用于处理黑臭水体的生态净化系统及方法与流程

文档序号:11645117阅读:415来源:国知局
本发明属于水处理
技术领域
,具体涉及一种用于处理黑臭水体的生态净化系统及方法。
背景技术
:随着城市的发展,环境污染不断困扰居民的生活,大气污染,地表水污染土壤污染等等。人类的发展依水而居,但是让我们所赖以生存的水,变了,变得又黑臭。黑臭水体是当前水体污染重要表现,即水体中氮、磷等营养元素物质大量积累,水体缺氧严重,底泥历史沉积严重,水体透明度差,其本质问题是水体生物多样性的破坏,由此造成系统丧失自我维持、自我调节的能力与系统平衡失稳,并最终导致水生生态系统的破坏和环境问题的进一步加剧。到2020年,我国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内;到2030年,城市建成区黑臭水体总体得到消除。这是国务院发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)对黑臭水体治理提出的明确要求。城镇区域黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验,也是直接影响群众生活的突出水环境问题。当务之急,就是要认清其成因并采取有效治理措施,消除黑臭。黑臭水体河流治理是一项复杂的系统工程,纵观目前国内外已在使用或已使用的河道污染控制与修复的技术,依据处理的原理不同可分为物理法、化学法、生物法、生态修复法四大类。物理法水体修复技术包括疏浚,引清调水,曝气充氧等。底泥疏浚技术往往工程量巨大,且容易带来二次污染问题;引清换水、稀释水中的杂质浓度通过引水换水来治理水污染是比较常用的方法,但对于孤立的偏远封闭水体,引清释浊往往变得困难;曝气充氧可以提高水体溶解氧,改善黑臭水体,但很难从根本上去除污染物质,往往治标不治本,污染物只是得到了转移并没有消除,水体自净能力未得到有效恢复。化学方法:如加入化学药剂杀藻,加入铁盐促进磷沉淀,加入石灰脱氮等,但是易造成二次污染,且运行成本极高,通常只可作为对付突发性水体污染的应急措施。传统的生物旁通水处理工艺,可以有效的去除废水中的有机c、n、p,但其生物去除机制是在封闭的微生物作用单元内完成,并且磷的去除主要通过污泥的排放完成,大量污泥的产生不仅造成了二次污染,投资和运行费用也极高,如何有效的处理处置大量过剩的活性污泥成为现代污水处理厂的发展瓶颈。以活性污泥法为代表的传统生物处理工艺难以应用于河道及景观水体的修复中。技术实现要素:本发明的目的在于克服现有工艺路线的不足,提供一种简单、高效、便捷、节能的适用于黑臭水体修复的原位水体修复工艺,避免了清淤带来的生态影响。为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:本发明首先提供了一种用于处理黑臭水体的生态净化系统,其特征在于,包括可供黑臭水体依次流经的沉降区、脱色区、缺氧区和好氧区;所述沉降区可通过减缓黑臭水体流速实现杂质沉降;所述脱色区投入絮凝剂,用于通过絮凝沉淀对黑臭水体进行去色,提高水体透明度;所述缺氧区填充有特异性微生物活化填充料,用于活化黑臭水体中的有益微生物;所述特异性微生物活化填充料的投加量为每升黑臭水体投加2300~5000mg;所述好氧区填充有固定式纤维状填料与高空隙填料,用于使水体流经所述填料形成二次过滤并帮助减缓流速;所述缺氧区与好氧区的体积比为1∶5‐1∶7。关于所述特异性微生物活化填充料的具体投加量,本领域技术人员可结合实际需要,基于本发明披露的上述数值范围,适当调整投加量,可以取上述范围内的任一数值,例如,所述特异性微生物活化填充料的投加量为每升黑臭水体投加2300、2301、2302、2303、2304、……、3660、3661、3662、……、4996、4997、4998、4999、5000mg。