本发明涉及富营养化水体处理
技术领域：
，具体是一种基于载体生物膜系统的异位富营养化水体净化方法。
背景技术：
：我国城镇工业废水、生活污水、农业化肥及畜禽污粪等污染加剧导致水体普遍受到有机物、氮磷营养物污染，水体富营养化现象十分普遍而严重。水体富营养化易使藻类大量繁殖，使水体产生异味，藻类生长过程或死亡时极易释放藻毒素污染水体，对人体和其它生物构成潜在威胁。研究表明氮素不仅易造成水体恶臭和富营养化，当其达到一定浓度时亦会引起生物高铁血红蛋白血症并增加胃癌等风险。近年来，富营养化水体营养物去除工艺研究已备受关注。生物膜工艺因其具有生物群落丰富、水生生态友好、运行成本低、性能稳定等特点，在环境水体修复方面得到广泛应用。目前，环境水体生物膜的脱氮方法主要包括自养反硝化和异养反硝化。其中，自养反硝化法以硫或氢气作为电子供体实现脱氮，此法多应用于地下水硝酸盐的原位去除，存在启动周期长、出水硫酸盐及氨氮超标等问题，此法不适于富营养化地表水体的净化处理。自养反硝化需要大量的有机物作为电子供体，然而，污染原水属于寡营养水质，有机物缺乏极大限度的限制了微生物的生长、繁殖，不利于生物膜的形成和富集，更不利于生物处理工艺的快速启动及稳定运行。本领域技术人员有必要开发一种有利于生物膜的形成和富集，无需投加有机物或氢气等外源物质，实现生物处理工艺的快速启动及稳定运行的一种生物膜系统的异位富营养化水体净化方法。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服现有富营养化水体净化方法的不足，提供了一种基于载体生物膜系统的异位富营养化水体净化方法，以解决现有技术中无法实现生物膜体系氮素和有机物的去除同步硝化反硝化作用、生物膜净化系统运行成本高的问题。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种基于载体生物膜系统的异位富营养化水体净化方法，包括步骤如下：1)生物膜系统中载体预处理：将植物纤维和悬挂型填料作为生物膜系统的载体，所述植物纤维进行酸处理或碱处理，优选碱处理。2)生物膜反应装置的填充：将生物膜反应装置分为前中后三个区域；所述植物纤维载体填充于生物膜反应装置的中间区域；所述悬挂型生物膜载体填充于生物膜反应装置的前后两个区域。3)曝气处理：将生物膜反应装置的中间区域进行微曝气，所述微曝气反应器运行温度为常温。作为优选，所述的植物纤维载体为农业废弃作物材料或湿地植物中任一种。进一步的，所述农业废弃作物材料为稻杆、玉米芯中一种，优选玉米芯；所述湿地植物为芦苇、菖蒲中一种，优选芦苇。作为优选，所述植物纤维载体酸处理溶液ph值为1～3；所述植物纤维载体碱处理溶液ph值为11～13。进一步的，所述碱处理包括步骤如下：①将晒干的植物纤维载体剪成0.5～3.0cm长度，并放入到9cm×11cm的网袋中，每袋10.0g～15.0g；②将上述网袋放入ph值为11～13的碱液中浸泡24h后处理；所述碱液为氢氧化钠和石灰的水溶液中任一种。作为优选，所述的生物膜反应装置呈长方体形状，长宽之比为1～3:1。作为优选，所述生物膜反应装置的中间区域均匀放置植物纤维载体网袋；单位体积反应器填充质量为1.0g/l～3.0g/l，优选2.4g/l。作为优选，所述悬挂型塑料载体均匀放入生物膜反应装置的前后区域；所述悬挂型生物膜载体材料为辐射状弹性填料。作为优选，所述悬挂型塑料载体均匀放入生物膜反应装置的前后区域；所述悬挂型生物膜载体比表面积大于200m2/m3，装置前后区域载体实填充率均为2.0～5.0％，悬挂体积填充率为80％以上。作为优选，所述微曝气的溶解氧浓度为1.0～2.0mg/l，优选1.5mg/l。采用上述技术方案的本发明与现有技术相比,带来的意料不到的技术效果如下：本发明通过强化反硝化微生物营养，加快功能微生物的生长和生物膜的形成，并强化不同微生物富集，实现生物膜体系氮素和有机物的去除实现同步硝化反硝化作用。植物纤维载体来源广泛、价格低廉，能够发挥生物膜载体和提供碳源的双重优势，结合微曝气控制，大大降低系统运行成本。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1一种基于载体生物膜系统的异位富营养化水体净化方法，步骤如下：1)生物膜系统中载体预处理：将植物纤维和悬挂型生物膜作为生物膜系统的载体；优选的，该植物纤维载体为玉米芯；该悬挂型塑料载体为辐射状弹性填料。该植物纤维载体进行碱处理；该植物纤维载体碱处理溶液的ph值为12；所述碱处理步骤如下：①将晒干的玉米芯载体剪成0.5～3.0cm长度，并放入到9cm×11cm的网袋中，每袋10g。②将上述网袋放入ph值为12的碱液中浸泡24h后处理；所述碱液为氢氧化钠水溶液。2)生物膜反应器的填充：本实施例采用长75cm、宽25cm，长宽之比为3:1的50l长方体生物膜反应器，平均分为前中后三个区域，各区长度为25cm。网袋型玉米芯载体50g均匀填充于生物膜反应器的中间区域；单位体积反应器填充质量为1.0g/l。辐射状弹性填料均匀填充于生物膜反应器的前后两个区域。