一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置和修复方法，属污染水体生态修复领域；该装置自低向高纵向布置依次有气水混合区、主反应区和沉淀区，其体积比为1：2.5~4.5：1.2~2。首先，空气和原水在混合区进行快速混合；然后进入主反应区并形成内环流，在主反应区实现难降解有机物矿化和去除以及硝化反硝化等过程；最后主反应区出水在沉淀区进行沉淀后排出装置；沉淀区的剩余污泥由排泥口定期排出。CODMn、CODcr、氨氮、总氮、浊度去除率分别达到10.57%~74.34%、56.3%-88.9%、12.30%~86.67%、49.38%-70.93%、20.01%~100%。
【专利说明】一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于重度污染水体修复的设备和方法，具体是一种重度污染水体净化有机物、氮素污染物、悬浮细菌和颗粒物的装置和方法。主要用于污染程度较重的水体的快速修复和污染物净化。
技术背景
[0002]有些河道水体由于受到快速发展的工业和人口大爆炸的影响，相对于其他江河湖库来说，河道水体是污水收纳场所，发黑发臭现象明显，其特征是:水体黑臭、溶解氧极低、污染物浓度相对较高、水体自净能力微弱、透明度极差，给居民生产生活、社会形象和生态环境造成极大的影响和不利。目前河道水体治理技术包括:栽种高等水生植物，放养滤食性鱼类等生态方法；或投加药剂、臭氧、紫外线和超声波杀藻等物理化学方法；或引清水稀释、人工曝气等工程措施。然而这些方法和措施各有利弊:(1)引清水稀释耗水、耗电量大，
[2]人工曝气耗电量大、效果不明显，(3)投加药剂虽然效果明显，但是容易引起二次污染，
(4)臭氧、紫外线、超声波技术成本过高，暂无法应用于大水量；(5)栽种高等水生植物，放养滤食性鱼类等生态方法得到广大认可和喜爱，但是对于重度污染的河道水体容易出现水生植物和鱼类死亡问题。在此大背景条件下，寻求高效、可行、低廉、无污染的生物净化修复技术成为急需解决的问题。 [0003]从 本质上讲，无论是采用哪种修复或净化方法，其目的都是水质逐步恢复以强化或恢复水体自净能力，要提高水体自净能力，关键在于提高水体的透明度、DO和减少氮、磷等污染物，因为只有水体自净能力得到恢复，待修复水体中的生物多样性就会出现，水体的自净能力、生态功能和生物多样性等都会随之健全，从而达到水体功能自我恢复的良性循环。利用生物膜反应器技术修复污染较重的河道水体具有上述物理的、化学的、生态的方法所没有的优势，即成熟、低廉、快速、无二次污染和管理简单等等。因为生物反应器技术是污水处理常用工艺，技术十分成熟，且成本低廉，它利用比表面积巨大的填料有利于提高微生物浓度，加速生化反应过程，并且没有任何二次污染问题，最后生物反应器体积相对较小，其运行条件相对容易满足和调控，易于管理。根据大量文献报道可知，生物膜技术能有效去除重度污染水体中的有机物、氮素污染物、颗粒物和有毒有害微生物具有明显的效果，逐步成为世界各国研究的重点。
[0004]利用生物膜反应器技术对重度污染的河道水体进行修复过程中，选用较多的是人工合成的有机高分子生物载体，如YDT弹性立体填料、TX型柱形悬浮填料，但是这些填料均存在亲水性和生物亲和性较差的问题，所以挂膜时间较长，生物膜与载体间的结合力也较弱。而活性炭、蜂窝陶瓷等无机性材料的填料存在费用高或制作需要消耗粘土资源等；将污水处理中生物载体技术和生态修复微生物技术有效结合，并考虑到生物膜技术中生物膜的相关性质决定了水质净化效果、特征、成本、运行管理等方面，选择适合于重度污染的河道水体的生物载体和生物膜反应器对提高修复效果具有十分重要的价值。
[0005]重度污染的河道水体其污染物浓度介于生活污水与微污染水体之间，其特征为:污染物复合型、有机物难降解型、营养比例失调型等。如果选择以人工合成高聚物为生物填料，可能会存在生物膜形成困难、生物量较少等缺陷；如果采用以大型水生植物为主要修复力量的生态修复方式可能会存在大型水生植物根系无法呼吸而死亡和烂根等问题；如果采用投加药剂可能会出现药剂用量过大的问题，甚至二次污染问题；选择适宜净化重度污染的河道水体的填料和构建合适的生物反应器是重度污染的河道水体净化和修复急需解决的问题。
【发明内容】