所述缺氧区与好氧区的体积比设置成1∶5‐1∶7,好处是形成兼性含氧过度空间;上述比值可以取上述范围内的任一数值,例如,1∶5、1∶5.1、1∶5.2、……、1∶5.9、1∶6、1∶6.1、1∶6.2、……、1∶6.8、1∶6.9、1∶7。采用上述结构和参数的生态净化系统,使黑臭水体流经沉降区、脱色区、以及投加有特异性微生物活化填充料的缺氧区,并在好氧区对其进行充氧后,使之排放入自然水体改善水体水质,调节水生态系统物质和能量平衡,最终实现水体自净。所述沉降区主要用来进行前端的初步隔离沉淀,将进水中的悬浮物泥沙等颗粒物的沉降,主要通过水流静置、溢流叠水的方法,减缓流速沉降;本领域实现减缓水体流速的手段有很多,例如,在一些具体的实施例中,所述沉降区通过设置水流挡板或过滤网来减缓流速,或者设置成沉淀池的形式。在一些具体的实施例中,所述沉降区、脱色区、缺氧区和好氧区均为顶底部可封闭的箱体结构;各区域相邻箱体之间紧挨着的侧壁可透水,而其它侧壁则封闭;所述沉降区的前端设置有进水口;所述好氧区的后端设置有出水口;所述缺氧区的箱体顶端还设置有填料投加口,用于投加特异性微生物活化填充料;所述好氧区的箱体顶端还设置有菌剂添加口,用于定期添加菌剂;所述固定式纤维状填料选自多孔球、火山石、陶瓷环、珊瑚石;所述高空隙填料指高炉渣与多孔悬浮球的混合物。在另一些实施例中,所述沉降区设置有水流挡板或滤网,用于减缓黑臭水体流速以实现杂质沉降;所述进水口处设有进水控制阀;出水口处设置有出水控制阀,用于控制系统的进水量和出水量;所述生态净化系统还包括泵体;所述泵体的进水端通过管道与黑臭水体相连,泵体出水端的管道分成两路,一路与所述进水控制阀连接,用于将黑臭水体抽提,经进水口进入系统的沉降区;另一路经所述出水控制阀排放,用于将抽提的黑臭水体与从系统出水口排出的净化后的水体混合后,回到原水体;所述缺氧区填料比表面积10~15m2/g,好处在于形成兼性厌氧区域;所述特异性微生物活化填充料可以采用现有已知的填充料产品,例如,专利申请201610251287.4中提供的特异性微生物活化填充料,也可以采用下述配方的特异性微生物活化填充料,其包括:微生物诱导剂、附着载体、有机高分子聚合物、无机絮凝物、氧化去色剂;所述微生物诱导剂包含硝化细菌和/或反硝化细菌以及可供所述硝化细菌和/或反硝化细菌生长的培养基物质;所述培养基物质选自由下述物质中的一种或多种:氨基酸、腐植酸、黄腐酸、海藻提取物、糖原。具体地,所述泵体为自吸泵,如图1所示,所述自吸泵的出水管分为两路:一路经沉淀区进水控制阀6,将待处理水体输送到沉淀区中进行杂质沉淀;另一路经出水排放控制阀7排放,此路径排放的水包括经活化后水体与原水的混合,释放于原水体可实现经活化后微生物在水体中的最大限度增殖生长,同时与原水中微生物共存的竞争抑制作用可进一步改善水体微生物群落结构,削减无益微生物量,增加水体自净益生菌含量;优选的,上述管路结构通过一台自吸泵完成净化系统的进水、出水与内循环。进出水管可分区布设,对于封闭水体可采取中心抽水周边布水的形式;对于河道采取分段式处理,处理段采用中间抽水两端出水的模式,但布设方式灵活,并不限于上述两种,且并不影响净化效果。基于上述实施例进一步优选的方案中,好氧区的填料下方设有微纳米气泡发生器,用于曝气增氧使该区域的溶解氧浓度达到2~3mg/l,溶解氧浓度可以具体是2、2.1、2.2、2.3、……、2.7、2.8、2.9、3mg/l,也可以根据实际需求在范围之外调整;本发明涉及的任何数值范围均可按照类似规律取值;采用这一浓度范围的溶解氧的好处在于有益菌群进行对数繁殖期;在更进一步的实施例中,所述特异性微生物活化填充料为颗粒型,投入水中后呈悬浮状,好处是不易被水流冲走,可持续在系统内发挥作用。同时,所述培养基物质可优选地与活化材料混合制成缓释的培养基用于缓慢释放培养基中的养分以持续培养所述微生物;所述活化材料包括固定剂、发泡剂、水质稳定剂。在优选的实施例中,所述生态净化系统的总体积为3~8m3,采用这一总体积的好处是增大水体停留时间并与填料充分接触,提高净化效果。