專利名稱：自然復氧生物膜反應裝置及其水體原位修復方法
技術領域：
本發明涉及一種用于受污染地表水微生物修復的生物膜技術及其反應裝置。
背景技術：
隨著經濟的發展，許多生產廢水和生活污水直接或超標排放，造成地表水的污染。 引起水體污染最主要的污染物是有機物和氮、磷等營養物質。可生化有機物進入水體后被 水中的微生物分解吸收，要消耗水中的溶解氧。氮、磷等營養物質排入水體后，會造成藻類 大量繁殖。夜晚，藻類的呼吸作用和死亡藻類的分解作用要消耗氧氣。溶解氧降低到一定 程度后，就會影響水生生物的生存。溶解氧耗盡后，水體就會發臭變黑。因此，修復受污染 的地表水，關鍵是向水中提供氧氣，降解水中的有機物和氮、磷等營養物質。目前，在受污染地表水體修復技術方面主要有物理修復法、化學修復法、生物修復 法和生態修復法。生物修復具有低投資、高效益、管理操作簡單和便于應用等優點，發展潛 力巨大。國內使用的生物凈化技術主要有投菌技術、生物膜技術和水體復氧曝氣技術。近 年來，人們將生物膜技術引入到受污染地表水的生物修復中，取得了顯著的效果。生物膜法 是使微生物在載體表面上生長繁殖，通過對有機營養物的吸附、氧向生物膜內部的擴散以 及在膜中所發生的生物氧化等作用，對污染物進行分解。它具有凈化能力高，有一定的硝化 功能和抗水量、水質波動等特點。中國發明專利(專利號為ZL200310103050. 4)公開了一種水平旋流懸浮載體生 物膜反應器及其水體原位修復方法。該生物膜反應器由反應器主體、進水供給裝置和輔助 供氣系統組成，高寬比為0.5 1 2.5 1，在反應器的四角增設導流擋板，其曝氣器布置 在反應器底部的一側，進水供給裝置可與反應器主體分開設置，也可以加工成一體式，將導 流擋板與反應器一側上壁面所形成的凹槽作為泥水分離區，而且投加載體顆粒的堆積體積 占反應器容積的40 70%。該生物膜反應器具有結構穩定、操作控制方便、有機污染物和 氨氮去除率較高等優點。但該反應器存在如下不足①由于設置了進水供給裝置和輔助供 氣系統，結構比較復雜；②當污泥達到泥水分離區總體積的1/3 1/2時需要排泥，管理操 作比較麻煩；③需要用水泵將原水通入反應器，并且需要用氣泵曝氣，運行費用較高。
發明內容
針對現有技術所存在的不足，本發明的目的是提供一種用于受污染地表水體原位 修復的方法及反應裝置，它不需要設置進水裝置，運行時也不需要排泥和曝氣。本發明的目的是通過如下技術方案實現的—種自然復氧生物膜反應裝置，包括反應裝置支架、防水透氣膜、填料、配重及連 接件。反應裝置支架由中心支架、填料支架和保護支架組成。在中心支架的外面包裹防水 透氣膜。在防水透氣膜外面懸掛填料。在反應裝置的底部中心設置配重，在反應裝置的頂 部中心設置連接件。本發明還提供了一種利用上述反應裝置對水體原位修復的方法，包括如下步驟
(1)布置反應裝置在水面上設置拉繩或支架，將反應裝置浸沒在水中，通過連接 件固定在拉繩或支架上，上下調節連接件使水面距反應裝置頂部5 10cm。(2)掛膜在溫度為10 30°C的條件下，一般在1個月左右，在填料表面形成活性 生物膜。如果原水中土著微生物較少或為縮短反應裝置啟動時間也可以采用接種掛膜。(3)運行掛膜成功后即可高效、持續地修復水體，但應根據水面的變化調節連接 件以防止水溢入空氣柱中或填料露出水面。本發明與現有技術相比，具有如下優點及突出性效果本發明的反應裝置能夠直 接浸沒在水中，沒有進、出水和排泥裝置，結構簡單，投資低；該反應裝置不需要使用水泵和 氣泵，運行時無噪聲，維護簡單，運行費用低；該反應裝置可以重復使用，不需要更換填料， 可以有效改善水質，適用于微污染、輕度污染的水體修復。
圖1為本發明提供的自然復氧生物膜反應裝置的縱斷面示意圖。圖2為圖1中的A向視圖。圖3為反應裝置布置的縱斷面示意圖。圖4為圖3中的A向視圖。圖中，1、中心支架，2、填料支架，3、保護支架，4、防水透氣膜，5、填料，6、配重，7、連
接件，8、拉繩。
具體實施例方式為清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式