[0006]根据目前、原位修复技术中存在的因成本、管理、运行、效果等方面存在诸多缺点，本发明提供一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置和方法。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，包括壳体，在壳体中的上部和下部分别安装有带网孔的上隔板和下隔板，下隔板将壳体内腔分割为主反应区和气水混合区上下两部分，在主反应区中安装有导流筒，导流筒将主反应区分隔为气水上流区和降流区内外两部分；在主反应区中充填有竹丝填料，在壳体的顶部有沉淀区，在沉淀区左右两侧分别有排泥口和排水口。
[0008]进一步优选的是所述的竹丝填料经下述方法处理:首先将毛竹制成长方体形状的竹丝填料，用5%-10%氢氧化钠水溶液连续浸泡5-7天,每天更换氢氧化钠水溶液,浸泡结束后水洗，干燥，单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下距离紫外灯10-15cm照射15_40mino
[0009]进一步优选的是所述的竹丝填料的规格为:长10-30mm、宽0.5_2mm、高0.5_2mm。
[0010]进一步优选的是所述的水洗为采用自来水或蒸馏水反复清洗3-5次 进一步优选的是所述的干燥为风干、晾干或在温度不超过60°C的鼓风干燥箱烘干。
[0011]进一步优选的是所述的上隔板和下隔板均为不锈钢铁丝网。
[0012]进一步优选的是气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为1:2.5^4.5:1.2~2。
[0013]本发明还提供一种基于竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法:
步骤(1)，设备的运行调试-接种挂膜法:将制备好的竹丝填料放入修复装置的主反应区并装好上隔板和下隔板，先向主反应区加入活性接种污泥，加入量为气水混合区和主反应区的体积的5%-10%，并加入工业葡萄糖，工业葡萄糖加入量每立方米原水中加入
0.3-0.5g，，再泵入重度污染的河道水体，使悬浮固体污泥浓度MLSS为170(T2500mg/L，最后再进行闷曝9-12天，每3-4天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成较为稳定的生物膜；然后将反应器中未固定的活性污泥倒出，最后改为连续流进水，进入正常 的水质净化过程；
步骤(2)，修复步骤:在气泵和水泵的作用下将空气和重度污染的河道水体同时泵入气水混合区，气水混合后密度低于水而上升进入主反应区的气水上流区，气水上升至主反应区顶部后气水分离，水大部分被迫进入主反应区的降流区，降流区中的水回流入修复装置的气水混合区与新进入修复装置的原水混合再次经过气水上流区，形成内循环水流；重度污染的河道水体中的氨氮被吸附在竹丝填料表面好氧区域内的硝化菌所氧化成硝态氮；另外竹丝填料分解产物和重度污染的河道水体中残留的有机污染物被吸附在竹丝填料上缺氧区域内的反硝化菌所利用，实现生物反硝化和二级尾水中残留的有机物同步去除；另外利用竹丝填料表面的吸附氧化作用将重度污染的河道水体中的颗粒物质、有害微生物进行灭活、氧化分解等。在主反应区进行了生物硝化反硝化和有机物去除的净化水，通过主反应区顶部进入沉淀区；净化水在沉淀区进行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0014]本发明提供另外一种基于竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法是:
步骤(1)，设备的运行调试-自然连续成膜法:将制备好的竹丝填料放入修复装置的主反应区并装好上隔板和下隔板，采用重度污染的河道水体自然连续挂膜法，进行闷曝24-30天，每3-4天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成生物膜质量为1.90g/m2-3.20g/m2 ;然后改为连续流进水，并进入正常的水质净化过程；