另一方面,本发明还提供了所述的生态净化系统在水处理方面的应用。同时,本发明还请求保护一种用于处理黑臭水体的生态净化方法,其特征在于,采用所述的生态净化系统,使黑臭水体依次流经所述系统的沉降区、脱色区、缺氧区和好氧区;所述特异性微生物活化填充料的投加量在净化起始阶段一次性投加,原因是提高微生物的适应性以及成活率比例。采用本发明所述的生态净化方法,通过前期水体在设备内沉淀、脱色、经过缺氧、好氧激活水体本土微生物,特异性微生物数量呈几何级数增殖,用水体本身作为生物生长与繁衍的培养基,大大释放了微生物生长空间,充分发挥微生物大量繁殖过程中对水体中污染物质(c、n、p等)产生的强大的分解能力,提高微生物的有效生物量和功能性,去除水中的阻碍生物生长的因素,从新完善优化水体中的微生态系统,原生动物体系,进而强化建立微生物中心枢纽作用,实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流传递,促使水体恢复自我净化调节能力,从而高效去除诱发藻类过度生长的n、p等相关污染物,有效降低水体中的悬浮藻类、悬浮颗粒含量,降低浊度,增加透明度,提升水体溶解氧水平,从根本上改善水质与水体生态系统的物料平衡状态,最终达到并保持水体自净的生态修复目的。在上述方案进一步的实施例中,利用进水口处的调节阀门控制所述生态净化系统的进水量0.05~0.1m3/h,避免造成冲击,以保证系统稳定。在生态净化方法的另一些实施例中,还具有如下特征,利用进水口和出水口两处的调节阀门控制所述生态净化系统的进水量与出水量之比,从而使所述生态净化系统的回流比控制在400%~500%,控制在这一范围的好处是:保证活性本地适应性菌种的高效繁殖;内循环比达到300%~600%,这样设置可以保证待活化微生物在系统中的停留时间并保证活性本地适应性菌种的高效繁殖;上述回流比和内循环比都通过同时控制进水量和出水量来实现;水体在所述系统的停留时间控制在5~10h,好处是提高可生化性时间以及微生物的高效繁殖;每隔5‐9天往菌剂添加口内补加5‐10l菌剂,以调节菌群的稳定性;所述菌剂选自下述菌种的一种或几种:芽孢杆菌、硝化细菌、油脂降解菌。另一方面,本发明还提供一种用于处理黑臭水体的微生物活化填充料,其包括如下重量份的原料:微生物诱导剂3‐5份;附着载体40‐80份;有机高分子聚合物0‐10份;无机絮凝物0‐4份;氧化去色剂1‐30份;所述微生物诱导剂包含硝化细菌和/或反硝化细菌以及可供所述硝化细菌和/或反硝化细菌生长的培养基物质。所述培养基物质用于为微生物的激活、快速繁殖提供一个空间;所述微生物诱导剂的作用是起到微生物活化作用,让休眠中的微生物能够进行复苏,尤其能活化黑臭水体中的有益微生物,使其对黑臭水体进行生态修复;所述附着载体为填料本身自带的微生物生长以及经填料所含生物诱导剂诱导后水体中有益微生物生长提供附着空间;所述有机高分子聚合物、无机絮凝物的作用均为沉淀和吸附;所述氧化去色剂的作用是去色和氧化,氧化的目的也是为了去色。在进行实际的水体净化操作时,本领域技术人员可根据上述配方,结合实际需要,在上述数值范围内做常规调整,得到具体数值对应重量份的原料组合而成的具体填料产品,例如,具体地,所述微生物诱导剂可以是3、4、5份;所述附着载体可以取40、41、42、……、49、50、51、……、57、58、59、60、……、68、69、70、71、72……、78、79、80份;所述有机高分子聚合物可以取0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10份;所述无机絮凝物可以是0、1、2、3、4份;所述氧化去色剂可以取1、2、3、……、10、11、12、……、19、20、21、……、27、28、29、30份。本发明涉及到的所有数值份数均为重量份。上述各数值点重量份对应的原料之间的组合所得到的本发明的填充料产品均能获得如实施例所述的水体净化效果。