旁滤辅助强化微生物原位修复治理黑臭水体的新方法与流程

本发明属于污水处理领域，涉及黑臭水体的处理，尤其是一种以旁滤技术辅助强化微生物原位修复治理黑臭水体新方法。

背景技术：

黑臭水体是由严重水污染造成水体水质极端恶化现象。水体出现黑臭现象主要是因为水体严重污染，水中有机物在分解过程中耗氧较多，造成水环境缺氧，而厌氧微生物分解有机物产生大量有臭味的气体，如胺、硫化氢等逸出水面，致使水体发臭；水体发黑则是由水体中有的fe、mn等金属离子与硫离子形成fes、mns等物质所致。水体的色度增加导致透光率大幅下降，导致底部潜水植物光合作用无法进行，失去补氧能力并死亡腐败，更加加剧了水体厌氧状态。长期厌氧消化又会加速底层沉积物的上浮，致使这一过程进一步加剧，是一个恶性循环过程。黑臭水体除给人带来感官不悦以外，大量溢出的甲烷、二氧化碳、硫化物、胺类物质在大气环境扩散条件不佳情况下会在局部积累积聚，影响人体健康和环境安全。

水体黑臭直接原因是水体缺氧，同时也与水体富营养化和底泥沉积有关。水体污染和底部沉积厌氧分解是主要原因。及时切断污染源和清淤治理是黑臭水体最直接治理方法。针对点源污染，切断污染源相对比较容易，但面源污染和降雨、降尘污染等无法人为控制，很难采用有效手段加以控制。清淤对于河道和人工水体治理虽然作用直接，但实施过程复杂，除经费、人力等因素外，还需要综合考虑交通、防洪、断流等多种因素，实施难度很大，另外清淤后整体生态系统恢复也需要很长时间，这段时间内生态体系脆弱，再次恶化风险很大。

在黑臭水治理过程中，物化处理是效果好、见效快的重要处理手段，目的在于快速去除废水中悬浮和胶体状有机物，降低水体色度和有机负荷。传统方法多采用全水域添加混凝剂、沉淀剂及移动式混凝处理设施处理等，这些方式虽能快速短时间内降低水体中色度和有机物含量，但对水体环境破坏大，不利于后期自身环境体系恢复。特别是投加沉淀剂、混凝剂方法，沉淀的絮体在厌氧条件下还会浮起，存在再次污染的风险。絮凝船等处理对水体中植物、动物等影响较大，絮凝后污染物外运和处理都不方便，且操作难度大，费用高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种利用旁滤技术辅助强化微生物治理修复黑臭水体新方法，是一种集主动修复、原位强化治理及生态维持为一体的综合治理修复技术。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种旁滤辅助强化微生物原位修复治理黑臭水体的新方法，从黑臭水体下游取0.2％-5％的水依次进行旁滤处理、原位强化微生物修复处理，然后再排放到上游水体中，不断循环直到净化，所述的旁滤处理包括依次进行的物化吸附絮凝、生物处理、生态过滤三个步骤。旁滤处理针对黑臭水体中悬浮、溶解及氮磷、金属离子进行有效去除。

而且，所述的物化吸附絮凝处理包括依次进行的吸附、絮凝、混凝、沉淀四个步骤，所述的吸附采用膨润土、沸石粉、硅藻土的一种或两种以上的混合物作为吸附剂；所述的絮凝是采用聚合铝盐、明矾、聚合铁盐、改性淀粉的一种或两种以上的混合物作为絮凝剂，所述的混凝是采用聚二甲基二烯丙基氯化铵、阳离子淀粉、聚丙烯酰胺的一种或两种以上的混合物作为混凝剂。

具体的，膨润土的用量为1-15mg/l，沸石粉的用量为1-100mg/l、硅藻土的用量为1-30mg/l；絮凝剂用量根据水体zeta电位确定，采用絮凝剂控制调节待净化水的zeta电位值，调整到-30mv至15mv之间。

吸附絮凝处理主要去除水体中色度和悬浮物质，根据水体透光度来调节絮凝剂组合：

透光度小于30cm的，吸附剂采用硅藻土或膨润土，絮凝剂采用明矾、聚合铝盐、聚合铁盐的一种或两种以上的混合物；

透明度在30-60cm之间，絮凝剂采用聚合铝盐、改性淀粉的一种或两种的混合物；

透明度大于80cm，不使用絮凝剂，采用吸附加混凝处理。

生物处理主要去除旁滤水中有机物，含有机悬浮物，保证排入水体中cod不高于60mg/l。

所述的生物处理采用膜生物反应器、生物滤床处理、固定化厌氧/好氧处理池、人工湿地过滤池的任一种，处理时间0.5-4小时。

生态过滤主要用于去除金属离子、悬浮物、微生物及碎片等，出水ss不高于20mg/l,cod不高于50mg/l，另外生态过滤作用还在于作为一种水体释放前提供一个生态缓冲缓冲，避免物化处理和生物处理引入的离子、微生物污泥菌体对水体生态及外加强化菌群的冲击，减少造成二次污染的几率。

