专利名称：生物栅净化河道沟渠水体的方法
技术领域：
本发明涉及河道或沟渠水体的净化方法，具体地说是在河道或沟渠中建立生物栅，从而通过生物栅的作用净化水体的方法。
背景技术：
我国是一个多湖泊的国家，随着现代经济的迅速发展，农业技术的进步，城镇的排污量和人口不断增加，使污染湖泊水体的因素日益增多，大量的营养物质(如氮、磷等)不断流入湖泊，湖泊富营养化日趋严重。根据对全国130余个湖泊的调查资料显示，高营养化湖泊占调查总数的43.5％，中营养化湖泊占调查总数的45％(国家环保总局.1999年中国环境状况公报.环境保护，2000(6))。湖泊的富营养化，是我国水资源灾害之一，每年给国家造成巨大的损失，而且随着人类生产活动不断加强有加重趋势。因此，控制湖泊富营养化的持续发展，是湖泊管理部门面临的重大课题。
目前，国内外城市水环境整治主要包括截污、调水、清淤等措施。由于环境水体的底泥营养物释放及面源污染的影响，使得上述方法不能从根本上解决水体污染问题(谢礼国，郑怀礼.湖泊富营养化的防治对策研究.世界科技研究与发展，2004(2)；王小雨，冯江，胡明忠.湖泊富营养化治理的底泥疏浚工程.环境保护，2003(2)；孙傅，曾思育，陈吉宁.富营养化湖泊底泥污染控制技术评估.环境污染治理技术与设备，2003，4(8)；车武，刘燕，李俊奇.北京城区面源污染特征及其控制对策.北京建筑工程学院学报，2002，18(4))。《我国环保局九五～2010年科技发展思路框架》指出要重点研究微生物工程处理技术，大力开展污染场地补救、修复等环境生物技术研究，以解决许多面临的环境问题。因此，通过研究水体生态状况，提出切实可行的治理方法，恢复城市水体的正常生态功能，促进水体生态系统的良性循环是解决水体环境问题的关键。
生物栅技术是在充分吸取生物膜法处理污水的技术经验研究开发的微污染生物净化技术，其生物学原理与污水处理过程中应用的接触氧化技术(肖羽堂，许建华.生物接触氧化法净化微污染原水的机理研究.环境科学，1999，20(3))相近，有机物、氨氮、亚硝态氮主要通过生物膜的吸附、微生物的生物絮凝、吸附、氧化、生物降解以及生物硝化等综合作用逐渐去除。目前生物接触氧化工艺在微污染源水(丁原红，洪华生，熊小京，陶有胜.生物接触氧化预处理微污染源水.水处理技术，2002，28(3)；耿土锁，王占生.生物接触氧化处理微污染地面水的实验研究.城市环境与城市生态，2000，13(4))、生活污水(杜茂安，邱立平，冯琦，中村玄正.生物接触氧化过滤处理生活污水的试验研究.哈尔滨建筑大学学报，2001，34(4)；孟令春，孙其美.生物接触氧化处理生活污水.工业水处理，2000，20(11))及工业废水中有着广泛的应用，但在原位利用受污染水体中现有微生物净化水体的方法未见应用。
生物栅技术的构置方式与地下水污染处理和修复中使用的渗透反应格栅技术或渗透性反应墙技术相似，后者是目前国际上成功应用于受污染地下水体的生物修复有效技术之一(王业耀，孟凡生.地下水污染修复的渗透反应格栅技术.地下水，2004，26(2)；崔俊芳，郑西来，林国庆.地下水有机污染处理的渗透性反应墙技术.水科学进展，2003，14(3))。但渗透反应格栅或渗透性反应墙是一个填充有氧化还原介质的被动反应区，反应区中含有降解挥发性有机物的还原剂、固定金属的络(螯)合剂、提供微生物生长必需氧源和电子受体的混凝土，使污染物通过反应区时被降解、吸附、沉淀而去除。
文献检索的结果表明在本发明完成之前，未发现生物栅技术应用于河网水质强化净化的报道。
发明内容
1、解决的技术问题随着现代经济的迅速发展，农业技术的进步，城镇的排污量和人口不断增加，河湖污染日趋严重，而目前仍缺乏经济有效的治理方法。本发明的目的是提供一种生物栅净化河道沟渠水体的方法，在河道(沟渠)中建立生物栅为微生物脱氮除磷和降解有机污染物提供场所，从而起到净化河网水质作用。
2、技术方案采用的技术方案如下生物栅净化河道沟渠水体的方法，生物栅由生物栅单元构成，每级生物栅单元由支架、填充于支架中或缠绕于支架上的填料以及生长于填料上的生物膜三部分组成，将生物栅放置于河流或沟渠水体中。
生物栅是一种为参与污染物净化的微生物、小型浮游动物等提供附着生长条件的设施，利用受污染水体的现有条件培养生物膜，通过微生物吸收和降解水中的污染物。河道及沟渠微污染水体依次通过各级生物栅，在生物栅中通过微生物的作用得到净化。
本发明在河道(沟渠)中通过建立基于生物接触氧化微生物学基本原理的生物栅净化水质。生物栅有多级生物栅单元，生物栅单元为模块式，可灵活组合、维护，每级生物栅单元由支架、填充于支架中或缠绕于支架上的填料以及生长于填料上的生物膜三部分组成，说明书附图1中，1为支架，2为填料。较窄的径流可拦截式放置，较宽的径流可折板式放置或零星式栽埋，说明书附图2为生物栅拦截式放置、折板式放置和零星式栽埋的示意图，其中3为拦截式放置的，4为折板式放置，5为零星式栽埋。填料目前有刚性填料、软性填料、半软性填料、组合型填料(如盾式填料)和新型填料(如立体弹性填料、悬浮填料)，在河道及沟渠中应用效果较好的有软性填料、组合型填料和立体弹性填料，其中，刚性填料比表面积小、易堵塞、造价高；有机或无机颗粒状填料适用于生物流化床，需要较大的曝气动力使其与水体充分接触；悬浮填料的悬浮状态使其在河道沟渠中受水流状态影响较大，易堆积或流失；软性填料造价低，且在微污染水体中生物膜生长较薄，填料不易结团，应用较好，但寿命稍短；立体弹性填料适用范围广，使用效果好，寿命长，造价比软性填料高，与半软性填料接近；组合型如盾式填料，具有良好的布水布气性能，造价介于软性和半软性填料之间，性价比较高。
