一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法及装置与流程

本发明属于水环境治理与修复领域，具体涉及一种利用软性多孔填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法及装置。

背景技术：

河道是水生态环境的主要载体，直接关系人们的生活品质。近年来，我国在河道水环境的整治上花了大力气，也取得了显著的成效。但随着社会经济的不断发展和城市化进展的加快，河道水环境的治理仍面临极大的压力，水体黑臭、富营养化等现象不断发生，尤其是水体黑臭，使水体完全丧失使用功能，并影响景观以及人类生活和健康。因此，寻找一种经济高效的黑臭河道治理方法对保护水环境意义重大。

河道水体黑臭是由于有机物的好氧分解造成水体厌氧，厌氧降解过程中生成硫化氢、氨等发臭物质，同时产生黑色物质。目前，黑臭河道常用的治理技术有物理法、化学法以及生态修复法。物理方法包括河道清淤、调水引流等，可以使水体内源污染快速消除，但这些方法工程量大，资金投入多；化学方法包括强化絮凝法、化学灭藻和添加铁/铝盐等方法，这些方法可以有效去除黑臭水中的氮、磷，但是药品昂贵且容易造成二次污染；生态修复方法是黑臭河道治理的重要技术手段之一，运行成本低，但其见效慢、修复周期长。本发明采用软性多孔填料在活性污泥中快速挂膜，将挂好生物膜后的填料置于黑臭河道，利用污泥微生物高效的污染物降解能力来治理黑臭河道，该方法与传统河道生态修复方法相比，具有挂膜速度快、挂膜成本低、挂膜填料污染物降解能力高等优点，可快速高效提升黑臭河道水质，且填料可回收利用，经济效益高，并且不易造成二次污染。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法及装置。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）填料的选择：选择软性多孔填料；

2）挂膜：将步骤1）选择的软性多孔填料放置于活性污泥好氧池中进行挂膜；

3）治理：将步骤2）挂膜好的填料放置于黑臭河道中进行治理直至黑臭河道水质达到要求后将填料回收。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法，其特征在于步骤1）中所述软性多孔填料为聚氨酯填料，填料长、宽、高的尺寸分别为（10-50）mm×（10-50）mm×（10-50）mm、密度0.5-1.1g/m³、孔隙率为90%-99%、填料孔径为15-30ppi、比表面积10×10³-10×10⁴m²/m³。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法，其特征在于步骤2）中，填料完全浸没在活性污泥中，活性污泥好氧池污泥浓度为3000-8000mg/l，挂膜时间为4-10天，填料挂膜完成后填料上的生物量为1.0-3.0g/g。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法，其特征在于步骤3）中，投放的挂膜填料量与黑臭河道水量的比值为0.5-10kg/m³，挂膜填料处理黑臭河道的时间为3-15天，黑臭河道治理结束后填料回收再利用或继续放在河道中。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的装置，其特征在于该装置包括一个或多个浮岛本体、设置在浮岛本体下方的多孔容器，所述多孔容器内填充有聚氨酯填料，所述多孔容器的顶部通过塑料扎带与浮岛本体实现连接。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的装置，其特征在于该装置还包括设置在多孔容器底部的曝气管、曝气泵，所述曝气管通过连接软管与曝气泵连接。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的装置，其特征在于所述浮岛本体上设置有供水生植物种植的种植槽，单个浮岛本体的长宽均为20-100cm，多个浮岛本体之间通过十字连接件实现连接。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的装置，其特征在于所述多孔容器为不锈钢材质的多孔容器或亚克力材质的多孔容器或虾笼。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的装置，其特征在于所述聚氨酯填料为附着有污水处理厂活性污泥的填料，该挂膜填料的长、宽、高均为10-50mm，密度为1.0g/m³、填料孔隙率为90%-99%、填料孔径为15-30ppi、比表面积10×10³-10×10⁴m²/m³，投加填料的量为容器体积的20%-70%。

所述的一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的装置，其特征在于所述聚氨酯填料（4）能够重复挂膜和利用。

本发明方法及装置通过将软性多孔填料在活性污泥好氧池中快速挂膜来取代填料在河道直接挂膜的传统方式，具有挂膜速度快、生物量高、挂膜简单、成本低廉；利用软性多孔填料将活性污泥快速转化为生物膜，将挂膜后的填料置于黑臭河道，利用污泥微生物高效的污染物降解能力来快速治理黑臭河道，处理效率高，cod去除率为60%-85%，氨氮去除率为70%-95%，治理周期短，仅为3-15天；黑臭河道治理结束后，填料可回收再挂膜，循环利用，进一步降低成本，提高经济效益。

附图说明

图1为挂膜前的聚氨酯软性多孔填料图；

图2为挂膜4天后的聚氨酯软性多孔填料图；

图3为本发明处理装置的整体结构示意图；

图4为利用虾笼改造的生态浮岛的结构示意图；

图中，1-浮岛本体，2-多孔容器，3-曝气管，4-聚氨酯填料，5-水生植物，6-连接软管，7-曝气泵。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步详细描述，并给出具体实施方式。

