤其是有流动性的黑臭水体治理，固定微生物载体悬浮球可能用的菌种主要包括：分解COD、BOD的微生物。分解氨氮的微生物。分解硫化氢等防止臭味产生的微生物。分解污泥的微生物。可在水中聚集氧气的微生物。可分解大分子农业生产体系物的微生物。可富集磷的微生物。固定微生物载体悬浮球的框是一个大型金属或高分子材料的框，能较大的降低了水体治理的能耗。简化了水体治理的工艺。提高了处理效率和处理结果。可以生物降解河道底部农业生产体系污泥，不需要清淤。基本不需要添加化学药剂和生物药剂，没有二次污染。是一种低碳绿色技术。同时兼有截留悬浮物的作用。广泛适用于生活污水等，尤其是河道水的净化与处理。可以适用于不同于处理对象，如水流较大时固定微生物载体球堆出的体积更大；如可以针对水流的污染物接种培养不同的微生物种类。

本实用新型可直接用于处理COD达2000的污染河水，能长期有效：载体内的微生物母体受到了保护，可持续释放微生物，避免衰减，使用年限长。反应速度快：短时间内，微生物就可直接工作；广谱：可降解从结构简单的污染物至结构复杂的酚类、烃类、酮类及杂环、多环类物质、氨氮等。运行稳定：有较强的耐受有毒物质和负荷变化的冲击能力，确保系统等的安全性和稳定性。通过本装置的高效填料，能够流化床式的进行治理,附着和增加微生物的数量。用于接放特种优势微生物,提高微生物质量和密度。自然界水体的污染物，较终都是通过微生物进行分解和转化进入自然循环的，生物、自然治理具有无二次污染、回归自然、绿色环保的优势，是各国业界大力推荐的治理路线。载体固定微生物用于流体推流技术治理黑臭河道水体的显著优势，克服了传统微生物治理黑臭水体的难点。提高了治理黑臭水体的治理速度和质量。不需要高清淤就可以清除底泥,测底治理河湖。不怕流失,可应用在流动的和大面积水体中。运营管理成本低。避免“表面”工程，完全还清于水体，与水生动植物结合效果更佳。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型应用的固定微生物载体的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的生化过滤一体化河道水处理装置：填料为许多个水处理固定微生物载体悬浮球，且能浮动处理水流，每个水处理固定微生物载体悬浮球均可以PE、PP等制备。第一单元不进行曝气，第二单元进行间歇曝气，水处理固定微生物载体悬浮球表面会形成好氧或间氧区域，而填料小块内部由于微生物膜的大量附着、包裹，形成兼氧和厌氧区。填料表面的好氧区域形成硝化微生物菌群，而内部的兼氧和厌氧区，则形成反硝化菌群的生长，从而使填料区内形成完整的硝化反硝化等氮转化功能菌群，实现在同一个反应区内同步进行硝化反硝化。

本实用新型主要针对流速较缓的水体。针对目的为去除浊度、提升水体透明度的水体，主要依靠过滤加好氧为主的二级生化处理单元的结构，过滤单元为聚丙烯蜂窝的结构，也可以采用大孔或细孔滤网，根据河道浮体废弃物的情况而定，细孔滤网可以对对水体颗粒态物质的过滤、截留。另外，由于水处理固定微生物载体悬浮球上土著微生物等附着，也包括采用本申请在先专利申请的微生物，能进一步降低水体中BOD、COD、浊度等。针对主要目的为去除水体营养盐，同时降低浊度、提升水体透明度的水体，本实用新型接种的微生物种类主要包括氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、产酸菌等，用于降解有机物。同时，第二级生化处理单元采用间歇曝气的运行方式，实现同步硝化反硝化，从而去除氨氮、总氮、总磷有机物等。本实用新型具有降解水体污染物的作用之外，还能够直接过滤、截留颗粒态的无机及有机污染物，降低水体浊度，提升水体透明度。

水处理固定微生物载体悬浮球的球状壳体是网状塑料枝闭合成球状壳体，可以是稀疏的经线与纬线形成；孔的大小不限，只要将丝团簇包住就行，网状塑料枝构成球状时类同图1所示，球状壳体内置的丝团簇，其中球状壳体的直径为18-60mm；40-55更好，如50mm是本实用新型的选择；丝团簇的直径尤其为35-50mm，丝团簇外周部分较为松散，中心部分比较紧致(通过球壳模具二次压制，第一次压制中心部分比较紧致的芯25mm左右，第二次压制丝团簇的中心的外层，二者的视密度差30％以上)；丝团簇的丝与网壳均采用PE制备，其材料的密度低于0.98，一般为0.92左右，因此制品是浮于水中的，丝团簇是通过高分子材料丝压制成球状而成(通过球壳模具)，尤其是中心比较紧实，制备成团簇是扁平丝或圆丝或截面为工字型、T字型的细丝，细丝的横截面积的长度与宽度分别为0.8-2.5mm和0.2-0.8mm。构成镂空的球状壳体每根塑料枝是型材挤出而成，每根塑料枝的横截面为工字型、T字型，亦留有微生物生长的间隙或角落。

本实用新型制品经接种微生物簇(可采用本申请人的在先申请专利的微生物)后经废水中培殖增殖后，可以在水中半浮动，在水流中滚动及在曝气时球动均有利于微生物与废水的均匀作用。经曝气作用的丝团簇的外周是生长好氧性微生物，中间层间氧性微生物利于生长，而内芯为厌氧性微生物；一只30mm球状壳体的固定微生物载体，表面积可以达到1平方米以上，每只固定微生物载体球均能提供良好的厌氧及好氧环境，经接种微生物。本实用新型在制备成装置时可以曝气、增氧，处理后河水可以种植沉水、挺水植物，形成浮岛等，可养殖水生动物、鱼、虾、螺等。

