低營養基質條件下保持生物濾池生態穩定的方法

2023-10-30 06:05:52

專利名稱：低營養基質條件下保持生物濾池生態穩定的方法
技術領域：
本發明屬於水處理工程領域，涉及一種低營養基質條件下，生物濾池當 中微生物生態穩定的保持方法。
背景技術：
水資源缺乏和水域汙染己成為制約我國經濟發展的因素之一，《2006年中 國環境狀況公報》中指出2006年全國地表水總體水質屬中度汙染，在國家 環境監測網(簡稱國控網)實際監測的745個地表水監測斷面中近60%以上 的水質降為IV類以下,已完全失去作為飲用水水源的功能，163個城市的地下 水水質監測結果表明，主要監測點的地下水水質以良好 較差為主。在當前 水質型水資源嚴重短缺的形勢下,微汙染水源水仍將是重要水源。生物濾池作 為一種處理微汙染飲用水源和汙水深度處理的手段，其工作原理是利用濾池 內部附著生長在濾料表面的生物膜吸收水中的有機物、氮、磷、鐵、錳等營 養物質進行新陳代謝,被濾層截留去除，達到淨化水質的目的，其集生物膜的 氧化降解和濾層截留效能於一體，在國際上受到了廣泛應用。
生物濾池中微生物的生物氧化降解作用是生物濾池工作的核心，因此生 物濾池中生態穩定的保持，對於生物濾池高效、穩定得運行具有至關重要的 作用。而對於微汙染水或汙水深度處理的原水來說，其超標的水質指標一般 多為氮、磷、鐵、錳和部分有機物，其含量對於微生物生長所需要的營養物 質量來說是相對較低的，即此時生物濾池中微生物所處的生長環境多為低營 養基質環境。在這種條件下，微生物的生長、增殖和正常的新陳代謝功能會 受到一定的制約，從而在整個生物處理過程中，不能正常、高效得發揮其生 物氧化降解功能。因此，如何在低營養基質條件下，保持生物濾池中的生態 穩定是生物濾池正常運行的保障。目前，國內外尚沒有與此相關的參考資料 和工程技術的報導。
目前利用生物濾池處理微汙染飲用水源的工藝流程如附圖1所示，原水1 經混凝池2混合絮凝後進入沉澱池3，沉澱池3的出水進入生物濾池4，濾後 水進入消毒池5，消毒池5的出水進入清水池6，其中沉澱池的排出汙泥7進 入汙泥處理構築物8進行汙泥處理。目前利用生物濾池進行汙水深度處理的工藝流程如圖2所示，汙水經過 二級處理單元11的出水12進入生物濾池4，濾後水進入消毒池5，消毒池5 的出水進入清水池6，其中二級處理單元中的排出汙泥進入汙泥處理構築物8。
由於在生物濾池的工作周期中，隨著汙染物被氧化降解和微生物的衰亡, 會有大量氧化降解的汙染物和微生物的遺體截留在濾層當中，當截留量達到 一定程度時，濾料間隙被堵塞，導致濾池產水量降低，出水水質惡化，因此 在生物濾池工作一定時間後，需要對其進行反衝洗。目前利用生物濾池處理 微汙染地下水源傳統的反衝洗工藝出水一般是直接回流至沉澱池，如圖l所 示反衝洗進水9從生物濾池4的下層進入，反衝洗出水10從生物濾池4的 上層流出進入沉澱池3。利用生物濾池進行汙水深度處理的反衝洗工藝一般是 直接回流至汙水二級處理單元ll。如圖2所示反衝洗進水9從生物濾池4 的下層進入，反衝洗出水10從生物濾池4的上層流出進入汙水二級處理單元 11。

發明內容
本發明的目的就在於提供一種在低營養基質的條件下，保持生物濾池中 生態穩定的方法。通過實踐運行證明，在利用生物濾池處理微汙染飲用水源 和汙水深度處理即在低營養機制條件下，該方法可以保持濾池中微生物生態 系統的穩定。
基於背景技術中所闡述的傳統利用生物濾池處理微汙染飲用水源和進行 汙水深度處理的工藝流程，本發明提供一種不同於傳統生物濾池反衝洗水的 處理方式。本發明將反衝洗水收集並沉澱，其中在沉澱後的上清液中包含了 部分溶解態的無機物、有機物和大量的細菌細胞，下層沉澱中包含了固態的 有機物、無機物以及部分微生物，根據原水水質和生物濾池內部細菌數量的 變化以及反衝洗出水的水質，將上清液和沉澱物全部或部分回流至生物濾池， 利用這部分有機和無機營養物質來重新作為生物濾池中微生物生長、增殖和 新陳代謝所必需的營養元素，同時流失的部分活性細菌又回流至生物濾池， 重新增殖、氧化。
本發明提供的低營養基質條件下保持生物濾池生態穩定的方法，其特徵 在於設置沉澱裝置13，將生物濾池4工作周期中反衝洗階段的反衝洗出水
10收集並沉澱，通過設置回流管15將其含有大量活性細菌和溶解性營養元素 的上清液14全部回流至生物濾池4，下層含有不溶性營養物質的沉澱16全部 或部分回流至生物濾池4，被生物濾池4當中的大量存在的微生物重新利用。本發明處理微汙染飲用水源的流程如圖3所示，原水1經混凝池2混合 絮凝後進入沉澱池3，沉澱池3的出水進入生物濾池4，濾後水進入消毒池5， 消毒池5的出水進入清水池6，其中沉澱池的排出汙泥7進入汙泥處理構築物 8，進行汙泥處理；生物濾池的反衝洗進水9從生物濾池4的下層進入，反衝 洗出水10從生物濾池4的上層流出進入沉澱裝置13，在沉澱分層後，將上清 液14經回流管15全部回流至生物濾池4，下層沉澱16全部或部分經回流管 15至生物濾池4，被微生物所重新利用，部分沉澱排出進入汙泥處理構築物8。
本發明進行汙水深度處理的流程如圖4所示，汙水二級處理單元ll的出 水12，進入生物濾池4，濾後水進入消毒池5，消毒池5的出水進入清水池6， 生物濾池的反衝洗進水9從生物濾池4的下層進入，反衝洗出水10從生物濾 池4的上層流出進入沉澱裝置13，在沉澱分層後，將上清液14經回流管15 全部回流至生物濾池4，下層沉澱16全部或部分經回流管15至生物濾池4， 被微生物所重新利用，部分沉澱排出進入汙泥處理構築物8。
本發明的優點1、在不改變現有生物濾池結構的情況下，將反衝洗水和 沉澱汙泥部分回流至生物濾池，既補充生物生長所需要的營養基質，又降低 了額外連續投加營養基質的成本；2、將反衝洗水和汙泥回流，降低了汙泥處 理的負荷，減少了汙泥外排對環境造成的影響；3、在操作方便，簡單可行的 前提下，保持了低營養基質條件下，生物濾池內部微生物生態系統的穩定， 從而保障了生物濾池的運行效果。