在一些具体的实施例中,所述培养基物质选自由下述物质组成的组:氨基酸、腐植酸、黄腐酸、海藻提取物、糖原、多糖、蛋白质、小分子有机酸。在优选的实施例中,所述培养基物质与活化材料混合制成缓释的培养基,用于缓慢持续地释放营养物质供硝化细菌和/或反硝化细菌持续生长;所述活化材料包括固定剂、发泡剂、水质稳定剂;所述固定剂具体选自:碱性碘化钾和/或硫酸锰;发泡剂具体选自由:碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠组成的组;水质稳定剂选自下述物质的一种或多种:氨基三甲叉膦酸(atmp)、乙二胺四甲叉膦酸(edtmpa)、膦酰基羧酸共聚物(poca)、异噻唑啉酮。在另一些实施例中,具体地,所述附着载体选自沸石载体、火山石载体、陶瓷环、珊瑚石、纳米毛刷;所述有机高分子聚合物为淀粉、纤维素、壳聚糖与丙烯酰胺的接枝共聚物;所述无机絮凝物选自下述物质中的一种或多种:硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁;所述氧化去色剂选自木炭、明矾、硅藻土中的一种或多种。在进一步的实施例中,所述微生物活化填充料优选为颗粒型,且可以悬浮在水体中,好处是可以长久持续地悬浮在水体中持续发挥净化修复的作用,不易被水流冲走,从而不会产生填充料的损耗。一方面,本发明还提供所述微生物活化填充料在水处理方面的应用,任何规模基于商业目的地使用本发明的填充料进行水处理的行为都落入本发明请求保护的范围。此外,本发明还请求保护一种用于处理黑臭水体的微生物活化填充料的制备方法,包括:将下述重量份的原料:40‐80份附着载体、0‐4份无机絮凝物、1‐30份氧化去色剂,充分混合分散于80‐90℃水中获得悬浊液;待上述悬浊液冷却至30‐37℃,加入3‐5份微生物诱导剂充分搅拌得混合液。在制备方法进一步的实施例中,在进行所述充分搅拌的同时将所述混合液以0.4~5ml/min的速率滴入有机高分子聚合物溶液中得到填充料溶液。另一些制备方法的实施例中,所述有机高分子聚合物溶液为0‐10份有机高分子聚合物溶解于75~95℃水中所得的溶液。优选地,所述的制备方法还包括:待所述混合液沉淀后弃去其上清液,或者,待所述填充料溶液冷却至室温沉淀后,弃去上清液;所得下部沉淀物即为所述特异性微生物活化填充料。另一方面,本发明还提供一种处理黑臭水体的方法,其特征在于,将所述的微生物活化填充料,和/或,所述的制备方法制备得到的微生物活化填充料投加至黑臭水体中。本发明的净化原理是:通过激活水体本土微生物,用水体本身代替传统的有限生物反应器,释放微生物生长空间,发挥微生物繁殖过程中对水体中污染物质产生的分解能力,提高微生物的有效生物量和功能性,重组、完善和优化水体微生物生态系统,进而强化建立微生物中心枢纽作用,实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流转移,促使水体恢复自我净化调节能力,实现水体原位生态修复。本发明突破传统水体净化,采用的外界旁路循环净化封闭单元式水处理工艺,通过激活水体本土微生物,用水体本身作为培养繁育基础,大大释放了微生物生长空间,提高微生物的有效生物量和功能性,重组、完善和优化水体微生物生态系统,最终实现水体自净能力。综上所述,本发明公开的生态净化系统和生态净化方法,该方法能够突破传统水体净化,采用的外界旁路循环净化封闭单元式水处理工艺,通过激活水体本土微生物,用水体本身作为培养繁育基础,大大释放了微生物生长空间,充分发挥微生物大量繁殖过程中对水体中污染物质(c、n、p)产生的强大的分解能力,提高微生物的有效生物量和功能性,重组、完善和优化水体微生物生态系统,进而强化建立微生物中心枢纽作用,实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流传递,促使水体恢复自我净化调节能力,从而高效去除诱发藻类过度生长的n、p等相关污染物,有效降低水体中的悬浮藻类、悬浮颗粒含量,降低浊度,增加透明度,提升水体溶解氧水平,从根本上改善水质与水体生态系统的物料平衡状态,最终达到并保持水体自净的生态修复目的。