步骤(2)，修复步骤:在气泵和水泵的作用下将空气和重度污染的河道水体同时泵入气水混合区，气水混合后密度低于水而上升进入主反应区的气水上流区，气水上升至主反应区顶部后气水分离，水大部分被迫进入主反应区的降流区，降流区中的水回流入修复装置的气水混合区与新进入修复装置的原水混合再次经过气水上流区，形成内循环水流；重度污染的河道水体中的氨氮被吸附在竹丝填料表面好氧区域内的硝化菌所氧化成硝态氮；另外竹丝填料分解产物和重度污染的河道水体中残留的有机污染物被吸附在竹丝填料上缺氧区域内的反硝化菌所利用，实现生物反硝化和二级尾水中残留的有机物同步去除；另外利用竹丝填料表面的吸附氧化作用将重度污染的河道水体中的颗粒物质、有害微生物进行灭活、氧化分解等。在主反应区进行了生物硝化反硝化和有机物去除的净化水，通过主反应区顶部进入沉 淀区；净化水在沉淀区进行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0015]上述技术方案利用竹丝填料良好的生物亲和性、亲水性和较为粗糙的表面，使竹丝填料表面的生物膜大量繁殖，其中就包括大量的硝化菌和反硝化菌，而且竹丝填料表面容易形成较厚的生物膜，可以为竹丝纤维素的分解和重度污染的河道水体中的残留性有机物提供有利条件。由于竹丝填料表面生物膜因为竹丝填料的可生物降解性而变厚分层，由于硝化菌的好氧特点，所以占据生物膜的表层区域，而反硝化菌因为缺氧特点则分布在生物膜的内层区域，即硝化菌和反硝化菌占据各自喜好的微环境，从而实现同步脱氮过程。这个现象与Rahimi等和彭永臻发现的“较厚生物膜有助于脱氮过程”机理一致。在生物膜的表层区域，硝化菌得到充足的氧气使大量的氨氮被转化为硝态氮，由氨氮转化成的硝态氮和重度污染的河道水体中原有的硝态氮通过扩散作用进入生物膜的内层缺氧区域进行反硝化过程。其中氨氮氧化需要的氧气来自重度污染的河道水体中残留的氧气和处置装置底部曝气供氧；反硝化需要的有机碳源来自竹丝填料分解形成的有机物和重度污染的河道水体中残留的有机物，竹丝填料分解形成的有机物和重度污染的河道水体中残留的有机物在内循环的作用多次在主反应区进行矿化分解，形成可溶性有机物供反硝化菌所利用，这些可溶性有机物因为内循环的原因反复被竹丝填料表面生物膜内层反硝化菌所利用而降低，这些可溶性有机物易于被竹丝填料生物膜内层反硝化菌作为有机碳源所利用，将硝态氮转化为气态氮，从而实现有机物降低和反硝化脱硝的双重效果。[0016]本发明的有益效果是:在修复装置气水高效混合、污染基质的接触氧化、沉淀等过程的基础上实现了生物硝化反硝化和有机物同步去除的效果。在HRT为2.5-4.5h之间，CODsfa、氨氮、总氮、浊度、悬浮细菌总数去除率分别达到10.57%~74.34%、12.30%~57.55%、49.38%-70.93%、20.019T100%、95.5%-99.7%。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的结构示意图；
图中:1_气泵；2-水泵；3_气水混合区；4-壳体；5_气水上流区；6_降流区；7-导流筒；8-排泥口 ；9_排水口 ； 10-沉淀区；11-上隔板；12-下隔板。
【具体实施方式】
[0018]下面结合说明书附图来说明竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的结构和使用方法。
[0019]实施例1
如图1所示，一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置包括壳体4，在壳体4中的上部和下部分别安装有带网孔的上隔板11、下隔板12，上隔板11和下隔板12均为不锈钢网孔板，它们主要用于固定竹丝填料。下隔板12将壳体4内腔分割为主反应区和气水混合区3上下两部分，在主反应区中安装有导流筒7，导流筒7将主反应区分隔为气水上流区5和降流区6内外两部分，导流筒可为圆筒或方筒或多边形筒。在主反应区中充填有竹丝填料，在壳体4的顶部安装有沉淀区10，在沉淀区10上分别设有排水口 9和排泥口 8，其中，气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为1:2.5:1.2。
[0020]所述的竹丝填料是经下述方法处理过:将毛竹制成长方体形状的竹丝填料，然后用5%氢氧化钠水溶液连续浸泡5天，每天更换氢氧化钠水溶液,浸泡完毕后用自来水反复冲洗3次；而后风干，以去除竹丝填料内水溶性物质；最后将干燥的竹丝填料单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下,距离紫外灯IOcm处进行紫外照射15min,以减小竹丝填料内的结晶度。竹丝填料的规格为:长10mm、宽0.5mm、高0.5mm。
