专利名称：河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减方法
技术领域：
本发明涉及一种河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减方法。
背景技术：
河流、湖泊、景观水水体是陆地水体主要的存在形式，也是环境污染物降解及 分解的重要场所。这些水体对受纳的环境污染物通过物理、化学、生物等多方面的 作用被分离或分解，使水体污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后基本或完全恢复 至受纳污染物以前的状态，这个过程即陆地水体水污染物的自然削减过程，表现为 水体的自身净化(水体自净，self-purification of water body)。
河流、湖泊、景观水水体的水污染物自然削减的过程复杂，从机理上划分，主 要包含以下几个过程
A、 物理过程主要包括稀释、扩散、挥发、沉淀等过程。污水或污染物排入陆 地水体后，可沉性固体逐渐沉至水底形成污泥。悬浮体、胶体和溶解性污染物则因 混合稀释而逐渐降低浓度。污水排入水体须经相当长的距离或相当长时间的浓度扩 散等才能达到完全混合，达到完全混合的时间受许多因素的影响，包括水体水流的 流量、流速、水文条件和污染物的种类及浓度或进入位置和型式等。
B、 化学和物理化学过程主要包括氧化、还原、吸附、凝聚、中和等过程。化 学净化过程中化学反应的产生和进行取决于污水和水体的具体状况。如在一定条件 下，水体中难溶性硫化物可以氧化为易溶性的硫酸盐；可溶的二价铁、锰的化合物 可转化为几乎不溶解的三价铁、四价锰的氢氧化物而沉淀下来。又如水体中硅、铝 氧化物胶体或蒙脱土、高岭土一类胶体物质，能吸附各种阳离子或阴离子而与污染 物凝聚并沉淀。
C、 生物学和生物化学过程主要为进入水体中的污染物，特别是有机物质，通 过水中微生物的代谢活动被分解转化为无机物的过程，在水体形成的生态体系中， 食物链上的原生生物带等、部分水生植物也均不同程度的参与了水中污染物的削减 和净化。悬浮和溶解于水体中的有机污染物，在有溶解氧时会因好氧微生物作用，
氧化分解为简单的、稳定的无机物，如二氧化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等，使水体 得到净化。在这过程中，要消耗一定量的溶解氧。在单纯的自净水体中，溶解氧除 水体中原有的以外，主要来自水面复氧和水体中水生生物光合作用。这个过程中， 复氧和耗氧同时进行。
在一般情况下的陆地水体中的污染物自然削减过程中，上述过程互相交织在一 起综合进行，其中，生物化学过程和物理过程常常发挥着主要作用。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能提升受污染水体的净化污染物的 能力，逐步净化水体，恢复水体良性水生态环境效果，可显著降低水中污染物的含量， 并能提升水体的环境容量，在运行过程中，不会形成二次污染的河流、湖泊、景观水 水体污染物生物方式强化削减方法。
本发明目的的实现方式为，河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减方 法，具体方法如下
1) 采用微生物分离、纯化、驯化、扩大培养相结合的生物技术方法，获取具备 高性能去除水体污染物的微生物菌剂产品，直接投加至目标水体中加强水体净化污染 物的生物化学过程，
2) 在河道内布置柔性微生物菌群附着载体，为河道水体内的微生物菌群提供附 着场所，使其在载体上增殖，形成以微生物菌群为主体的生物膜，并逐步形成以化能 异养菌群、化能自养菌群、原生生物群、低等、高等水生生物为主的生态体系，
3) 人工复氧，利用水下部分和水外部分复氧，水下部分设计有曝气器、水下支 风管、固定装置，水外部分设鼓风设备和主风管，主风管与曝气器、水下支风管连通，
4) 水体推流技术，利用水体的水流模型，在水下多点分布架设液下推流设施， 推动水体水流良性流动。
本发明以生物技术为主体，结合新型的污水处理设备材料和方法，形的强化水 体生物化学净化污染物过程的的污水治理技术，应用于超量受纳城镇污水等导致严重 污染的河流、湖泊、景观水水体的污水治理，提升这类型水体的污染物自身净化能力， 达到逐歩净化水体，恢复水体良性水生态环境的目的，同时可提高水体的环境容量，
加强水体的抗污染冲击能力。本发明具备以下显著的特点
①采用微生物分离、纯化、驯化、扩大培养等生物技术方法形成一定数量的微
生物群体施加到目标水体中，不仅可以快速形成良性的微生态体系，形成高效的生物 化学净化过程，而且，对于部分受某些工业废水污染的水体，有助于建立起降解这些 污水中不易被原自然净化过程净化的污染物；
② 采用生物量扩增技术，在水体中布设微生物菌群载体，载体上增殖形成的以 微生物为主形成的群体， 一定程度的消耗了水中的氮、磷等营养物质，降低了水中藻 类增殖的营养底物浓度，同时部分增殖的微生物对部分藻类具有一定的拮抗功能；
③ 可根据水体的污染状况采用不同的人工复氧方式、采用人工推流等技术；
④ 受污染水体的底泥一般是以有机质为主的黑色淤泥，采用本发明，底泥表层 附近的溶氧水平会获得明显提升，同时在水流带动的情况下，底泥表层将一点点扩散 至水体中，进入溶氧充足的水体层后，底泥颜色逐渐由黑色转化为泥灰色，其中的有 机质将进入水体的污染物降解过程，最终得到降解，形式上为生物清淤的方式，这种 清淤方法相对于传统的方式，形式更为简单、费用支出少；
⑤ 在运行过程中，几乎不会形成二次污染。
