专利名称：河道雨污排放口生物包治理方法
技术领域：
本发明涉及环境保护技术领域，具体地说，是一种在河道雨污排放口设置生物包对其无序排放的工业废水、生活污水和雨水冲刷物进行治理的方法。
背景技术：
随着制造业的发展和城市化规模的扩大，大量工业废水和生活污水流入城市河道和周边水系，造成水环境恶化，据统计，中国目前有90％以上的城市河道受到不同层度的污染。2004年中国环境状况公报显示七大水系的412个水质监测断面中，一至三类、四至五类和劣五类水质的断面比例分别为41.8％、30.3％和27.9％，废水排放量为482.4亿吨，化学需氧量排放量为1339.2万吨，氨氮排放量为133.0万吨，水体污染态势十分严峻。而在我国目前的城市建设中，环境保护配套设施的建设还相对滞后，城市污水的处理率通常不到50％。在没有大资金投向环保设施建设的情况下，以上所述的态势将在短期内难以改变。
我国环境保护领域极需寻找投资小、易操作、效率高、易推广的环保技术。利用原位生物治理受污染水体是新近发展起来的、比较适合我国情况的一项环保技术，它是利用特定生物——包括细菌、真菌、原生动物和植物、尤其是细菌对污染物具有吸收、转化、清除或降解的作用来实现水体的净化，具有投资少、效益高、环境影响小、可用于常规技术难以治理的污染水体的治理等优点。
目前，与本发明比较相关的研究为一是哈尔滨工业大学的“溪流式接触氧化法”，它是在合流制排水沟渠中沿顺流方向设置固定微生物载体，载体上形成生物膜，污水在微生物载体间流动过程中得到净化的技术。二是暨南大学的用渠式生物接触氧化反应器对污水进行处理的研究。该研究是构筑长距离、大截面、水流能较长时间留滞的河涌，辅之悬挂填料和污水曝气来治理城市污水。上述研究都取得了一定的效果，但是，它们均采用了传统的接触氧化生物膜法对排水沟渠和城市污水进行处理，治理过程中需人工曝气，在工艺路线和应用领域上与生物包技术也存在明显不同。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用复合酶——生物膜——水生生物的组合技术，通过在河道雨污排放口设置生物包对雨污排放口无序排放的工业废水、生活污水和雨水冲刷物进行治理，既保护生态环境，又节约治理成本的水环境治理方法。
本发明河道雨污排放口生物包治理方法的原理是在河道雨污排放口设置生物包，放置对恢复水生生物有利的人工载体，利用复合酶生物促进剂提高生物包内水体的自然复氧能力，促进生物包内土著微生物的生长和繁殖，增强微生物在生物包内人工载体上的附着性，强化生物包对水体中污染物的降解和转化能力，实现对河道雨污排放口无序排放的工业废水、生活污水和雨水冲刷物进行原位生物处理后再排入河道的治理目的。
本发明河道雨污排放口生物包治理方法的流程为考察河道雨污排放口的排污情况→分析排污口的自然状况→构建生物包→生物包生态系统建立期→生物包生态系统稳定期→生物包内引入水生动植物阶段。
(1)考察河道雨污排放口的排污情况在生物包构建前对河道雨污排放口进行考察，了解雨污排放口周边工业废水、生活污水流入的情况及排放物的类别，了解当地的雨水冲刷物和水体污染的情况。
(2)分析雨污排放口的自然状况，了解和分析雨污排放口河道的几何尺寸、河水资源、河床和边坡的情况。
(3)构建生物包根据雨污排放口排污总量和排污类别，及雨污排放口河床和河道边坡的情况设计和构建生物包，确定复合酶生物促进剂的投加剂量。
一种对河道雨污排放口污水进行治理的生物包，包含河道边坡、生物包出水口，其特点在于，由封闭式导管——雨污排放口污水出水口、生物包进水口，外围挡板、折流挡板、复合填料、填料支架组成，生物包的上游起始端为封闭式导管，封闭式导管设置在生物包底部，生物包外围挡板沿河流方向设置，与河道边坡相对应形成生物包的空间，在此空间设置有复合填料和折流挡板，生物包出水口设置在生物包的下游。
(4)生物包内生态系统建立期即生物膜培养期，需持续3～6个月时间；此阶段复合酶生物促进剂的投加剂量为0.01～0.1kg复合酶生物促进剂/公斤生物需氧量(kg/BOD5)，投加方式采用人工或机器泵在生物包表面直接喷洒。
(5)生物包内生态系统稳定期即挂膜结束后治理期，此阶段生物包内生物量和生物链基本稳定，复合酶生物促进剂的投加剂量相应减少，一般在0.001～0.01kg复合酶生物促进剂/公斤生物需氧量(kg/BOD5)的范围内，投加方式采用人工或机器泵在生物包表面直接喷洒。