[0021]本实施例的基于上述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法，包括如下步骤:
步骤(1)，设备的运行调试-接种挂膜法:将制备好的竹丝填料放入修复装置的主反应区并装好上隔板和下隔板，先向主反应区加入活性接种污泥，加入量为气水混合区和主反应区的5% (V/V)，并加入工业葡萄糖，工业葡萄糖加入量每立方米原水中加入0.3g，再泵入重度污染的河道水体，使悬浮固体污泥浓度MLSS为170(T3700mg/L，最后再进行闷曝9天，每3天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成较为稳定的生物膜；然后将反应器中未固定的活性污泥倒出，最后改为连续流进水，进入正常的水质净化过程；
步骤(2)，修复步骤:在气泵I和水泵2的作用下将空气和重度污染的河道水体同时泵入气水混合区，气水混合后密度低于水而上升进入主反应区的气水上流区，气水上升至主反应区顶部后气水分离，水大部分被迫进入主反应区的降流区，然后回流入气水混合区与新进入的原水混合再次经过气水上流区，形成内循环水流；重度污染的河道水体中的氨氮被吸附在竹丝填料表面好氧区域内的硝化菌所氧化成硝态氮；另外竹丝填料分解产物和重度污染的河道水体中残留的有机污染物被吸附在竹丝填料上缺氧区域内的反硝化菌所利用，实现生物反硝化和二级尾水中残留的有机物同步去除；另外利用竹丝填料表面的吸附氧化作用将重度污染的河道水体中的颗粒物质、有害微生物进行灭活、氧化分解等。在主反应区进行了生物硝化反硝化和有机物去除的净化水，通过主反应区顶部进入沉淀区；净化水在沉淀区进行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0022]实施例2
实施例2的修复 装置与实施例1的区别在于:气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为I:4.5:2。
[0023]本实施例修复装置中的竹丝填料是经下述方法处理过的竹丝填料:将毛竹制成长方体形状的竹丝填料，然后用10%氢氧化钠水溶液连续浸泡7天，每天更换氢氧化钠水溶液，浸泡完毕后用蒸馏水反复冲洗5次；而后晾干，以去除竹丝填料内水溶性物质；最后将干燥的竹丝填料单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下，距离紫外灯15cm处进行紫外照射40min,以减小竹丝填料内的结晶度。竹丝填料的规格为:长30mm、宽2mm、高2mm。
[0024]本实施例的基于上述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法与实施例1的修复方法区别在于活性接种污泥加入量为气水混合区和主反应区的10%(V/V),工业葡萄糖加入量每立方米原水中加入0.5g,闷曝时间为12天，且每4天更换修复装置中的重度污染的河道水体。
[0025]实施例3
实施例3的修复装置与实施例1的区别在于:气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为I: 3:1.8o
[0026]本实施例修复装置中的竹丝填料是经下述方法处理过的竹丝填料:将毛竹制成长方体形状的丝状竹子，然后用7%氢氧化钠水溶液连续浸泡6天，每天更换氢氧化钠水溶液，浸泡完毕后用自来水反复冲洗4次；而后在温度不超过60°C的鼓风干燥箱中烘干，以去除竹丝填料内水溶性物质；最后将干燥的竹丝填料单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下，距离紫外灯12cm处进行紫外照射28min，以减小竹丝填料内的结晶度。竹丝填料的规格为:长 18mm、宽 1mm、高 1.2mm。
[0027]本实施例的基于上述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法与实施例1的修复方法区别在于活性接种污泥加入量为气水混合区和主反应区的8%(V/V)，工业葡萄糖加入量每立方米原水中加入0.4g，闷曝时间为10天，且每3.5天更换修复装置中的重度污染的河道水体。
[0028]实施例4