圖1為傳統的生物濾池處理微汙染飲用水源工藝流程 圖2為傳統的生物濾池進行汙水深度處理工藝流程 圖3為本發明的生物濾池處理微汙染飲用水源工藝流程 圖4為本發明的生物濾池進行汙水深度處理工藝流程
具體實施例方式
在北京工業大學北京市水質科學與水環境恢復工程重點實驗室中利用生 物濾池處理模擬含鐵、含錳的地下水，所配原水中含Fe2+: 0.1 0.3mg/l， Mn2+: l 1.5mg/l， TN《6mg/1， TC《45mg/1，處理水量0.25mVh。所配原水水質 對於除鐵除錳生物濾池中的微生物生長來說屬於低營養基質環境，不能滿足 微生物的正常生理代謝，採用本發明的方法將生物濾池的反衝洗水和沉澱物 回流至生物濾池，以補充微生物生長所需的營養基質，運行近四年來，出水 鐵、錳含量均為痕量，滿足國家飲用水標準中鐵含量低於0.1mg/l和錳含量低於0.05 mg/1的水質要求。在生物濾池接種初期，其內部的細菌數量約在 10Vfu/ml左右，在經過了大約2 3天的適應期後，細菌開始大量增殖。此時 由於原水中的營養元素含量較低，難以滿足生物濾池中微生物增殖的需求， 所以在接種培養初期，採用階段性外加碳源和氮源以滿足細菌增殖所需營養 基質，並檢測生物濾池內部細菌的數量增長。當細菌數量達到108 109cfU/ml 即細菌的數量達到穩定後，停止外加營養基質，維持濾池正常運轉，將反衝 洗階段的出水收集，全部回流至生物濾池，供培養初期細菌增殖需要；由於 採用的是實驗室配製的模擬原水，水質相對比較穩定，所以反衝洗出水在全 部回流2 3個正常工作周期後，改為反衝洗出水上清液全部回流，底層沉澱 30 40%回流即可保持生物濾池內部細菌生態的穩定，即保證了出水水質穩 定，鐵、錳含量的達標。因此，在模擬的地下水低營養基質條件下，運行的 實例結果表明通過採用本發明方法，很好得保持了地下水除鐵除錳生物濾 池中微生物的生態穩定，從而保障了出水水質。
權利要求
1. 低營養基質條件下保持生物濾池生態穩定的方法，其特徵在於將生物濾池(4)工作周期中反衝洗階段的反衝洗出水(10)收集並沉澱，將其含有大量活性細菌和溶解性營養元素的上清液(14全部)回流至生物濾池(4)，下層含有不溶性營養物質的沉澱(16)全部或部分回流至生物濾池(4)，被生物濾池(4)當中的大量存在的微生物重新利用。
全文摘要
低營養基質條件下保持生物濾池生態穩定的方法屬於水處理工程領域。目前利用生物濾池處理微汙染地下水源傳統的反衝洗工藝出水一般是直接回流至沉澱池。該方法根據原水水質和生物濾池內部細菌數量的變化以及反衝洗出水的水質，將生物濾池工作周期中反衝洗階段的反衝洗出水收集並沉澱，將其含有大量活性細菌和溶解性營養元素的上清液回流至生物濾池，下層含有不溶性營養物質的沉澱全部或部分回流至生物濾池，被生物濾池當中的大量存在的微生物重新利用，從而補充在低營養基質條件下，微生物生長、增殖和新陳代謝所必需的營養基質，維持生物濾池當中的生態穩定。該方法操作方便，保持了低營養基質條件下，生物濾池內部微生物生態系統的穩定。
文檔編號C02F3/02GK101302055SQ200810105409
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者宋立新, 傑 張, 朱曉輝, 宏 楊, 楊佳麗, 段曉東, 熊曉麗, 賈運智 申請人:北京工業大學