(6)生物包内引入水生动植物期此阶段不再投加复合酶生物促进剂，而在生物包上方设置人工浮床，根据季节种植相应的水生植物，引进适量的底栖动物和鱼类，形成生物的多样性，进一步强化对污染物的去除。
本发明河道雨污排放口生物包治理方法的优点是(1)能够在污染源对污水直接进行有效地处理，维持河道原有土著微生物的自净功能，保持城市河道良性的水生态环境，同时又不影响河道防洪泄洪功能和生态景观，在生物包挂膜结束后，可在生物包上种植水生植物，美化河道环境。
(2)生物包的设置，为处于流动状态的微生物提供了一个繁衍、增殖及生长栖息的安定环境。在生物包内除细菌外，还可能出现大量的真菌、线虫类、轮虫类和寡毛虫类，形成较长的食物链，并且由于生物在生物包内滞留时间较长，能够世代繁衍生长。生物包内生物的多样性和丰富的微生物种类对水质具有较强的净化能力，同时亦能处理生物需氧量小于50毫克/升(mg/L)的低污染河道，能适应河道一年四季水量和水质的变化。
(3)生物包中形成的底泥和生物膜可被水生态系统中的微生物、底栖动物、鱼类等降解和吞食，对河道不仅不会造成污染，还可以使生物膜处于较高的活性状态，保证生物包的高效率运行。
附图1为本发明河道雨污排放口生物包治理方法的流程框图；附图2为生物包结构俯视图；附图3为生物包结构纵向剖视图；附图4为生物包结构横向剖视图。
图中所述的标号分别为1、雨污排放口河道，2、封闭式导管，3、外围挡板，4、折流挡板，5、复合填料，6、填料支架，7、河道边坡，8、生物包出水口。
具体实施方式以下结合附图进一步说明本发明河道雨污排放口生物包治理方法。
参见附图1、3。首先，应该根据雨污排放口排污总量和排污类别，以及复合填料5的正常负荷设计和构造生物包，确定生物包中复合填料5的数量。由于河道内的微生物量相对较少，因此，应当在填料设计用量的基础上增加10～30％，同时应尽量选用带有填料支架6的复合填料5，以利于提高挂膜速率和挂膜量，又可防止生物包内水流阻力过大而出现局部渗漏现象。其次，要根据雨污排放口河床的几何尺寸，水力条件和河道边坡7情况，确定生物包的位置、体积和结构，应充分考虑到雨污排放口河道中的原有构筑物对生物包的影响。
参见附图2、4。本发明所述的生物包由封闭式导管2(雨污排放口污水出水口、生物包的进水口)、外围挡板3、折流挡板4、复合填料5、填料支架6、河道边坡7、生物包出水口8组成。生物包的上游起始端为封闭式导管2，封闭式导管2用不锈钢制造或用砖块砌制，设置在生物包起始端的底部；生物包的外围挡板3用塑料板或钢板制作或用砖块砌制，沿雨污排放口河道的河流方向设置，其高度为河道最高水位以上10～15公分，它与河道边坡7相对应形成一个空间——生物包空间；在此空间设置有复合填料5，复合填料5为软性材料，挂在填料支架6上，复合填料5的最高端位置应在河道最低水位以下10～50公分处；填料支架6用铁制作，设置在生物包底部，主要起挂靠或固定复合填料5的作用；生物包内设置有折流挡板4，折流挡板4用塑料板或钢板制作，主要起避免短流的作用。
本发明采用了复合酶生物促进剂。该复合酶生物促进剂的主要组分为多种生物酶、表面活性剂、营养物质和金属离子等物质，不含菌种，因此，不会影响环境的安全性。复合酶生物促进剂投加时，应根据雨污排放口排污总量和排污类别，确定投加剂量和投加时期。在生态系统建立期，复合酶生物促进剂的投加剂量为0.01～0.1kg复合酶生物促进剂/公斤生物需氧量(kg/BOD5)，持续投加3～6个月。在生态系统稳定期，因生物包内生物群基本稳定，复合酶生物促进剂的投加剂量可相应减少，一般为0.001～0.01kg复合酶生物促进剂/公斤生物需氧量(kg/BOD5)。但是，当有大量雨水冲刷物突然排入生物包，或出现大量浮油时，应加大复合酶生物促进剂的投加剂量。复合酶生物促进剂的投加方式可采用人工或机器泵在生物包表面直接喷洒。
应该注意的是，在进行复合酶生物促进剂稀释前，应隔夜放好自来水，放置12小时以上，使水中残留的氯气放出，也可以采用未污染或微污染的河水，然后再与复合酶生物促进剂混合，并注意混合均匀。
河道雨污排放口水质的污染浓度会较高，可以在近排放口的生物包前段种植水葫芦等耐污性较强的浮水植物，或是设置射流式或推流式曝气机，以促进生物包中水体的流动和混合，提高污染物的去除效率。