生物膜反应器的前后两个区域载体实填充率均为2％；悬挂体积填充率为90％；该悬挂型生物膜载体比表面积为239m2/m3。3)曝气处理：将生物膜反应装置的中间区域进行微曝气，该微曝气反应器运行温度为20～25℃。控制反应器水力停留时间为12h。溶解氧浓度为1.5mg/l。进水为受污染水体，主要污染指标高锰酸盐指数(codmn)、氨氮(nh4+-n)、总氮(tn)平均浓度分别为8.2mg/l，2.6mg/l和5.2mg/l。实验过程定期测定进出水的codmn、nh4+-n、tn浓度，计算去除率，实验结果见表1。表1：各主要污染指标去除性能时间nh4+-n去除率tn去除率codmn去除率10d75.2％56.2％75.3％20d80.3％57.8％65.6％30d90.1％67.8％74.5％40d95.4％70.1％69.1％50d94.8％69.3％73.8％实施例2与实施例1条件相似，其区别仅在于：步骤1)中植物纤维载体为芦苇；每袋芦苇为15g。该植物纤维载体碱处理溶液的ph值为13。步骤2)中网袋型芦苇载体80g均匀填充于生物膜反应器的中间区域；单位体积反应器填充质量为1.6g/l。计算去除率，实验结果见表2。表2各主要污染指标去除性能时间nh4+-n去除率tn去除率codmn去除率10d65.8％60.8％45.8％20d80.5％67.6％54.8％30d88.9％75.8％64.9％40d93.6％76.8％68.2％50d93.9％73.4％70.2％实施例3与实施例1条件相似，其区别仅在于：步骤1)中每袋稻杆为12g。该植物纤维载体碱处理溶液的ph值为12。步骤2)中网袋型稻杆载体120g均匀填充于生物膜反应器的中间区域；单位体积反应器填充质量为2.4g/l。生物膜反应器的前后两个区域载体实填充率均为3.5％。计算去除率，实验结果见表3。表3各主要污染指标去除性能时间nh4+-n去除率tn去除率codmn去除率10d44.6％50.8％26.7％20d90.5％86.6％45.9％30d91.2％80.2％48.7％40d92.5％78.2％60.2％50d92.8％75.2％68.5％实施例4与实施例1条件相似，其区别仅在于：步骤1)中每袋玉米芯为15g。该植物纤维载体碱处理溶液的ph值为11；该碱液为石灰水溶液。步骤2)中网袋型玉米芯载体150g均匀填充于生物膜反应器的中间区域；单位体积反应器填充质量为3.0g/l。生物膜反应器的前后两个区域载体实填充率均为3.2％。步骤3)中溶解氧浓度为1.5mg/l。计算去除率，实验结果见表4。表4各主要污染指标去除性能时间nh4+-n去除率tn去除率codmn去除率10d25.8％40.8％15.8％20d72.8％86.5％35.7％30d81.0％85.4％45.8％40d90.6％79.1％55.6％50d90.7％76.1％65.5％实施例5与实施例1条件相似，其区别仅在于：步骤1)中植物纤维载体为芦苇纤维；每袋芦苇纤维为10g。该植物纤维载体碱处理溶液的ph值为12。步骤2)中采用长50cm、宽50cm，长宽之比为1:1的50l生物膜反应器。网袋型芦苇纤维载体100g均匀填充于生物膜反应器的中间区域；单位体积反应器填充质量为2.0g/l。生物膜反应器的前后两个区域载体实填充率均为5％。步骤3)中溶解氧浓度为2.0mg/l。表5各主要污染指标去除性能时间nh4+-n去除率tn去除率codmn去除率10d65.8％60.8％45.8％20d80.5％67.6％54.8％30d88.9％75.8％64.9％40d93.6％76.8％68.2％50d93.9％73.4％70.2％实施例6与实施例1条件相似，其区别仅在于：步骤1)中植物纤维载体为菖蒲；每袋菖蒲为15g。该植物纤维载体酸处理溶液的ph值为2，ph值调节剂为硫酸。步骤2)中网袋型菖蒲载体150g均匀填充于生物膜反应器的中间区域；单位体积反应器填充质量为3.0g/l。生物膜反应器的前后两个区域载体实填充率均为4％。步骤3)中溶解氧浓度为1.0mg/l。计算去除率，实验结果见表6。表6各主要污染指标去除性能时间nh4+-n去除率tn去除率codmn去除率10d68.9％50.8％48.7％20d82.7％56.1％58.0％30d89.9％66.3％68.9％40d93.9％67.9％69.6％50d94.1％62.5％72.5％对比实施例7本对比实施例仅用悬挂型填料作为生物膜系统的载体，其余条件同实施例1，试验结果表明其运行效果明显低于实施例1的结果，具体见表7。表7：各主要污染指标去除性能从表7知，仅用悬挂型填料作为生物膜系统的载体时，各主要污染指标去除性欠佳，无法满足污水排放标准。在本发明实施例1至实施例6中，植物纤维载体来源广泛、价格低廉，能够发挥生物膜载体和提供碳源的双重优势，结合微曝气控制，对异位富营养化水体净化效果好，大大降低系统运行成本，非常适合在异位富营养化水体处理领域推广应用。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12