本发明用于黑臭水体的生态净化系统包括沉淀区、脱色区、缺氧区和好氧区四个组成部分,具体工艺流程如下:黑臭水体水通过自吸泵进入沉淀区、通过溢流的方式进入脱色区进行脱色,多功能微生物活化处理系统,一部分进入缺氧区进行活化培养,另一部分排放至原水体,缺氧区通过特异性微生物碳源的作用,实现高效脱氮微生物的活化,后续的好氧区则用于特异性微生物强化生长以及有机污染物与氨氮的高效定向转化,最终出水溢流出反应器,与进水一起混合后进入反应器缺氧区;其中,在好氧区设有微纳米气泡发生器,实现水体的高效充氧。独特的工艺设计,利用一台自吸泵同步实现进水、出水、内循环,反应器进水、出水自平衡,本工艺设备少,管理运行方便,能耗低,可为景观水体治理提供技术支持,具有良好的社会、经济与环境效益。本发明突破了传统水体净化采用的旁通单元式封闭水处理工艺,通过激活水体本土微生物,特异性微生物数量呈几何级数增殖,用水体本身代替传统的有限生物反应器,大大释放了微生物生长空间,充分发挥微生物大量繁殖过程中对水体中污染物质(c、n、p)产生的强大的分解能力,提高微生物的有效生物量和功能性,重组、完善和优化水体微生物生态系统,进而强化建立微生物中心枢纽作用,重组、完善和优化了微生物的生态系统,实现有机c、n、p污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流转移,促使水体恢复自我净化调节能力,达到水体原位生态修复目的。本发明工艺简单,占地面积小,运行管理方便,投资和运行费用低,适应条件范围广,可在河道及景观水体的生态修复中广泛应用。附图说明图1为本发明某一个具体实施例的方法、系统原理示意图;其中:1‐沉降区;2‐脱色区;3‐缺氧区;31‐填料投加口;4‐好氧区;41‐菌剂添加口;42‐微纳米气泡发生器;5‐泵体;6‐进水控制阀;7‐出水控制阀;8‐黑臭水体;图中箭头方向表示水流方向。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明进一步详细说明,但并不以此限定本发明的保护范围。如无特殊说明,下述实施例中使用的耗材均可商购获得。生物材料的来源本发明实施例中所用到的硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、油脂降解菌均可商购获得。第一部分:实施例1‐22.本发明的生态净化系统在本发明关于生态净化系统的所有实施例中,都具有如下特征:所述生态净化系统包括可供黑臭水体依次流经的沉降区、脱色区、缺氧区和好氧区;所述沉降区可通过减缓黑臭水体流速实现杂质沉降;所述脱色区投入絮凝剂,用于通过絮凝沉淀对黑臭水体进行去色,提高水体透明度;所述缺氧区填充有特异性微生物活化填充料,用于活化黑臭水体中的有益微生物;所述特异性微生物活化填充料的投加量为每升黑臭水体投加2300~5000mg;所述好氧区填充有固定式纤维状填料与高空隙填料,用于使水体流经所述填料形成二次过滤并帮助减缓流速;所述缺氧区与好氧区的体积比为1∶5‐1∶7。本领域技术人员可根据本发明所记载的内容,结合实际操作的需要,在水体净化时调整相关的工艺参数,例如,在具体的实施例中,本发明的生态净化系统可以具有如下表1所述的工艺参数:表1上表中空白部分表示,即便不调整该参数,本发明提供的净化系统也能获得如实验例1和/或实验例2相同或等同的净化效果。在上述实施例中,如图1所示,某些实施例,例如实施例3、5、7、8的所述沉降区1、脱色区2、缺氧区3和好氧区4均为顶底部可封闭的箱体结构;各区域相邻箱体之间紧挨着的侧壁可透水,而其它侧壁则封闭;所述沉降区1的前端设置有进水口;所述好氧区4的后端设置有出水口;所述缺氧区3的箱体顶端还设置有填料投加口31,用于投加特异性微生物活化填充料;所述好氧区4的箱体顶端还设置有菌剂添加口41,用于定期添加菌剂。