在生物包中的生态系统稳定后，可在复合填料5的上方可安装人工浮床支架，待生物挂膜稳定后，再安装人工浮床，并种植各种适宜的水生植物。这些植物的根系可以促进微生物的活性，吸附有机污染物，提高生物包的净化能力，同时可以美化河道环境。生物包内河道边坡7若为自然边坡，可种植大型挺水或湿生植物，如菖蒲、芦苇和水生美人蕉等，同时引进适量的螺丝等底栖动物和鱼类，丰富生物的多样性，进一步强化对污染物的去除效率，形成自然生态环境。生物包内河道边坡7若为人工边坡，则可设置人工湿地，种植大型水生、湿生植物。完成治理的生物包将成为河道旁的一处呈现生物多样性的绿地。
经本发明生物包治理过的河道雨污排放口污水的出水水质可以达到中华人民共和国污水综合排放标准GB8978-1996一级标准中的部分主要控制指标pH6-9，色度小于50，SS小于20mg/l，BOD5小于20mg/l，CODcr小于60mg/l，NH3-N小于15mg/l，磷小于1.0mg/l。
权利要求
1.河道雨污排放口生物包治理方法，包含考察河道雨污排放口的排污情况，分析雨污排放口的自然状况的流程，其特征在于，还包括构建生物包、生物包生态系统建立期、生物包生态系统稳定期、生物包内引入水生动植物阶段的流程，所述流程的具体内容为——构建生物包根据雨污排放口排污总量和排污类别，以及雨污排放口河床和河道边坡的情况设计和构建生物包，确定复合酶生物促进剂投加剂量；——生物包内生态系统建立期复合酶生物促进剂的投加剂量为0.01～0.1公斤复合酶生物促进剂/公斤生物需氧量，持续投加3～6个月；——生物包内生态系统稳定期即挂膜结束后治理期，此阶段生物包内生物量和生物链基本稳定，复合酶生物促进剂的投加剂量相应减少，一般在0.001～0.01公斤复合酶生物促进剂/公斤生物需氧量的范围内；——生物包内引入水生动植物此阶段不再投加复合酶生物促进剂，在生物包上方设置人工浮床，根据季节种植水生植物，引进底栖动物和鱼类，形成生物的多样性。
2.根据权利要求1所述的河道雨污排放口生物包治理方法，其特征在于，在生态系统稳定期，当有大量雨水冲刷物和/或大量浮油流入生物包时，应加大复合酶生物促进剂的投加剂量。
3.根据权利要求1所述的河道雨污排放口生物包治理方法，其特征在于，复合酶生物促进剂采用人工方式在生物包表面直接喷洒。
4.根据权利要求1所述的河道雨污排放口生物包治理方法，其特征在于，复合酶生物促进剂采用机器泵在生物包表面直接喷洒。
5.根据权利要求1所述的河道雨污排放口生物包治理方法，其特征在于，进行复合酶生物促进剂稀释前，要将自来水放置12小时以上，使水中残留的氯气放出，然后再与复合酶生物促进剂混合。
6.一种对河道雨污排放口污水进行治理的生物包，包含河道边坡、生物包出水口，其特征在于，由封闭式导管——雨污排放口污水出水口、生物包进水口，外围挡板、折流挡板、复合填料、填料支架组成，生物包的上游起始端为封闭式导管，封闭式导管设置在生物包底部，生物包外围挡板沿河流方向设置，与河道边坡相对应形成生物包的空间，在此空间设置有复合填料和折流挡板，生物包出水口设置在生物包的下游。
7.根据权利要求6所述的生物包，其特征在于，所述的封闭式导管用不锈钢制造或用砖块砌制。
8.根据权利要求6所述的生物包，其特征在于，所述的外围挡板用塑料板材、钢板或用砖块砌制，其高度为河道最高水位以上10～15公分。
9.根据权利要求6所述的生物包，其特征在于，所述的复合填料为软性材料，其的最高位置为河道最低水位以下10～50公分。
10.根据权利要求6所述的生物包，其特征在于，所述的折流挡板用塑料板或钢板制作。
全文摘要
河道雨污排放口生物包治理方法，是利用复合酶——生物膜——水生生物的组合技术、在河道雨污排放口设置生物包，在生物包内放置对恢复水生生物有利的复合填料，采用投加复合酶生物促进剂来激活和促进生物包内土著微生物，增强微生物在生物包内人工载体上的附着性，强化生物包对污水的降解和转化能力，提高生物包内水体的自然复氧能力，实现对河道雨污排放口无序排放的工业废水、生活污水和雨水冲刷物进行原位生物处理后再排入河道的治理目的。本发明能维持河道的自净能力，保持城市河道良性的生态环境，同时又不影响河道防洪泄洪功能和生态景观，是一种既保护生态环境，又节约治理成本的水环境治理方法。
文档编号C02F3/32GK1974435SQ20061011942
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者胥峥, 林逢凯, 杨磊, 孔文龙, 张金弟, 宋运堂, 杨颖萍, 黄永昌 申请人:上海市莘庄工业区经济技术发展有限公司, 华东理工大学