一种利用高效生物膜清除石油污染物的生物滞留池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用高效生物膜清除石油污染物的生物滞留池，属于环境生物工 程领域。
【背景技术】
[0002] 城市雨水径流管理对解决城市的水资源短缺、洪涝灾害、面源污染等问题都具有 重要意义，如何有效控制城市雨水径流所带来的面源污染已成为城市管理工作所面临的重 要难题之一。近年来，我国大部分城市的雨水径流污染较为严重，已成为城市河湖水质恶化 的首要因素。传统的城市排水系统设计是以雨水的尽快排除为根本出发点，这种设计方式 存在诸多弊端。探求如何满足环境、生态、经济等多重效益的城市雨水径流管理措施，是当 前城市管理所面临的挑战之一。
[0003] 生物滞留池是目前应用广泛的雨水生态处理措施之一。生物滞留池一方面通过系 统结构的渗透作用吸收暴雨径流中的雨水，显著减少地表径流量，缓解城市内涝问题;另一 方面通过植物和微生物的生态体系去除暴雨径流带来的B0D、氮磷元素，使雨水得到净化； 此外土壤和填料层的过滤吸附作用也能很好地去除固体颗粒和部分金属离子污染物。但 是，由于生物滞留池主要依赖生物吸收和生物转化的方式去除有机物，因此对于一些难降 解有机物污染物的去除效果有限（比如石油烃类、苯类污染物）。
[0004] 随着我国汽车保有量的不断上升，石油类产品的消耗量也逐年增加，加油站、汽车 维修厂、油库和公路等地方的石油跑冒滴漏事件时有发生，其雨水和冲洗水中都存在较高 浓度的石油污染物，无法有效去除这些污染物，具有很大的环境风险。石油污染物的生物降 解依赖微生物的转化作用，自然界中能够降解石油烃的微生物数量较少、转化效率较低，同 时还存在能否长期存活的问题。
[0005] 常规生物滞留池能够有效的去除地表径流中的总悬浮固体、重金属、N、P等污染 物，但对于难降解和难去除的石油烃类污染物去除效果不佳;此外，常规的生物滞留池多采 用植被和土壤覆盖层进行石油烃类污染物的吸收和去除，虽然有时效率较高，但更多依赖 植被和特定的环境土壤，其应用范围受限。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的上述问题，发明人通过试验研究，提供一种新型的可以有效 去除水中石油污染物的生物滞留池，通过在生物滞留特定区域设置生物膜的载体材料，接 种高效降解微生物并培养成生物膜系统，起到维持微生物长期存活、快速降解石油烃污染 物的作用，最终保证生物滞留池出水的水质合格。
[0007] 本发明的目的之一在于提供一种利用高效生物膜清除石油污染物的生物滞留池， 所述生物滞留池包括由上到下的种植土层、混合过滤层和混合砾石层，其特征在于，混合过 滤层由石英砂、沸石和颗粒活性炭按体积比（6-8): (1-3): 1组成;混合砾石层由砾石和软性 纤维载体按体积比（7-9): 1组成；同时垂直铺设至少2根管道，分别到达过滤层和砾石层，用 于石油烃降解菌群的接种、生物膜培养和运行维护。
[0008] 优选的，混合过滤层由石英砂、沸石和颗粒活性炭按体积比7: 2:1组成；混合砾石 层由砾石和软性纤维载体按体积比9:1组成。
[0009] 优选的，本发明所述生物滞留池，通过从垂直铺设的管道接种加入驯化富集的石 油烃降解菌群形成生物膜。
[0010] 作为进一步优选的技术方案，本发明生物滞留池，接种加入驯化富集的石油烃降 解菌群，培养初期同时加入0.05 %蛋白胨营养液，加快生物膜的形成速度。一般10-30天可 以完成生物膜的培养过程，随后转入正常运行期。
[0011] 进一步的，本发明所述生物滞留池，还包括底部铺设排水管和阀门。此外，本发明 生物滞留池还可以包括进水和溢流等附属设施。
[0012] 本发明的另一目的在于提供一种具有高效降解石油污染物的生物膜的生物滞留 池构建方法，包括生物膜载体材料的选择、高效石油降解菌群的接种和生物膜的培养，具体 步骤包括：
