专利名称：低营养基质条件下保持生物滤池生态稳定的方法
技术领域：
本发明属于水处理工程领域，涉及一种低营养基质条件下，生物滤池当 中微生物生态稳定的保持方法。
背景技术：
水资源缺乏和水域污染己成为制约我国经济发展的因素之一，《2006年中 国环境状况公报》中指出2006年全国地表水总体水质属中度污染，在国家 环境监测网(简称国控网)实际监测的745个地表水监测断面中近60%以上 的水质降为IV类以下,已完全失去作为饮用水水源的功能，163个城市的地下 水水质监测结果表明，主要监测点的地下水水质以良好 较差为主。在当前 水质型水资源严重短缺的形势下,微污染水源水仍将是重要水源。生物滤池作 为一种处理微污染饮用水源和污水深度处理的手段，其工作原理是利用滤池 内部附着生长在滤料表面的生物膜吸收水中的有机物、氮、磷、铁、锰等营 养物质进行新陈代谢,被滤层截留去除，达到净化水质的目的，其集生物膜的 氧化降解和滤层截留效能于一体，在国际上受到了广泛应用。
生物滤池中微生物的生物氧化降解作用是生物滤池工作的核心，因此生 物滤池中生态稳定的保持，对于生物滤池高效、稳定得运行具有至关重要的 作用。而对于微污染水或污水深度处理的原水来说，其超标的水质指标一般 多为氮、磷、铁、锰和部分有机物，其含量对于微生物生长所需要的营养物 质量来说是相对较低的，即此时生物滤池中微生物所处的生长环境多为低营 养基质环境。在这种条件下，微生物的生长、增殖和正常的新陈代谢功能会 受到一定的制约，从而在整个生物处理过程中，不能正常、高效得发挥其生 物氧化降解功能。因此，如何在低营养基质条件下，保持生物滤池中的生态 稳定是生物滤池正常运行的保障。目前，国内外尚没有与此相关的参考资料 和工程技术的报道。
目前利用生物滤池处理微污染饮用水源的工艺流程如附图1所示，原水1 经混凝池2混合絮凝后进入沉淀池3，沉淀池3的出水进入生物滤池4，滤后 水进入消毒池5，消毒池5的出水进入清水池6，其中沉淀池的排出污泥7进 入污泥处理构筑物8进行污泥处理。目前利用生物滤池进行污水深度处理的工艺流程如图2所示，污水经过 二级处理单元11的出水12进入生物滤池4，滤后水进入消毒池5，消毒池5 的出水进入清水池6，其中二级处理单元中的排出污泥进入污泥处理构筑物8。
由于在生物滤池的工作周期中，随着污染物被氧化降解和微生物的衰亡, 会有大量氧化降解的污染物和微生物的遗体截留在滤层当中，当截留量达到 一定程度时，滤料间隙被堵塞，导致滤池产水量降低，出水水质恶化，因此 在生物滤池工作一定时间后，需要对其进行反冲洗。目前利用生物滤池处理 微污染地下水源传统的反冲洗工艺出水一般是直接回流至沉淀池，如图l所 示反冲洗进水9从生物滤池4的下层进入，反冲洗出水10从生物滤池4的 上层流出进入沉淀池3。利用生物滤池进行污水深度处理的反冲洗工艺一般是 直接回流至污水二级处理单元ll。如图2所示反冲洗进水9从生物滤池4 的下层进入，反冲洗出水10从生物滤池4的上层流出进入污水二级处理单元 11。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种在低营养基质的条件下，保持生物滤池中 生态稳定的方法。通过实践运行证明，在利用生物滤池处理微污染饮用水源 和污水深度处理即在低营养机制条件下，该方法可以保持滤池中微生物生态 系统的稳定。
基于背景技术中所阐述的传统利用生物滤池处理微污染饮用水源和进行 污水深度处理的工艺流程，本发明提供一种不同于传统生物滤池反冲洗水的 处理方式。本发明将反冲洗水收集并沉淀，其中在沉淀后的上清液中包含了 部分溶解态的无机物、有机物和大量的细菌细胞，下层沉淀中包含了固态的 有机物、无机物以及部分微生物，根据原水水质和生物滤池内部细菌数量的 变化以及反冲洗出水的水质，将上清液和沉淀物全部或部分回流至生物滤池， 利用这部分有机和无机营养物质来重新作为生物滤池中微生物生长、增殖和 新陈代谢所必需的营养元素，同时流失的部分活性细菌又回流至生物滤池， 重新增殖、氧化。
本发明提供的低营养基质条件下保持生物滤池生态稳定的方法，其特征 在于设置沉淀装置13，将生物滤池4工作周期中反冲洗阶段的反冲洗出水
10收集并沉淀，通过设置回流管15将其含有大量活性细菌和溶解性营养元素 的上清液14全部回流至生物滤池4，下层含有不溶性营养物质的沉淀16全部 或部分回流至生物滤池4，被生物滤池4当中的大量存在的微生物重新利用。本发明处理微污染饮用水源的流程如图3所示，原水1经混凝池2混合 絮凝后进入沉淀池3，沉淀池3的出水进入生物滤池4，滤后水进入消毒池5， 消毒池5的出水进入清水池6，其中沉淀池的排出污泥7进入污泥处理构筑物 8，进行污泥处理；生物滤池的反冲洗进水9从生物滤池4的下层进入，反冲 洗出水10从生物滤池4的上层流出进入沉淀装置13，在沉淀分层后，将上清 液14经回流管15全部回流至生物滤池4，下层沉淀16全部或部分经回流管 15至生物滤池4，被微生物所重新利用，部分沉淀排出进入污泥处理构筑物8。