实施例4的修复装置与实施例1的区别在于:气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为I:4:1.5。
[0029]本实施例修复装置中的竹丝填料是经下述方法处理过的竹丝填料:将毛竹制成长方体形状的丝状竹子，然后用6%氢氧化钠水溶液连续浸泡5天,每天更换氢氧化钠水溶液，浸泡完毕后用自来水或蒸馏水反复冲洗5次；而后风干，以去除竹丝填料内水溶性物质；最后将干燥的竹丝填料单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下，距离紫外灯12cm处进行紫外照射25min,以减小竹丝填料内的结晶度。竹丝填料的规格为:长15mm、宽1mm、高1.5mm。
[0030]本实施例的基于上述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法，包括如下步骤:
步骤(1)，设备的运行调试-自然连续成膜法:将制备好的竹丝填料放入修复装置的主反应区并装好上隔板和下隔板，采用重度污染的河道水体自然连续挂膜法，进行闷曝28天，每3.5天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成生物膜质量为1.90g/m2 ;然后改为连续流进水，并进入正常的水质净化过程；
步骤(2)，修复步骤:在气泵I和水泵2的作用下将空气和重度污染的河道水体同时泵入气水混合区，气水混合后密度低于水而上升进入主反应区的气水上流区，气水上升至主反应区顶部后气水分离，水大部分被迫进入主反应区的降流区，降流区中的水回流入修复装置的气水混合区与新进入修复装置的原水混合再次经过气水上流区，形成内循环水流；重度污染的河道水体中的氨氮被吸附在竹丝填料表面好氧区域内的硝化菌所氧化成硝态氮；另外竹丝填料分解产物和重度污染的河道水体中残留的有机污染物被吸附在竹丝填料上缺氧区域内的反硝化菌所利用，实现生物反硝化和二级尾水中残留的有机物同步去除；另外利用竹丝填料表面的吸附氧化作用将重度污染的河道水体中的颗粒物质、有害微生物进行灭活、氧化分解等。在主反应区进行了生物硝化反硝化和有机物去除的净化水，通过主反应区顶部进入沉淀区；净化水在沉淀区进行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
[0031]实施例5
实施例5的修复装置与实施例1的区别在于:气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为I:3.5:L60
[0032]本实施例修复装置中的竹丝填料是经下述方法处理过的竹丝填料:将毛竹制成长方体形状的丝状竹子，然后用9%氢氧化钠水溶液连续浸泡7天，每天更换氢氧化钠水溶液，浸泡完毕后用自来水或蒸馏水反复冲洗4次；而在温度不超过60°C的鼓风干燥箱烘干，以去除竹丝填料内水溶性物质；最后将干燥的竹丝填料单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下，距离紫外灯14cm处进行紫外照射28min，以减小竹丝填料内的结晶度。竹丝填料的规格为:长22臟、宽1.5臟、高1.6臟。
[0033]本实施例的基于上述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法与实施例1的修复方法区别在于闷曝时间为24天，且每4天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成生物膜质量为3.20g/m2。
[0034]实施例6
实施例6的修复装置与实施例1的区别在于:气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为I: 4.5:L 2。
[0035]本实施例修复装置中的竹丝填料是经下述方法处理过的竹丝填料:将毛竹制成长方体形状的丝状竹子，然后用5%-10%氢氧化钠水溶液连续浸泡5-7天,每天更换氢氧化钠水溶液，浸泡完毕后用自来水或蒸馏水反复冲洗3-5次；而后风干、晾干或在温度不超过60°C的鼓风干燥箱烘干，以去除竹丝填料内水溶性物质；最后将干燥的竹丝填料单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下,距离紫外灯15cm处进行紫外照射40min,以减小竹丝填料内的结晶度。竹丝填料的规格为:长30mm、宽2mm、高2mm。[0036]本实施例的基于上述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法与实施例1的修复方法区别在于闷曝时间为30天，且每3天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成生物膜质量为2.50g/m2。
