專利名稱：：生物復合床水處理工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種生物復合床水處理工藝，屬于水處理
技術領域：
。技術背景目前對于中低度污染的水體如富營養化地表水、城巿中水、湖泊景觀水等，釆用的方法主要有物理吸附法、化學氧化法、微生物法和人工濕地法等。吸附處理技術目前多采用活性炭和改性粘土等作為吸附材料，并根據所處理原水的濁度大小和產生嗅味物質的濃度調整投加量，利用其對水中有機物的吸附作用實現凈水效果，該技術對有機物(COD)的去除率可達60%~70%，但吸附材料或者使用周期短，或者難以回收再利用，使用成本相對較高，不適合于大規模水體處理過程。同時，吸附處理對氨氮的去除作用總體較差，不適用于高氨氮含量的富營養水體。化學氧化處理目前常釆用氯、高錳酸鉀和臭氧等作為氧化劑或利用紫外光結合光觸媒的氧化作用，主要用于氧化分解水中的有機污染物。由于氯化氧化容易導致新的卣化有機物的生成，且易與重金屬鹽結合，因此可能導致出水的毒理學安全性下降。高錳酸鉀、紫外光和臭氧氧化預處理雖然能夠有效降低水中有機污染物的含量，但對水中的氨氮以及毒性(包括重金屬離子)物質沒有明顯的去除能力，同時這三種方法均會導致出水氯化后的致突變活性大幅度提高，同樣降低了用水的安全性。針對物理與化學方法對水中氨氮無法有效去除的缺點，近年來各種生物處理技術被越來越多地應用于中低度污染水的處i過程中。國內外目前大多釆用構建生物膜的方式進行生物處理的研究和工程實踐。目前研究較多、應用較為廣泛的生物膜處理工藝主要釆用生物濾池反應器。生物濾池對有機物的去除率達10.4~43.1%，對氨氮去除率達81~99%，同時可降低出水的濁度、色度，并對鐵、錳等重金屬離子也有一定的去除作用。生物濾池反應器的特點是運行費用低，處理效果穩定，污染物去除率較高，但總體負荷較低，占地面積大，且微生物載體的比表面積在一定程度上限制了有機物及氨氮的去除效率。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法(用于污水處理)和生物濾池之間的水處理工藝，對有機物去除率約為20%，氨氮去除率80%左右。生物接觸氧化法的主要優點是處理能力較大，對沖擊負荷有一定的適應性，污泥生成量較少，但由于填料間水流緩慢，生物膜更新速度慢易引起堵塞，維護管理不便，且填料昂貴，系統投資費用較高。綜上所述，微生物膜處理技術在中低度污染水處理中的作用效果較為顯著，但單一技術的應用顯然具有處理時間長、處理量小，對水質變化的適應能力較差，維護復雜，管理不便等缺點。研究者們也已經意識到生物膜處理本身并不能使污染物真正完全脫離水體，必須通過脫除污泥的方式將污染物從水中移除，而要將污泥完全從水體中移除成本巨大。因此在工程實踐中可將生物膜技術和其他水處理技術綜合應用，以實現中低度污染水的大規模生態化處理。與此有關的綜合處理技術是主要應用于工農業和生活污水處理領域的人工濕地凈化技術。人工濕地主要由基質和水生植物組成，通過基質過濾、吸附，沉淀、植物吸收和微生物分解來實現對污水的有效凈化，充分利用了系統中基質-水生植物-微生物的物理、化學、生物三重協同作用。人工濕地對污水的處理效率較高，一般BOD的去除率約為85~95%，COD去除率在80。/。以上，N的去除率可達60%,P的去除率卯。/。以上，對農藥類、細菌總數以及重金屬離子等的去除率90%以上。而且人工濕地系統的建設和運營成本低廉，易于維護，效益顯著。人工濕地凈化技術的不足之處在于人工濕地的凈化效果受氣候條件影響較大，季節性差異顯著；生態系統脆弱，對水質變化的適應性較差；處理時間長，占地面積大，約為傳統污水處理系統的35倍；維護不當容易產生淤積、阻塞現象，使水力傳導性下降，降低其處理效果和運行壽命；生物量后續處理困難，植物體死亡后形成的腐殖質依然留存于水體中，從而容易形成滯后累積污染。