本发明进行污水深度处理的流程如图4所示，污水二级处理单元ll的出 水12，进入生物滤池4，滤后水进入消毒池5，消毒池5的出水进入清水池6， 生物滤池的反冲洗进水9从生物滤池4的下层进入，反冲洗出水10从生物滤 池4的上层流出进入沉淀装置13，在沉淀分层后，将上清液14经回流管15 全部回流至生物滤池4，下层沉淀16全部或部分经回流管15至生物滤池4， 被微生物所重新利用，部分沉淀排出进入污泥处理构筑物8。
本发明的优点1、在不改变现有生物滤池结构的情况下，将反冲洗水和 沉淀污泥部分回流至生物滤池，既补充生物生长所需要的营养基质，又降低 了额外连续投加营养基质的成本；2、将反冲洗水和污泥回流，降低了污泥处 理的负荷，减少了污泥外排对环境造成的影响；3、在操作方便，简单可行的 前提下，保持了低营养基质条件下，生物滤池内部微生物生态系统的稳定， 从而保障了生物滤池的运行效果。
图1为传统的生物滤池处理微污染饮用水源工艺流程 图2为传统的生物滤池进行污水深度处理工艺流程 图3为本发明的生物滤池处理微污染饮用水源工艺流程 图4为本发明的生物滤池进行污水深度处理工艺流程
具体实施例方式
在北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室中利用生 物滤池处理模拟含铁、含锰的地下水，所配原水中含Fe2+: 0.1 0.3mg/l， Mn2+: l 1.5mg/l， TN《6mg/1， TC《45mg/1，处理水量0.25mVh。所配原水水质 对于除铁除锰生物滤池中的微生物生长来说属于低营养基质环境，不能满足 微生物的正常生理代谢，采用本发明的方法将生物滤池的反冲洗水和沉淀物 回流至生物滤池，以补充微生物生长所需的营养基质，运行近四年来，出水 铁、锰含量均为痕量，满足国家饮用水标准中铁含量低于0.1mg/l和锰含量低于0.05 mg/1的水质要求。在生物滤池接种初期，其内部的细菌数量约在 10Vfu/ml左右，在经过了大约2 3天的适应期后，细菌开始大量增殖。此时 由于原水中的营养元素含量较低，难以满足生物滤池中微生物增殖的需求， 所以在接种培养初期，采用阶段性外加碳源和氮源以满足细菌增殖所需营养 基质，并检测生物滤池内部细菌的数量增长。当细菌数量达到108 109cfU/ml 即细菌的数量达到稳定后，停止外加营养基质，维持滤池正常运转，将反冲 洗阶段的出水收集，全部回流至生物滤池，供培养初期细菌增殖需要；由于 采用的是实验室配制的模拟原水，水质相对比较稳定，所以反冲洗出水在全 部回流2 3个正常工作周期后，改为反冲洗出水上清液全部回流，底层沉淀 30 40%回流即可保持生物滤池内部细菌生态的稳定，即保证了出水水质稳 定，铁、锰含量的达标。因此，在模拟的地下水低营养基质条件下，运行的 实例结果表明通过采用本发明方法，很好得保持了地下水除铁除锰生物滤 池中微生物的生态稳定，从而保障了出水水质。
权利要求
1. 低营养基质条件下保持生物滤池生态稳定的方法，其特征在于将生物滤池(4)工作周期中反冲洗阶段的反冲洗出水(10)收集并沉淀，将其含有大量活性细菌和溶解性营养元素的上清液(14全部)回流至生物滤池(4)，下层含有不溶性营养物质的沉淀(16)全部或部分回流至生物滤池(4)，被生物滤池(4)当中的大量存在的微生物重新利用。
全文摘要
低营养基质条件下保持生物滤池生态稳定的方法属于水处理工程领域。目前利用生物滤池处理微污染地下水源传统的反冲洗工艺出水一般是直接回流至沉淀池。该方法根据原水水质和生物滤池内部细菌数量的变化以及反冲洗出水的水质，将生物滤池工作周期中反冲洗阶段的反冲洗出水收集并沉淀，将其含有大量活性细菌和溶解性营养元素的上清液回流至生物滤池，下层含有不溶性营养物质的沉淀全部或部分回流至生物滤池，被生物滤池当中的大量存在的微生物重新利用，从而补充在低营养基质条件下，微生物生长、增殖和新陈代谢所必需的营养基质，维持生物滤池当中的生态稳定。该方法操作方便，保持了低营养基质条件下，生物滤池内部微生物生态系统的稳定。
文档编号C02F3/02GK101302055SQ200810105409
公开日2008年11月12日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者宋立新, 杰 张, 朱晓辉, 宏 杨, 杨佳丽, 段晓东, 熊晓丽, 贾运智 申请人:北京工业大学