[0037]实施例1飞的原理是:重度污染的河道水体中的氮素污染物，其中的氨氮被吸附在竹丝填料表面生物膜内表层好氧层的硝化菌(硝酸菌和亚硝酸菌)在好氧条件下转化为硝态氮；而硝态氮以可溶性碳源为电子供体在生物膜内层缺氧区域被反硝化菌转化为气态氮。生物膜的内层反硝化所需要的可溶性碳源来自竹丝填料分解产生的有机物和重度污染的河道水体残留的有机物，其中竹丝填料分解产生的有机物和重度污染的河道水体中残留的有机物在内循环的作用下转化为可溶性有机物，这些可溶性有机物容易被反硝化细菌所利用。从而实现同步去除氮素污染物和有机污染物的目的。
[0038]性能检测
1.采用序批式生物反应器(SBBR)，在水温为19.0±1.5°C条件下，以竹丝和空心塑料球为填料，比较基于两种填料生物膜反应器在充分充氧情况下对微污染河水中高锰酸钾指数(CODsfa)、总氮(TN)和氨氮(NH4+-N)的去除效果。结果表明:当运行周期为4h时，以竹丝为填料的生物膜反应器对CODsfaJN和NH4+-N的去除分别达到了 17.5%~48.8%,49.38%~70.93%和23.08%~86.67%，其中，NH4+_N的去除的平均值为54.92% ;而以空心塑料球为填料的生物反应器对CODsfa和NH4+-N去除率仅为2.4%~42%和10.00%~27.78%，其中，NH4+-N的去除的平均值为17.65%，对TN的去除率几乎为零。竹丝填料生物反应器出水中亚硝酸盐(N02 —-N)、硝酸盐(NO3 — -N)浓度均低于空心塑料球填料生物反应器出水。通过显微分析发现，基于竹丝填料生物载体上微生物种类、数量明显多于空心塑料球。
[0039]2、采用连续流竹丝填料生物膜反应器，即实施例6的修复装置，对重度污染的景观河水进行易位修复，在水温16-22°C，水力停留时间HRT3.5-4.0h条件下，考察了竹丝填料生物膜反应器对重度污染的景观河水中高锰酸钾指数(CODfc)、氨氮(NH/-N)、浊度、活体细菌等去除效果。研究表明:竹丝填料生物膜反应器对重度污染的景观河水具有良好的修复效果，进水 CODttJ.79~24.32 mg/ L，出水 C0D-4.28~12.48mg/L，去除率 10.57%~74.34% ;进水氨氮
1.36~llmg/L，出水 0.82~9.39 mg/L，去除率 12.30%~57.55% ;进水浊度 0.63~33.11NTU，出水0-13.87NTU,去除率达到20.019^100% ;竹丝填料生物膜反应器修复后的景观水体中的活细菌数量可减少I个数量级。分析认为竹丝填料非常适合重度污染的景观河水的修复，竹丝填料上的亲水性基团和良好的生物亲和性以及从竹丝上脱落下来的零散竹丝纤维是竹丝填料生物膜反应器对重度污染的景观河水具有良好修复的物质基础和保证。
[0040]3、采用序批式竹丝填料/活性污泥复合生物反应器，即实施例2的修复装置，在水温为19.5~21.1°C,MLSS为1736_3602mg/L和竹丝填料的填充率30%条件下，研究了复合生物反应器对重度污染的景观河水中化学需氧量(CODcr)的净化特性。研究结果表明:当运行周期为8h时，进水CODcr为38.5~52.3mg/L时，出水CODcr为13.8~16.8mg/L,其去除率为56.3%-88.9%平均去除率为66.1%。其中竹丝填料/活性污泥复合生物反应器对CODcr的去除贡献主要由竹丝生 物膜内微生物完成。从COD的平均去除率和去除速率来看，竹丝填料生物膜内微生物对CODcr的去除速率为0.096kg/m3.d ;而活性污泥内微生物对CODcr的去除速率0.038kg/m3.d，竹丝填料生物膜内微生物的生物活性和生物量明显优于悬浮状态的活性污泥，前者是后者的2.53倍。
【权利要求】