發明內容為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種綜合生物膜處理、人工濕地處理和微氧水處理等技術的優勢，具有良好水質適應性、耐候性，低能耗、無二次污染且具有較高操作彈性的生物復合床水處理工藝。本發明是通過以下技術方案來實現的生物復合床水處理工藝，其特征在于被污染的水以潛流方式連續或間歇式進入，經過多孔填料、微生物、植物和微孔曝氣管的共同作用被凈化，其中多孔填料為植物提供生長基；多孔填料和植物根系附著大量微生物，并富集污染物以維持微生物養料濃度；壓縮空氣通過微孔曝氣管釋放，清理填料間隙，為微生物提供氧氣；微生物將污染物降解和轉化形成代謝產物，部分隨空氣排出，部分被植物吸收形成植物有機體；最終人工釆收植物使污染物單向脫離水體。前述生物復合床水處理工藝，其特征在于所述多孔填料是經燒制而成的無機多孔材料，呈顆粒狀，顆粒粒度從0.530亳米，顆粒內部呈疏松多孔形狀，其顯氣孔率范圍5%~60%，微孔的平均直徑為0.2-500微米，可針對不同水體的處理要求選擇或搭配使用不同規格的多孔填料。前述生物復合床水處理工藝，其特征在于所述的多孔填料被淤泥堵塞后，通過洗滌或灼燒處理循環利用。前述生物復合床水處理工藝，其特征在于所述微孔曝氣管由無機材料燒制而成，截面形狀是圓管或矩形，數量為一支或一支以上，通入其中的壓縮空氣的壓力范圍為0.010.5MPa,構成微孔曝氣管的多孔材料的顯氣孔率為5%~50%，微孔的平均直徑為0.250微米。前述生物復合床水處理工藝，其特征在于所述植物須根發達，生長迅速，適合密集種植，優選禾本科稻屬、禾本科黑麥草屬和燈心草科。前述生物復合床水處理工藝，其特征在于所述植物的生長、釆收由人工控制。前述生物復合床水處理工藝，其特征在于控制水流速度和水流路程實現連續進出水。本發明的有益效果是:本發明兼具物理吸附、生物膜反應、植物吸收、微氧曝氣功能，具有良好水質適應性、耐候性，低能耗、無二次污染，占地小、效率高、操作彈性大，運行維護方便，保障了中低污染水體大規模生態處理的可行性。植物的人工移除不改變自然生態，滿足環保要求，徹底解決了生物量的滯后累積污染問題。本發明可以廣泛用于以下水體的處理富營養地表水，城巿中水，部分工、農、畜牧業污水，以及其他輕度污染的自然水體如景觀水、公園湖泊等。本發明規模化應用后可作為人文景觀，具有良好的社會效益。圖1是依據本發明生物復合床水處理工藝構建的裝置示意圖；圖2是本發明生物復合床水處理工藝的原理圖。具體實施方式如圖l-2所示，生物復合床水處理工藝，通過控制進水速度和路程，使被污染的水以潛流方式連續或間歇地輸入，經多孔填料A、微生物B、植物C和微孔曝氣管D的共同作用而被凈化。其中多孔填料A為植物C提供生長基(作用①)，多孔填料A和植物C根系附著大量微生物，并富集污染物，能夠維持微生物養料濃度(作用②、◎);壓縮空氣通過微孔曝氣管D釋放，氣泡上浮，為微生物提供氧氣(作用④)，同時可清理多孔填料間隙(作用⑤)。多孔填料A和植物C為微生物B營造兼氧環境，其中多孔填料外表面為有氧環境，內部接近厭氧環境，而微孔曝氣管提供氧氣，因此復合床內整體為兼氧環境。本發明所選用的微生物為好氧、兼氧型，通過多孔填料和植物根系提供的附著面形成巨大的生物膜接觸面積。水中污染物經微生物降解和轉化，代謝產物部分隨空氣排出(作用⑥)，部分被植物吸收形成植物有機體(作用⑦)，植物最終由人工釆收，將污染物單向脫離水體(作用⑧)。本發明的多孔填料是以污泥為原料經燒制而成的無機多孔材料，呈顆粒狀，顆粒粒度為0.5~30亳米，顆粒內部呈疏松多孔形狀，顯氣孔率范圍5%~60%,微孔的平均直徑為0.2~500微米。可針對不同水體的處理要求選擇或搭配使用不同規格的多孔填料。多孔填料被淤泥堵塞后，通過洗滌或灼燒處理實現循環利用。本發明的微孔曝氣管是由無機多孔材料燒制而成，截面形狀是圓管或者其他形狀，例如矩形。構成微孔曝氣管的多孔材料的顯氣孔率為5%~50%,微孔的平均直徑為0.2~50微米。