所述固定式纤维状填料选自多孔球、火山石、陶瓷环、珊瑚石、纳米毛刷;所述高空隙填料指高炉渣与多孔悬浮球的混合物。为了减缓水体流速、实现杂质沉降,某些实施例,例如实施例1、4、6、19、22中的沉降区设置有水流挡板;实施例10、13、20的沉降区设置有过滤网;实施例9、15、18的沉降区被设置成沉淀池结构。在一些实施例中,例如,实施例2、3、10、12、5、7、8的进水口处设有进水控制阀6;出水口处设置有出水控制阀7,用于控制系统的进水量和出水量;所述生态净化系统还包括泵体5;所述泵体的进水端通过管道与黑臭水体相连,泵体出水端的管道分成两路,一路与所述进水控制阀连接,用于将黑臭水体抽提,经进水口进入系统的沉降区;另一路经所述出水控制阀排放,用于将抽提的黑臭水体与从系统出水口排出的净化后的水体混合后,回到原水体。所示泵体5具体可以是自吸泵,也可以是本领域其它类型的泵体。所述特异性微生物活化填充料可以采用现有已知的填充料产品,例如,专利申请201610251287.4中提供的特异性微生物活化填充料,也可以采用下述配方的特异性微生物活化填充料,其包括:微生物诱导剂、附着载体、有机高分子聚合物、无机絮凝物、氧化去色剂;所述微生物诱导剂包含硝化细菌和/或反硝化细菌以及可供所述硝化细菌和/或反硝化细菌生长的培养基物质;所述培养基物质选自由下述物质中的一种或多种:氨基酸、腐植酸、黄腐酸、海藻提取物、糖原。在一些实施例中,例如,实施例1、2、3、10、12、5、6、7、8、9的好氧区的填料下方设有微纳米气泡发生器42;高空隙填料指高炉渣与多孔悬浮球的混合物。一些实施例,例如实施例4、8、9、11、14、15、17、20、21、22的整个净化系统的总体积为3~8m3,采用这一总体积的好处是增大水体停留时间并与填料充分接触,提高净化效果。在另一些实施例中,例如,实施例5、6、7、13、16、18、19中缺氧区的特异性微生物活化填充料为颗粒型,投入水中后呈悬浮状,好处是不易被水流冲走,可持续在系统内发挥作用。同时,在某些实施例中,例如,实施例1、2、3、4、5、6、8、11、12、14、15、17、19所述培养基物质可优选地与活化材料混合制成缓释的培养基用于缓慢释放培养基中的养分以持续培养所述微生物;所述活化材料包括固定剂、发泡剂、水质稳定剂。所述固定剂具体选自:碱性碘化钾和/或硫酸锰;例如,实施例4所使用的活化材料中的固定剂为碱性碘化钾;实施例5所使用的活化材料中的固定剂为硫酸锰;实施例8所使用的活化材料中的固定剂为碱性碘化钾和硫酸锰的混合。所述发泡剂具体选自:碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠中的一种或多种;例如,实施例11所使用的活化材料中的发泡剂为碳酸钙;实施例12所使用的活化材料中的发泡剂为碳酸镁;实施例14所使用的活化材料中的发泡剂为碳酸氢钠;实施例15所使用的活化材料中的发泡剂为碳酸氢钠和碳酸镁的组合;实施例17所使用的活化材料中的发泡剂为碳酸氢钠、碳酸钙和碳酸镁的组合。所述水质稳定剂选自由下述物质组成的组:氨基三甲叉膦酸(atmp)、乙二胺四甲叉膦酸(edtmpa)、膦酰基羧酸共聚物(poca)、异噻唑啉酮;例如,实施例1所使用的活化材料中的水质稳定剂为atmp;实施例2所使用的活化材料中的水质稳定剂为edtmpa;实施例3所使用的活化材料中的水质稳定剂为poca;实施例4所使用的活化材料中的水质稳定剂为异噻唑啉酮;实施例6所使用的活化材料中的水质稳定剂为atmp、poca的组合;实施例11所使用的活化材料中的水质稳定剂为atmp、poca、edtmpa的组合;实施例19所使用的活化材料中的水质稳定剂为atmp、poca、edtmpa和异噻唑啉酮的组合。实施例23‐40.