所述的生态过滤是通过水生植物种植形成人工湿地过滤系统过滤，所述的水生植物包括蒲草、芦苇、荷、水葫芦，人工湿地由至下而上设置的砾石层、沸石层、沙土种植层、浅水生物放养层组成，总水力停留时间4-48h。

砾石层采用直径2-8cm大理石块、石灰石块、建筑垃圾碎块、砂岩石块一种或两种以上混放堆成，高度25-50cm，沸石层由直径1-2cm沸石颗粒堆积而成，总高度20-50cm，沙土种植层厚度在30cm-40cm；浅水生物放养层高度为10-20cm。

强化微生物原位修复在旁滤排水口添加活菌制剂，用于对水体及沉积层中有机碳的分解、氨氮的脱除，净化水体，并顺排水水流不断扩展，达到总体净化效果。

添加的活菌制剂包括枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、纤维单胞菌、乳酸杆菌及光和细菌两种及两种以上组合，以上生物制剂选用市售淡水水产养殖用活菌制剂，根据活菌数、水质特征不同进行调配。添加的活菌数不低于1-10×10⁶个cells/m³，活菌制剂可以为粉状或液体状制剂，每种添加制剂杂菌数不超过5％。

强化微生物原位修复根据水体cod指标、碳氮比和淤泥层有机质含量调整菌群组合和活菌数量。cod指标较高时，组合菌种中以枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、硝化菌为主；cod较低时以硝化菌、光合细菌等组合为主。

淤泥层有机物含量较高时以纤维单胞菌、枯草杆菌、乳酸菌为主，淤泥层有机物含量较低时以硝化菌、光合细菌等为主。

旁滤处理各段根据待修复水体自然环境、污染状态、修复难度等个面综合考虑，对物化处理、生物处理、生态过滤段各自作用强度进行合理分配，力求充分发挥各段优势，达到增效降费效果，在修复处理各阶段，也要根据水质对各段效能进行调整。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明采用旁滤处理辅助微生物原位修复，逐步持续对水体进行净化，改善水体生态体系，既节约了投资，又可维持水体清洁，是一条可行之路。

2、本发明采用的旁滤技术从黑臭水体中取一部分水进行净化处理，处理后再排放到水体中，日处理水量为黑臭水体总水量0.2％-5％，对水体总体环境破坏和冲击小，不破坏水体总体生态系统，更重要的一点是可有效利用水体自身生态系统对水体进行修复和恢复，加上处理后水对水体的稀释作用，逐渐恢复水体健康，建立稳定的良好的水体环境系统。

附图说明

图1为旁滤取水口、排水口示意图；

图2为旁滤处理工艺示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1：

季节性缓流河道黑臭水体：

黑臭原因主要是季节性降雨或泥底污染物收季节气候影响厌氧发酵所致。污染特性为氨氮含量高，色度深，悬浮物高等。旁滤处理取水量为黑臭水体总水量3％，取水口设在河道下游，通过管道取水，排水口设在黑臭水体水流上游，排水可通过管路输送到上游。

旁滤物化吸附采用15mg/l膨润土或10mg/l沸石粉吸附，絮凝采用75-100mg/l明矾或20-25mg/l聚合氯化铝，混凝采用阳离子聚丙烯酰胺作为混凝剂。采用絮凝剂控制调节待净化水的zeta电位值，调整到-30mv至15mv之间，吸附时间10min，絮凝操作2分钟，混凝时间5分钟，沉淀时间30min。加药根据水量自动控制药量，絮凝剂加药根据废水zeta电位反馈控制。

旁滤处理生物处理工序采用固定化厌氧/好氧处理池处理，时间厌氧0.5小时，好氧3小时。

旁滤处理技术生态过滤采用人工湿地过滤系统，水生植物采用芦苇处理人工湿地由砾石层、沸石层、沙土种植层、浅水生物放养层组成，总水力停留时间24h。

砾石层采用直径8cm建筑垃圾碎块，高度30cm，上接沸石层，沸石层由直径1-2cm沸石颗粒堆积而成，总高度20cm。砂土层厚度在40cm，砂土层上自由水层15cm。

原位强化微生物修复通过在水体中补加强化微生物手段实现。强化微生物菌群在旁滤排水口添加。添加的活菌制剂包括枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌及硝化菌，生物制剂选用市售淡水水产养殖用活菌制剂。添加的活菌数枯草芽孢杆菌不低于4×10⁶个cells/m³，硝化菌不低于5×10⁶个cells/m³，采用液体或固体粉状制剂计量添加。

采用此工艺处理，初期取水透光度为50cm的，排水ss为20mg/l,cod为45mg/l；处理7天后，取水透光度为80cm，水体水质指标达到国家地表水环境质量标准gb3838-2002规定v类指标标准；15天后，水体水质指标除cod以外，其他指标均达到地表水iv标准，cod指标仍为v类标准；近岸带可见底，水体臭味基本消失；处理30-45天后，所有指标均达到地表水iv类标准，水体近岸开始带有水生植物生长；60-90天后，进入稳定期，生态系统开始恢复，水体能见度可达到2m，处理以生物处理和生态过滤为主；后期处理和维护以防雨季突发污染为主。