镂空的球状壳体另一种结构是：球状壳体为两个半球状壳体合并成一个球壳，直径为60mm是本实用新型的选择，在球壳上均匀钻孔，钻孔的孔直径为15mm以上，尤其是15mm-25mm。第一单元生化处理单元是一个水处理固定微生物载体悬浮球，设有一个过滤水流的框，框的孔径小于固定微生物载体球的直径，金属或塑料制备成框均可，框内密集分布的固定微生物载体球，固定微生物载体球堆出的体积为框内总体积的20-35％。水流较大时固定微生物载体球堆出的体积更大。

第二生化处理单元是挂膜好氧与水处理固定微生物载体的结合，用生物挂膜(挂丝填料或蜂窝填料更好，好氧微生物占优势)的污水处理工艺，可以保证好氧处理工艺；维护成本低、使用效果好，沉淀消耗掉水中的部分污染物，从而实现水体的治理。曝气系统提升水体溶氧，促进好氧微生物生长和附着及处理活性。

过滤单元、第一、第二生化系统的框本身为浮体(框浮体采用泡沫或中空塑料体)、或泡沫或中空塑料体与框条固定，浮体的设置是使整个框顶能浮在水面，不需要设桩体，可以绳索相对固定在河道的某处，第二生化系统底部设有包括曝气头和气泵的曝气装置和控制系统，可另设有太阳能光电板，为曝气装置供电；所述的框为矩形构建的框架结构形式，有一定间距的孔距。

污染水体的水首先通过物理过滤，经第一和第二生化处理单元的处理；第二生化处理单元载体能自身挂膜，微生物吸收消耗掉水中的部分污染物，从而实现水体的治理；曝气系统是给水体中增加溶解氧，促进微生物生长和附着。

第二生化单元后接本申请人的CN201910598070.4一种基于生态芯湿地的水处理系统(绿植可以采用)也是一个好的选择。本装置用于城市河道水源不稳定、流速慢或者静止的特点，机械清淤不完全，平时的雨污及面源污染进入河道，也要造成水体的重新变化时的治理。过滤加生物处理是污水、黑臭水体治理的目标。达到河道水体长久清澈透明、没有臭味、适合水生植物的生长。通过载体的优势微生物，消除水体中的富营养物质，构建水体自然系统，达到能够完全分解各种新增污染物质，平和水体额自净能力。微生物是所有农业生活体系污染物的最终分解者：截污纳管、机械清淤、净水冲洗都是以污染物转移为结果的。水生动植物法也是将水体中的污染物转移到植物和动物体内,只有通过收获,才能将农业生产体系物转移出水体。

通过截污纳管进入污水处理厂的污水和收获的水生动植物以及机械清淤的污泥最终要靠微空物分解成为CO2、水、氮气,从而达到农业生产体系物的分解。

放置各种填料,附着和增加微生物的数量。接放特种优势微生物,提高微生物质量和密度。通过曝气增氧、放置各种填料来增加微生物的密度是有限的,自然水体中的微生物普遍工作效率低,造成了水体黑臭去除缓慢、不明显。而特种优势微生物的投加,效果虽然不措,但无法控制微生物衰減,需要长期不断授加。无法控制内源污染和面源污染的冲击,较络造成"打水漂″工程。对微生物的流失无法控制,对大面积水域和流动水体无法采用。微生物种群単一，无法同时解决底泥、氨氮、臭味等黑臭水体问题。黑臭河道的生物、自然治理中，自然界水体的污染物，最终都是通过微生物进行分解和转化进入自然循环的，生物、自然治理具有无二次污染、回归自然、绿色环保的优势，是各国业界大力推荐的治理路线。

载体固定微生物流体技术治理黑臭河道水体的显著优势，克服了传统微生物治理黑臭水体的难点。提高了治理黑臭水体的治理速度和质量。不需要高清淤就可以清除底泥,治理河湖。微生物不会流失,可应用在流动的和大面积水体中。运营管理成本低。避免“表面”工程，完全还清于水体，与水生动植物结合效果更佳。应用于无法截污纳管、无法机械清淤、无法种植水生植物和无法撒菌的流动水体项目；面源污染收集处理，初期雨水集中处理和重污染支流筑坝处理应用本实用新型装置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生化过滤一体化河道水处理装置，其特征是，包括依次密排的过滤单元、固定微生物载体单元、第二生化处理单元；第一单元即固定微生物载体单元包括一通过水流的框内密集分布固定微生物载体球；水处理固定微生物载体球，镂空的球状壳体以及球状壳体内置的丝团簇，其中球状壳体的直径为18-120mm；丝团簇直径为17-110mm；丝团簇是通过高分子材料丝压制而成，扁平丝制备成团簇，丝的横截面积的长度与宽度分别为0.8-2.5mm和0.2-0.8mm。

2.根据权利要求1所述的生化过滤一体化河道水处理装置，其特征是，第二生化处理单元的下部设有曝气装置。

3.根据权利要求2所述的生化过滤一体化河道水处理装置，其特征是，第二生化处理单元内部采用挂丝填料或蜂窝填料。

4.根据权利要求1所述的生化过滤一体化河道水处理装置，其特征是，过滤单元、第一、第二生化系统的框本身为浮体或泡沫或中空塑料体与框条固定。

5.根据权利要求1所述的生化过滤一体化河道水处理装置，其特征是，第二生化处理单元后附有植物浮岛单元。