本发明的生态净化方法在本发明生态净化方法相关的所有实施例中,都具有如下特点:采用实施例1‐22任一所述的生态净化系统,使黑臭水体依次流经所述系统的沉降区、脱色区、缺氧区和好氧区;所述特异性微生物活化填充料的投加量在净化起始阶段一次性投加。采取上述步骤即可获得本发明所声称的净化效果。本领域技术人员可根据本发明所记载的内容,结合实际操作的需要,在水体净化时调整相关的工艺参数,例如,本发明的系统在进行具体的水体净化操作过程中,可以采用如下表2所述的工艺参数:表2上表中,单位h代表小时;上表中空白部分表示,即便没有该参数(或该参数对应的步骤)或不调整该参数,本发明提供的净化系统也能获得如实验例1和/或实验例2等同的净化效果。一些实施例中的系统进水量由进水口处的调节阀门控制调节;回流比与内循环比的控制则是通过进水口和出水口两处的调节阀门控制所述生态净化系统的进水量与出水量之比来实现的;水体在所述系统的停留时间也可按照阶段来调整,例如,可以在工艺起始阶段控制水体停留时间5h,系统内部自循环24h实现微生物培养之后,在控制后续阶段的正常运行进水量,并保持水体停留时间控制在6h。一些实施例中,所述菌剂选自下述菌种的一种或几种:芽孢杆菌、硝化细菌、油脂降解菌。第二部分:实施例1‐22.本发明的微生物活化填充料及制备方法在本发明关于填充料产品所有的实施例中,都具有如下特点,所述填充料为用于处理黑臭水体的微生物活化填充料,其包括如下重量份的原料:微生物诱导剂3‐5份;附着载体40‐80份;有机高分子聚合物0‐10份;无机絮凝物0‐4份;氧化去色剂1‐30份;所述微生物诱导剂包含硝化细菌和/或反硝化细菌以及可供所述硝化细菌和/或反硝化细菌生长的培养基物质。在具体的实施例中,本发明的填充料具有如下表3所示的配方:表3上述实施例1、5中提供的填充料是通过下述方法制备得到的:按上表3所列各实施例编号对应配方将各原料充分混合分散于80‐90℃水中获得悬浊液;待上述悬浊液冷却至30‐37℃,加入各实施例编号对应份数的微生物诱导剂充分搅拌得混合液;即可制得填充料。上述实施例13中提供的填充料是通过下述方法制备得到的:按上表所列各实施例编号对应配方将各原料充分混合分散于80‐90℃水中获得悬浊液;待上述悬浊液冷却至30‐37℃,加入各实施例编号对应份数的微生物诱导剂充分搅拌得混合液;待所述混合液沉淀后弃去其上清液,所得下部沉淀物即为所述特异性微生物活化填充料。上述实施例15、16、17、18中提供的填充料是通过下述方法制备得到的:按上表所列各实施例编号对应配方将各原料充分混合分散于80‐90℃水中获得悬浊液;待上述悬浊液冷却至30‐37℃,加入各实施例编号对应份数的微生物诱导剂充分搅拌得混合液。在进行所述充分搅拌的同时将所述混合液以0.4~5ml/min的速率滴入有机高分子聚合物溶液中得到填充料溶液;即可制得填充料。上述实施例19、20、21中提供的填充料是通过下述方法制备得到的:按上表所列各实施例编号对应配方将各原料充分混合分散于80‐90℃水中获得悬浊液;待上述悬浊液冷却至30‐37℃,加入各实施例编号对应份数的微生物诱导剂充分搅拌得混合液。在进行所述充分搅拌的同时将所述混合液以0.4~5ml/min的速率滴入有机高分子聚合物溶液中得到填充料溶液;所述有机高分子聚合物溶液为各实施例编号对应份数的有机高分子聚合物溶解于75~95℃水中所得的溶液;待所述填充料溶液冷却至室温沉淀后,弃去上清液;所得下部沉淀物即为所述特异性微生物活化填充料。在上述某些具体的实施例中,所述附着载体选自沸石载体、火山石载体、陶瓷环、珊瑚石、纳米毛刷组成的组;例如,实施例12的附着载体为沸石载体;实施例7的附着载体为火山石载体;实施例2的附着载体为;实施例19的附着载体为珊瑚石;实施例10的附着载体为纳米毛刷;实施例1的附着载体选用沸石载体和火山石载体的混合物;实施例4的附着载体为沸石载体、火山石载体、陶瓷环的组合;实施例14的附着载体采用了火山石载体、陶瓷环、珊瑚石、纳米毛刷的组合形式;实施例16附着载体采用沸石载体和火山石载体混合后再与陶瓷环、珊瑚石、纳米毛刷进行组合。