數量是一支或一支以上，通入其中的壓縮空氣的壓力在0.010.5MPa范圍進行調節，滿足不同水體所需的氣量，曝氣時能夠形成細密的氣泡。本發明的水生植物需為須根發達、生長瑪速、適合密集種植的水生草本植物，優選禾本科稻屬、禾本科黑麥草屬和燈心草科。植物的生長、采收均由人工控制，以獲得高效率的凈水效果。實施例1:某湖泊富營養化水，屬于劣V類水質(主要水質指標見表l)。利用本發明處理，其中搭配使用三種不同技術指標的多孔填料A:1#填料顆粒平均粒徑2毫米、孔隙率40%、微孔的平均直徑15微米；2#填料顆粒平均粒徑5亳米、孔隙率30%、微孔的平均直徑10微米；3#填料顆粒平均粒徑1厘米、孔隙率20%、微孔的平均直徑5微米。進水依次流經1#、2#和3#填料。微生物B投放后經過三天培養。多孔填料上種植黑麥草C。微孔曝氣管D顯氣孔率為33%，微孔的平均直徑為15微米。壓縮空氣以0.03MPa的壓力鼓入。富營養水進入系統后停留180分鐘，排出水的水質可達到III類水質標準(見表1)。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上已以較佳實施例公開了本發明，然其并非用以限制本發明，凡采用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。權利要求1、生物復合床水處理工藝，其特征在于被污染的水以潛流方式連續或間歇式進入，經過多孔填料、微生物、植物和微孔曝氣管的共同作用被凈化，其中多孔填料為植物提供生長基；多孔填料和植物根系附著大量微生物，并富集污染物以維持微生物養料濃度；壓縮空氣通過微孔曝氣管釋放，清理填料間隙，為微生物提供氧氣；微生物將污染物降解和轉化形成代謝產物，部分隨空氣排出，部分被植物吸收形成植物有機體；最終人工采收植物使污染物單向脫離水體。2、根據權利要求1所述的生物復合床水處理工藝，其特征在于所述多孔填料是燒制而成的無機多孔材料，呈顆粒狀，顆粒粒度從0.5~30亳米，顆粒內部呈疏松多孔形狀，顯氣孔率范圍5%~60%，微孔的平均直徑為0.2~500微米，可針對不同水體的處理要求選擇或搭配使用不同規格的多孔填料。3、根據權利要求1或2所述的生物復合床水處理工藝，其特征在于所述多孔填料被淤泥堵塞后，通過洗滌或灼燒處理循環利用。4、根據權利要求1所述的生物復合床水處理工藝，其特征在于所述微孔曝氣管由無機材料燒制而成，截面形狀是圓管或矩形，數量為一支或一支以上，通入其中的壓縮空氣的壓力范圍為0.010.5MPa,構成微孔曝氣管的多孔材料的顯氣孔率為5%~50%，微孔的平均直徑為0.2~50微米。5、根據權利要求1所述的生物復合床水處理工藝，其特征在于所述植物須根發達，生長迅速，適合密集種植，優選禾本科稻屬、禾本科黑麥草屬和燈心草科。6、根據權利要求1或5所述的生物復合床水處理工藝，其特征在于所述植物的生長、采收由人工控制。7、根據權利要求1所述的生物復合床水處理工藝，其特征在于控制水流速度和水流路程實現連續進出水。全文摘要本發明涉及一種生物復合床水處理工藝，屬于水處理
技術領域：
。本發明將被污染的水以潛流方式連續或間歇地通入敞口容器，經過容器內填料、微生物、植物、微孔曝氣管的共同作用而被凈化。填料為植物提供生長基，填料和植物根系附著大量微生物，并富集污染物以維持微生物養料濃度；壓縮空氣通過曝氣管釋放，為微生物提供氧氣，另一方面氣泡上浮，可清理填料間隙。污染物經微生物降解和轉化形成代謝產物，部分隨空氣排出，部分被植物所吸收并形成植物有機體，最終通過人工采收方式使污染物單向脫離水體。本發明水質適應性廣、耐候性好、低能耗、無二次污染、占地小、效率高、操作彈性大，處理成本低，運行維護方便。文檔編號C02F3/32GK101264973SQ20081002346公開日2008年9月17日申請日期2008年4月15日優先權日2008年4月15日發明者陸劍鳴申請人:南京圣卡孚科技有限公司