3、有益效果采用本发明方法，COD去除率达35～50％，N去除率15～30％，P去除率15～20％。本方法适用于河道沟渠和流域，工程投资少，节约用地，是一种因地制宜、耗资小的河流水体生物强化净化方法。
四
图1为生物栅单元的结构示意图；
图2为河流沟渠中放置生物栅的三种方式示意图。
五具体实施例方式
以下通过实施例结合附图进一步说明本发明实施例1在高于IV类水质(根据GB3838-2002地表水环境质量标准)的较窄(小于10米，下同)污染河道(沟渠)中间建立辫带式填料2(属于软性填料)的生物栅，填料缠绕于梯状金属支架1上，生物栅之前设格栅拦截大的杂质，生物栅和格栅均拦截式放置3，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的河水水质得到净化，COD减少30％，N、P减少15～25％。
实施例2在IV类水质(根据GB3838-2002地表水环境质量标准)河道(沟渠)中间建立盾式填料1的生物栅，填料围绕于柱状塑料支架2上，生物栅零星式栽埋5，埋深一米左右，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的河水水质得到净化，COD减少50％，N、P减少15～30％。
实施例3在V类和劣V类水质(根据GB3838-2002地表水环境质量标准)较窄河道(沟渠)中间建立螺纹状弹性填料1的生物栅，填料放置于栅栏式水泥支架2中，设曝气装置，生物栅之前设格栅拦截大的杂质，生物栅和格栅均拦截式3放置，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的河水水质得到净化，COD减少70％，N、P减少20～40％。
实施例4在农田排水径流中间建立组合式球形填料1的生物栅，填料放置于栅栏式水泥支架2中，设曝气装置，生物栅之前设格栅拦截大的杂质，生物栅和格栅均拦截式放置3，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的农田排水水质得到净化，COD减少50～70％，N、P减少20～40％。
实施例5在湖边居民生活废水排水径流中间建立弹性立体填料1的生物栅，填料放置于栅栏式水泥支架中，设曝气装置，生物栅之前设格栅拦截大的杂质，生物栅和格栅均拦截式放置，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的河水水质得到净化，COD减少50～70％，N、P减少20～40％。
实施例6在较宽(大于10米，下同)的IV类水质(根据GB3838-2002地表水环境质量标准)河道中设置螺纹状弹性填料1的生物栅，填料放置于栅栏式水泥支架2中，生物栅折板式4放置，使河水折流式通过，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的河水水质得到净化，COD减少50％，N、P减少15～30％。
实施例7在较宽的IV类水质(根据GB3838-2002地表水环境质量标准)河道中设置装有螺纹状弹性填料1的柱状生物栅，填料固定于柱状塑料支架2上部，支架栽埋于河底，埋深一米左右，生物栅零星式栽埋3，经1～3个月的挂膜后，通过吸附和接触氧化，使得经过生物栅的河水水质得到净化，COD减少50％，N、P减少15～30％。
权利要求
1.一种生物栅净化河道沟渠水体的方法，生物栅由生物栅单元构成，其特征在于每级生物栅单元由支架、填充于支架中或缠绕于支架上的填料以及生长于填料上的生物膜三部分组成，将生物栅放置于河流或沟渠水体中。
2.根据权利要求1中所述的生物栅净化河道沟渠水体的方法，其特征在于填料为软性填料、组合型填料或立体弹性填料。
3.根据权利要求1或2中所述的生物栅净化河道沟渠水体的方法，其特征在于生物栅放置于河流或沟渠水体中的方式有拦截式放置、折板式放置或零星式栽埋。。
4.根据权利要求2中所述的生物栅净化河道沟渠水体的方法，其特征在于填料为组合型填料。
5.根据权利要求4中所述的生物栅净化河道沟渠水体的方法，其特征在于组合型填料为盾式填料。
全文摘要
本发明公开了生物栅净化河道沟渠水体的方法，涉及河道或沟渠水体的净化方法。生物栅由生物栅单元构成，每级生物栅单元由支架、填充于支架中或缠绕于支架上的填料以及生长于填料上的生物膜三部分组成，将生物栅放置于河流或沟渠水体中。采用本发明方法，COD去除率达35～50％，N去除率15～30％，P去除率15～20％。本方法适用于河道沟渠和流域，工程投资少，节约用地，是一种因地制宜、耗资小的河流水体生物强化净化方法。
文档编号C02F3/10GK1657442SQ20051003779
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月5日 优先权日2005年2月5日
发明者任洪强, 夏青, 高湘, 谢志峰 申请人:南京大学