在上述实施例中,所述有机高分子聚合物为淀粉、纤维素、壳聚糖与丙烯酰胺的接枝共聚物;在一些实施例中,所述无机絮凝物选自下述物质中的一种或多种:硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁;具体地,例如,实施例3的无机絮凝物为硫酸铝;实施例6的无机絮凝物为氯化铝;实施例8的无机絮凝物为硫酸铁;实施例11的无机絮凝物为氯化铁;实施例13的无机絮凝物为硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁的混合;实施例14的无机絮凝物为氯化铝、硫酸铁、氯化铁的混合;实施例24的无机絮凝物为硫酸铝、硫酸铁、氯化铁的混合;实施例16的无机絮凝物为硫酸铁、氯化铁的混合;实施例22的无机絮凝物为硫酸铝、氯化铝的混合;在一些实施例中,所述氧化去色剂选自木炭、明矾、硅藻土中的一种或多种。例如,实施例1的氧化去色剂为木炭;实施例5的氧化去色剂为明矾;实施例15的氧化去色剂为硅藻土;实施例11的氧化去色剂为木炭和明矾的组合;实施例9的氧化去色剂为明矾和硅藻土的组合;实施例7的氧化去色剂为木炭和硅藻土的组合;实施例18的氧化去色剂为木炭、明矾、硅藻土三者的组合。实验例1、采用本发明的系统进行水体净化实验选择北京市顺义区一景观水体,面积5000m2,为半封闭型湖体。由于地表径流污染,以及岸边树叶不断落入湖中,湖底淤泥较厚,近些年水体黑臭水体程度严重、透明度下降,水质恶化严重。采用本发明第一部分的实施例1‐40任一所述系统和方法运行,或,采用第二部分实施例1‐22的填充料处理30天、60天后,分别监测待修复水体水质指标,检测结果如下表4(单位:mg/l):表4由上表中数据可知,本发明系统运行30天后tn、tp、cod等主要污染指标明显下降,水体浊度、色度大幅降低,水体景观效应明显提升,运行60天后各类指标好于地表四类地表水体标准,污染物控制、水质指标提升等水体生态修复效果明显。上表是一组具有代表性的数据,采用本发明实施例1‐40任一系统和/或方法,和/或,采用第二部分实施例1‐22的填充料进行水体修复净化均能获得与上表相同或等同的效果,每个实施例处理后所得到的数据仅仅有轻微浮动,并无实质差别,因此本文不再一一罗列。实验例2的情况类似。实验例2、本发明系统与现有技术在水体净化方面效果的对比申请人将现有技术《一种富营养化水体生态修复的微生物活化方法及系统》中提供的系统和方法,与本发明的系统和方法进行了对比,具体操作为,针对北方某黑臭河道水体,分别采用上述现有技术公开的工艺和本发明的系统进行治理;上述河道治理前具有如下特点:生活污水直排,水体臭味浓烈,水质发黑,水体透明度差,落叶严重等。表5为采取现有技术的净化系统获得的净化数据,其处理效果为30天能够达到地表五类水体,60天部分数值可以做到地表四类水体,且其内部填料全部更换无法在使用;表6为采用本发明实施例1‐40所述的系统和/或方法,和/或,采用第二部分实施例1‐22的填充料获得的效果,本发明在30天功效期间接近地表四类水,经过长期修复60天部分指标达到三类水标准,我方设备内部填料无损耗,微生物通过代谢可以保持良好运转。表5tntpcoddophtoc浊度色度原水43.493.94159.2‐6.712.43403630天12.730.6548.0212.228.26.788.8910.2260天0.230.3228.336.437.333.344.475.67地表五类水≤2.0≤0.4≤40≥26.9‐‐‐地表四类水≤1.5≤0.3≤30≥36.9‐‐‐表6上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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