1.一种竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是:包括壳体，在壳体中的上部和下部分别安装有带网孔的上隔板和下隔板，下隔板将壳体内腔分割为主反应区和气水混合区上下两部分，在主反应区中安装有导流筒，导流筒将主反应区分隔为气水上流区和降流区内外两部分；在主反应区中充填有竹丝填料，在壳体的顶部有沉淀区，在沉淀区左右两侧分别有排泥口和排水口。
2.根据权利要求1所述的竹丝生 物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是:所述的竹丝填料经下述方法处理:首先将毛竹制成长方体形状的竹丝填料，然后用5%-10%氢氧化钠水溶液连续浸泡5-7天，每天更换氢氧化钠水溶液,浸泡结束后水洗,干燥，单层平铺，在240-270nm波长的紫外灯光下距离紫外灯10-15cm照射15_40min。
3.根据权利要求2所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是:所述的竹丝填料的规格为:长10_30mm、宽0.5_2mm、高0.5_2mm。
4.根据权利要求2所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是所述的水洗为采用自来水或蒸馏水反复清洗3-5次。
5.根据权利要求2所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是所述的干燥为风干、晾干或在温度不超过60°C的鼓风干燥箱烘干。
6.根据权利要求1所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是:所述的上隔板和下隔板均为不锈钢铁丝网。
7.根据权利要求1所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置，其特征是气水混合区、主反应区和沉淀区体积比为1:2.5^4.5:1.2~2。
8.一种基于权利要求1所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法，其特征是:步骤如下: 步骤(I )，设备的运行调试-接种挂膜法:将制备好的竹丝填料放入修复装置的主反应区并装好上隔板和下隔板，先向主反应区加入活性接种污泥，加入量为气水混合区和主反应区的体积的5%-10%，每立方米原水中加入0.3-0.5g工业葡萄糖，再泵入重度污染的河道水体，使悬浮固体污泥浓度MLSS为170(T3700mg/L，最后再进行闷曝9_12天，每3_4天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成较为稳定的生物膜；然后将反应器中未固定的活性污泥倒出，最后改为连续流进水，进入正常的水质净化过程； 步骤(2)，修复步骤:在气泵和水泵的作用下将空气和重度污染的河道水体同时泵入气水混合区，气水混合后密度低于水而上升进入主反应区的气水上流区，气水上升至主反应区顶部后气水分离，水大部分被迫进入主反应区的降流区，降流区中的水回流入修复装置的气水混合区与新进入修复装置的原水混合再次经过气水上流区，形成内循环水流；重度污染的河道水体中的氨氮被吸附在竹丝填料表面好氧区域内的硝化菌所氧化成硝态氮；竹丝填料分解产物和重度污染的河道水体中残留的有机污染物被吸附在竹丝填料上缺氧区域内的反硝化菌所利用，使生物反硝化和二级尾水中残留的有机物同步去除；另外利用竹丝填料表面的吸附氧化作用将重度污染的河道水体中的颗粒物质、有害微生物进行灭活、氧化分解；在主反应区进行了生物硝化、反硝化和有机物去除的净化水，通过主反应区顶部进入沉淀区；净化水在沉淀区进行沉淀后由出水口排出，剩余污泥由排泥口定期排出。
9.根据权利要求8所述的基于权利要求1所述的竹丝生物膜修复重度污染河道水体的修复装置的修复方法，其特征是:步骤(1)为设备的运行调试-自然连续成膜法:将制备好的竹丝填料放入修复装置的主反应区并装好上隔板和下隔板，采用重度污染的河道水体自然连续挂膜法，进行闷曝24-30天 ，每3-4天更换修复装置中的重度污染的河道水体，至修复装置内竹丝填料上形成生物膜质量为1.90g/m2-3.20g/m2 ;然后改为连续流进水，并进入正常的水质净化过程。
【文档编号】C02F3/34GK103896409SQ201410075660
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】曹文平 申请人:徐州工程学院