图1是水面下布置布置微生物菌群载体、复氧装置状态图 图2是人工复氧设施之一的结构示意图 图3是人工复氧设施之二的结构示意图 图4是液下水体推流装置分布，水体流动状态示意图
具体实施例方式
参照图1、 2，本发明采用以下的生物方式强化削减河流、湖泊、景观水水体中 的污染物-
1) 外源微生物调控水体生物化学过程技术
微生物形成的微生态体系是水体中污染物自然削减的主要作用源，微生态体系 是由一群微生物为主体形成,产生的胞外酶体系配合胞内酶利用水中污染物作为底物 进行生化反应，完成代谢活动，在代谢活动的生化反应过程中，绝大多数常见污染物 得以不同形式及不同级别的降解，大分子物质得以逐步降解为小分子物质，以C、 N、 H、 O等为主要组成元素的多数有机污染物，最终被转化为C02、 N2、仏0等形式得以削 减。
2) 水体污染物自然削减的主要过程是以微生物菌群为主体表现的生物化学反
应，各类微生物的数量及性能对整个生物化学过程有着直接的影响，本发明采用通常 的微生物分离、纯化、驯化、扩大培养等生物技术方法形成一定数量的微生物群体。 在河道的水体1下按照图1的方式布置柔性微生物菌群载体2，为河道水体内的微生 物菌群提供附着场所，使其在载体上增殖和进行生物化学代谢过程，形成以微生物菌 群为主体的生物膜，极大的扩增了水体中的生物量， 一定程度的消耗了水中的氮、磷 等营养物质，降低了水中藻类增殖的营养底物浓度，同时部分增殖的微生物对部分藻 类具有一定的拮抗功能，直接提升水体空间的污染物削减能力。
3) 人工复氧技术
河道水体由于受水流速度、水流形态等多种因素限制，自身复氧的速率是有限 的，如果受纳污染物的水体在较长时间内复氧速率低于耗氧速率，水体将呈现水质恶 化的趋势，故采用人工复氧的方式大幅度提升水体的复氧速度，可以直接控制水体水 质的变化。
本发明采用图2、3所示的人工复氧设施实施复氧。人工复氧设施3安在水底(见 图l)。人工复氧设施由风机房6及与之相连的主风管8组成，主风管8接支风管7， 支风管上连有软性微孔曝气管9 (见图3)或膜片式微孔曝气管5 (见图2)。
支风管一般采用U-PVC或PPR管材，风机房内的鼓风设备一般采用罗茨风机， 部分特别的情况下采用空气压縮机以获得较高的出风压力，主风管一般为铸铁管，支 风管按树干式方式布设。
4) 采用如图4所示的水体推流技术
部分水体受自身水环境具体特征、来水水流流量等因素的影响，如河岸4中的 水体流动性较差，在温差对流强度相对较小时，水体基本处于相对静止的状态，这样 的水体不易更新、自然复氧强度低、污染物不易扩散稀释、微生态形式稳定性差。
对这样的水体，按水体环境，在水下分布架设多点液下推流设施10，推动水体 按图中箭头所示的水流方向ll流动。液下推流设施依据实际情况一般选择污水潜水 泵或液下推流器。水体推流技术作为水体污染物生物方式强化削减技术的补充部分， 通常在河道水体水质恢复期和相对稳定期采用，不仅可以有效消除水体水质的稳定 性，同时可以一定程度的减少这类流动性差的水体藻类滋生的可能性，另外，也是促 进水体水流与扩增的微生物群体接触的方式之一。
权利要求
1、河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减方法，其特征在于具体方法如下1)采用微生物分离、纯化、驯化、扩大培养相结合的生物技术方法，获取具备高性能去除水体污染物的微生物菌剂产品，直接投加至目标水体中加强水体净化污染物的生物化学过程，2)在河道内布置柔性微生物菌群附着载体，为河道水体内的微生物菌群提供附着场所，使其在载体上增殖，形成以微生物菌群为主体的生物膜，并逐步形成以化能异养菌群、化能自养菌群、原生生物群、低等、高等水生生物为主的生态体系，3)人工复氧，利用水下部分和水外部分复氧，水下部分设计有曝气器、水下支风管、固定装置，水外部分设鼓风设备和主风管，主风管与曝气器、水下支风管连通，4)水体推流技术，利用水体的水流模型，在水下多点分布架设液下推流设施，推动水体水流良性流动。
2、 根据权利要求1所述的河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减方 法，其特征在于人工复氧设施(3)安在水底，人工复氧设施由风机房(6)及与之相 连的主风管(8)组成，主风管(8)接支风管(7)，支风管上连有软性微孔曝气管(9)或膜片式微孔曝气管(5)。
3、 根据权利要求1所述的河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减 方法，其特征在于水体推流是在水下分布架设多点液下推流设施(10)，推动水体流 动。
全文摘要
本发明涉及一种河流、湖泊、景观水水体污染物生物方式强化削减方法。采用微生物分离、纯化、驯化、扩大培养等生物技术方法，获取具备高性能去除水体污染物的微生物菌剂产品，投加至受污染水体中实施生物化学净化水体污染物的过程，同时在水体内布置柔性附着载体，为微生物菌群提供附着场所，使其在载体上增殖，形成以微生物菌群为主体的生物膜，配合人工复氧及水体推流技术，强化水体净化污染物的能力，达到治理受污染的河流、湖泊、景观水等目标水体，并恢复水体良性水生态环境的目的。采用本发明，可以显著降低水中污染物的含量，达到净化水体的目的，并提升水体的环境容量，使之保持长期的抗污染冲击的能力。在运行过程中，不会形成二次污染。
文档编号C02F3/34GK101381166SQ20081019720
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者周志勇, 谢雄文, 明 陈 申请人:湖北中油水环境治理有限公司