实施例2：

无明确流向和来源的积水黑臭水体

此类水体多为周边居民产生污水、垃圾污染所致，以及随降雨带入的地表污染物等污染所致，污染物不断积累、厌氧发酵导致水体发黑发臭。治理前最好先经过护坡和必要适度清淤工作。

旁滤处理技术取水量为黑臭水体总水量5％，排水口和进水口最好设置有一定距离，设置在相对远端位置最好。

旁滤处理吸附采用15mg/l膨润土或15mg/l硅藻土，絮凝处理50-100mg/l氯化铝或100-150mg/l明矾，混凝采用聚二甲基二烯丙基氯化铵、或阳离子聚丙烯酰胺。采用絮凝剂控制调节待净化水的zeta电位值，调整到-30mv至0mv之间，具体用量为：吸附时间15min，絮凝10分钟，混凝时间5分钟，沉淀时间60min。

旁滤处理生物滤床处理，处理时间4小时。

旁滤处理技术生态过滤采用人工湿地过滤系统，水生植物种类包括蒲草或芦苇。人工湿地由砾石层、沸石层、沙土种植层、浅水生物放养层组成，总水力停留时间16h。

砾石层采用直径2-8cm大理石块、石灰石块、建筑垃圾碎块、砂岩石块一种或两种以上混放堆成，高度30cm，上接沸石层，沸石层由直径1-2cm沸石颗粒堆积而成，总高度20cm。砂土层厚度在30cm，是水生植物载体；砂土层上自由水层10cm。

原位强化微生物修复通过在水体中补加强化微生物手段实现。强化微生物菌群在旁滤排水口添加。添加的活菌制剂包括枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、纤维单胞菌、硝化菌组合，以上生物制剂选用市售淡水水产养殖用活菌制剂，根据活菌数、水质特征不同进行调配。枯草芽孢杆菌添加的活菌数为2×10⁶个cells/m³，凝结芽孢杆菌添加的活菌数为1×10⁶个cells/m³、纤维单胞菌、硝化菌活菌添加的活菌数为3×10⁶个cells/m³。

采用此工艺处理，初期取水透光度为30cm的，排水ss为20mg/l,cod为55mg/l；15天后，水体水质达到地表水环境质量标准gb3838-2002规定v类指标；处理30天后，透光度达到80cm，除氨氮指标较高外，其他指标均达到地表水v类标准，水体近岸可见底；60天后，水体开始澄清，黑臭味基本消除，进入稳定期，生态系统开始恢复，但氨氮指标仍偏高；3个月后塘底开始有大量水生植物生长。后期在秋季应注意对水生植物的收割和清理，避免产生二次污染。

实施例3：

浅水湾或缓流坑

此类水体污染相对较轻，多为雨季冲积带来的有机物污染。

旁滤处理在此类水体处理中主要起到促进循环作用。其处理水量为黑臭水体总水量3-5％，取水可从水湾中取水，也可从主体河道取水，排水进入浅水湾或缓流坑入水口处即可。

旁滤吸附絮凝处理吸附剂可采用1-10mg/l膨润土处理，絮凝过程采用5-10mg/l聚合铝盐或10mg/l改性淀粉处理，混凝采用阳离子淀粉或聚丙烯酰胺。采用絮凝剂控制调节待净化水的zeta电位值，调整到-30mv至15mv之间，具体用量为：吸附时间15min，絮凝操作2分钟，混凝时间5分钟，沉淀时间45min。

旁滤处理生物处理采用人工湿地过滤池，处理时间2小时。

旁滤处理技术生态过滤采用人工湿地过滤系统，水生植物种类为荷或水葫芦等。人工湿地由砾石层、沸石层、沙土种植层、浅水生物放养层组成，总水力停留时间16-48h。

砾石层采用直径5cm砂岩石块，高度25cm，上接沸石层，沸石层由直径1-2cm沸石颗粒堆积而成，总高度20cm。砂土层厚度在30cm，砂土层上自由水层20cm。

原位强化微生物修复通过在水体中补加强化微生物手段实现。强化微生物菌群在旁滤排水口添加。添加的活菌制剂包括纤维单胞菌和硝化菌，以上生物制剂选用市售淡水水产养殖用活菌制剂，添加的活菌数不低于1-2×10⁶个cells/m³。

采用此工艺处理，初期取水透光度为60cm的，排水ss为20mg/l,cod为50mg/l；处理10天后，取水透光度为80cm，水体水质总体指标达到地表水环境质量标准gb3838-2002规定v类指标；15天后，水体水质均达到地表水iv标准，近岸带可见底，水体臭味基本消失；处理30-45天后，所有指标均达到地表水iv类标准，60天后，进入稳定期，生态系统开始恢复，处理以生态过滤为主；后期处理和维护以防雨季突发污染为主。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。