，并結合其附圖，對本方案 進行闡述。參照圖1和圖2，本發明提供的自然復氧生物膜反應裝置由反應裝置支架、防水透 氣膜4、填料5、配重6和連接件7組成。反應裝置支架由中心支架1、頂部和底部填料支架 2和保護支架3組成。在反應裝置的頂部和底部水平設置填料支架2，在反應裝置的四周垂 直設置保護支架3。中心支架1的頂端和頂部填料支架2的里端連接。保護支架3和頂部、 底部填料支架2的外端連接。在中心支架1的外面包裹防水透氣膜4。在防水透氣膜4、保 護支架3、頂部和底部填料支架2圍成的空間內懸掛填料5。在反應裝置的底部設置配重6， 在頂部設置連接件7。反應裝置中各部分所起的作用是中心支架1用于支撐防水透氣膜4所承受的水 壓，填料支架2用于固定、懸掛填料5，保護支架3用于保護填料5和防水透氣膜4不會被水 中的漂浮物等破壞。防水透氣膜4能把水阻隔在膜外面，讓氧氣透過膜進入水體內部。配重 6使得反應裝置的重力略大于浮力，并且重心的位置在浮心下面，即使反應裝置發生傾斜， 在重力的作用下，仍能回到垂直位置，不會發生側翻；連接件7將反應裝置懸掛在設置于水 面上的拉繩或支架上，保證反應裝置能夠浸沒在水中，連接件可以上下調節，以改變反應裝 置浸沒的深度。本反應裝置的原理是采用原位生物修復，將反應裝置浸沒在受污染水體中，由中 心支架1和防水透氣膜4形成深入水體的空氣柱，空氣柱伸出水面和大氣相通，氧氣透過防 水透氣膜進入水體內部。水面和防水透氣膜的共同作用形成了立體自然復氧的效果，極大
4地提高了氧向水中的傳遞速率和傳遞量。水中的土著或接種微生物吸附在填料5上，它們 利用水中的氧氣分解代謝有機物取得能量，并利用氮、磷等營養物質合成細胞，實現在填料 上的生長繁殖，形成生物膜。生物膜形成后，依靠吸附和生化作用，將水中污染物去除。參照圖3和圖4，本發明的工作過程如下(1)布置反應裝置在水面上設置拉繩8 或支架，將反應裝置浸沒在水中，通過連接件7固定在拉繩8或支架上，上下調節連接件7 使水面距反應裝置頂部5 10cm，拉繩8和反應裝置的間距由水質情況和水體使用功能決 定。(2)掛膜在溫度為10 30°C的條件下，一般在1個月左右，在填料表面形成活性生物 膜。如果原水中土著微生物較少或為縮短反應裝置啟動時間也可以采用接種掛膜。(3)運 行掛膜成功后即可高效、持續地修復水體，但應根據水面的變化調節連接件7以防止水溢 入空氣柱中或填料5露出水面。本發明的反應裝置能夠直接浸沒在水中，沒有進、出水和排泥裝置，結構簡單，投 資低；該反應裝置不需要使用水泵和氣泵，運行時無噪聲，維護簡單，運行費用低；該反應 裝置可以重復使用，不需要更換填料，可以有效改善水質，適用于微污染、輕度污染的水體 修復。
權利要求
一種自然復氧生物膜反應裝置，其特征是包括反應裝置支架、防水透氣膜、填料、配重及連接件。
2.根據權利1所要求的自然復氧生物膜反應裝置，其特征是反應裝置支架由中心支 架、填料支架和保護支架組成，在反應裝置的頂部和底部水平設置填料支架，在反應裝置的 四周垂直設置保護支架，中心支架的頂端和頂部填料支架的里端連接，保護支架和頂部、底 部填料支架的外端連接。
3.根據權利1所要求的自然復氧生物膜反應裝置，其特征是在中心支架的外面包裹 防水透氣膜。
4.根據權利1所要求的自然復氧生物膜反應裝置，其特征是在防水透氣膜、頂部和底 部填料支架、保護支架圍成的空間內懸掛填料。
5.根據權利1所要求的自然復氧生物膜反應裝置，其特征是在反應裝置底部中心設置配重。
6.根據權利1所要求的自然復氧生物膜反應裝置，其特征是在反應裝置頂部中心設 置連接件。
7.一種利用如權利要求1所述的反應裝置對水體進行原位修復的方法，其特征在于該 方法包括如下步驟(1)布置反應裝置在水面上設置拉繩或支架，將反應裝置浸沒在水中，通過連接件固 定在拉繩或支架上，水面距反應裝置頂部5 10cm。(2)掛膜在溫度為10 30°C的條件下，一般在1個月左右即可完成掛膜。(3)運行掛膜成功后即可高效、持續地修復水體，但應根據水面的變化調節連接件以 防止水溢入空氣柱中或填料露出水面。
全文摘要
本發明公開了一種用于地表水體修復的自然復氧生物膜反應裝置及其水體原位修復方法，包括反應裝置支架、防水透氣膜、填料、配重及連接件。反應裝置支架由中心支架、填料支架和保護支架組成。在中心支架的外面包裹防水透氣膜。在防水透氣膜外面懸掛填料。在反應裝置的底部中心設置配重，在反應裝置的頂部中心設置連接件。反應裝置能夠直接浸沒在水中，運行時自然復氧，可以有效改善水質，適用于微污染、輕度污染的水體修復。
文檔編號C02F3/02GK101913697SQ20101021189
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月28日 優先權日2010年6月28日
發明者劉增超, 劉文輝, 李建平, 趙菁, 鄭先俊 申請人:西安工業大學