[0013] (1)生物膜载体填料的筛选:待筛选生物膜载体填料包括沸石、颗粒活性炭、炉渣、 硅藻土、火山岩、PVC颗粒、PE颗粒、PS颗粒、PP颗粒和软性纤维等，在实验室模拟生物滞留池 的结构形式，搭建上层填料层和下层填料层，上层填料层由石英砂和无机载体组成，下层填 料层由砾石和有机载体组成;通入地表水运行，根据生物膜的生长情况筛选出生物膜情况 良好，运行正常的载体填料，筛选后获得上层填料为沸石、颗粒活性炭和石英砂，下层填料 为软性纤维载体和砾石的生物膜载体填料；
[0014] (2)构建带生物膜载体填料的生物滞留池:在建造常规生物滞留池的基础上，由上 向下分别设置种植土层、混合过滤层和混合砾石层，其中混合过滤层由石英砂、沸石和颗粒 活性炭按体积比（6-8): (1-3): 1组成;混合砾石层由砾石和软性纤维载体按体积比（7-9): 1 组成；同时垂直铺设至少2根管道，分别到达过滤层和砾石层，用于石油烃降解菌群的接种、 生物膜培养和运行维护；
[0015] (3)石油烃降解菌群的富集培养:采集油田周围长期受到石油污染的土壤样品作 为石油烃降解菌的来源;采用地表水、土壤浸液作为基本成分，加入0.2%蛋白胨和0.1%石 油配制成液体培养基;将土壤样品接种到液体培养基中进行驯化富集培养，培养3-6天后接 种到新的液体培养基，连续驯化富集3次以上，获得的混合菌群作为培养生物膜的微生物菌 种；
[0016] (4)生物膜的培养和运行:从垂直铺设的管道接种加入驯化富集的石油烃降解菌 群，培养初期同时加入〇 . 05 %蛋白胨营养液，加快生物膜的形成速度，10-30天完成生物膜 的培养过程，随后转入正常运行期，在正常运行期，注意不要长时间缺水，防止生物膜干燥、 脱落和死亡。
[0017] 本发明的另一目的在于提供上述构建方法获得的生物滞留池。
[0018] 此外，本发明还提供所述生物滞留池在改善城市雨水径流水质中的应用。
[0019] 优选的，生物滞留池用于去除水中石油烃类污染物的应用。
[0020] 本发明取得了以下有益效果：
[0021] 本发明针对普通生物滞留池出水的石油类污染物残留较高的问题，以生物滞留技 术为基础，通过在过滤层和砾石层添加生物膜载体材料，接种石油烃降解菌群的方式，构建 具有高效转化石油污染物的生物膜系统，最终提高生物滞留池对径流中石油污染物的去除 效果。具体的，
[0022] (1)本发明筛选获得适于石油烃降解菌群的生物膜载体填料，将其进行有效组合， 生物膜的形成效果良好，以有效的降解石油烃类污染物；
[0023] (2)本发明在所述生物滞留池中垂直铺设至少2根管道，分别到达过滤层和砾石 层，不仅利于石油烃降解菌群的接种，而且通过便于监测生物膜的形成(通过PVC管道取出 部分样品查看载体材料上是否已经形成生物膜），也便于运行的维护和修复；
[0024] (3)本发明通过石油烃降解菌群的富集培养，尤其是驯化富集(3次以上），获得的 混合菌群作为培养生物膜的微生物菌种，与生物膜载体填料配合良好，形成的生物膜可以 有效的吸收去除和降解石油烃类污染物。
[0025] (4)本发明的进水为自然降雨过程中的地表径流，对于较低石油烃负荷(石油烃含 量<0.15mg/L)径流的处理效果更明显，出水水质符合III类地表水标准(饮用水源）。文献显 示虽然现有技术生物滞留池在处理高负荷石油烃时（比如人为添加 20_30mg/L石油烃)可以 达到较高的除油率，但出水浓度仍然超过>〇 . 3-lmg/L，不能够达到III类地表水标准。本发 明有生物膜的生物滞留池主要针对自然降雨的地表径流，可以满足水源地对地表径流处理 的要求。
[0026] 本发明可以用于解决城市道路、加油站、汽车维修厂和油库公路等地方的石油污 染问题。
【具体实施方式】
[0027]实施例1生物膜载体填料的选择
[0028]待筛选生物膜载体填料包括沸石、颗粒活性炭、炉渣、硅藻土、火山岩、PVC颗粒、PE 颗粒、PS颗粒、PP颗粒和软性纤维等，按照表1的组合设计7个容积为1L的实验室模拟装置， 在20°C、40ml/小时的低进水量条件下运行30天，观察不同填料组合对生物膜形成情况的影 响。试验结果(见表1)表明上层填料选择沸石和颗粒活性炭，下层填料选择软性纤维载体时 生物膜的形成效果最好。