本发明一种利用填料快速挂膜高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：1）填料的选择：选择软性多孔填料；2）挂膜：将步骤1）选择的软性多孔填料放置于活性污泥好氧池中进行挂膜；3）治理：将步骤2）挂膜好的填料放置于黑臭河道中进行治理直至黑臭河道水质达到要求后将填料回收。

其中，步骤1）中所述软性多孔填料为聚氨酯填料，填料长、宽、高的尺寸分别为（10-50）mm×（10-50）mm×（10-50）mm、密度0.5-1.1g/m³、孔隙率为90%-99%、填料孔径为15-30ppi、比表面积10×10³-10×10⁴m²/m³；步骤2）中，填料完全浸没在活性污泥中，活性污泥好氧池污泥浓度为3000-8000mg/l，挂膜时间为4-10天，填料挂膜完成后填料上的生物量为1.0-3.0g/g；步骤3）中，投放的挂膜填料量与黑臭河道水量的比值为0.5-10kg/m³，挂膜填料处理黑臭河道的时间为3-15天，黑臭河道治理结束后填料回收再利用或继续放在河道中。

如图3-4所示，利用挂膜后的填料进行黑臭河道治理的装置，包括一个或多个浮岛本体、设置在浮岛本体下方的多孔容器，浮岛本体上设置有供水生植物种植的种植槽，单个浮岛本体的长宽均为20-100cm，多个浮岛本体之间通过十字连接件实现连接，多孔容器的顶部通过塑料扎带与浮岛本体实现连接，多孔容器为不锈钢材质的多孔容器或亚克力材质的多孔容器或虾笼，多孔容器内填充有聚氨酯填料，该聚氨酯填料为附着有污水处理厂活性污泥的挂膜填料，该挂膜填料的长、宽、高均为10-50mm，密度为1.0g/m³、填料孔隙率为90%-99%、填料孔径为（15-30）ppi、比表面积（10×10³-10×10⁴）m²/m³，投加填料的量为容器体积的20%-70%，聚氨酯填料能够重复挂膜和利用。该装置还包括设置在多孔容器底部的曝气管、曝气泵，曝气管通过连接软管与曝气泵连接，当污染水体溶解氧＞2mg/l时或污染水体本身有曝气系统（如机械曝气、喷泉曝气等）可不设曝气管、连接软管和曝气泵。

以下给出具体的检测实验数据，为便于检测，将挂膜后的填料置于容器中进行。

实施例1

一种利用填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：

1）选择聚氨酯生物填料；

2）将填料放置于实验室活性污泥反应器中进行挂膜，填料完全浸没在活性污泥中，污泥浓度为4862mg/l，挂膜时间为4天，挂膜前后的填料如图1-2所示，挂膜完成后填料上的生物量为1.2g/g；

3）采集黑臭水，测得cod为73.1mg/l；nh4⁺-n为6.5mg/l；

4）将步骤2）中挂膜完成的100g填料，置于装有20l所采集黑臭水的容器中，曝气使其溶解氧在2mg/l以上。每天置换1l黑臭水；

5）10天后处理稳定时测得cod为25.3mg/l，氨氮为1.6mg/l，cod去除率为65.4%，氨氮去除率为75.4%。

实施例2

一种利用填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：

1）选择聚氨酯生物填料；

2）将填料放置于实验室活性污泥反应器中进行挂膜，填料完全浸没在活性污泥中，污泥浓度为4765mg/l，挂膜时间为6天，挂膜完成后填料上的生物量为1.6g/g；

3）采集黑臭水，测得cod为80.5mg/l；nh4⁺-n为6.4mg/l；

4）将步骤2）中挂膜完成的100g填料，置于装有20l所采集黑臭水的容器中，曝气使其溶解氧在2mg/l以上。每天置换1l黑臭水；

5）8天后处理稳定时测得cod为23.1mg/l，氨氮为1.7mg/l，cod去除率为71.3%，氨氮去除率为73.4%。

实施例3

一种利用填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：

1）选择聚氨酯生物填料；

2）将填料放置于实验室活性污泥反应器中进行挂膜，填料完全浸没在活性污泥中，污泥浓度为5136mg/l，挂膜时间为8天，挂膜完成后填料上的生物量为2.4g/g；

3）采集黑臭水，测得cod为90.7mg/l；nh4⁺-n为7.5mg/l；

4）将步骤2）中挂膜完成的100g填料，置于装有20l所采集黑臭水的容器中，曝气使其溶解氧在2mg/l以上。每天置换1l黑臭水；

5）5天后处理稳定时测得cod为20.3mg/l，氨氮为1.5mg/l，cod去除率为77.6%，氨氮去除率为80.0%。

实施例4

一种利用填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：

1）选择聚氨酯生物填料；

2）将填料放置于实验室活性污泥反应器中进行挂膜，填料完全浸没在活性污泥中，污泥浓度为4989mg/l，挂膜时间为10天，挂膜完成后填料上的生物量为2.9g/g；

3）采集黑臭水，测得cod为84.6mg/l；nh4⁺-n为6.9mg/l；

4）将步骤2）中挂膜完成的100g填料，置于装有20l所采集黑臭水的容器中，曝气使其溶解氧在2mg/l以上。每天置换1l黑臭水；

5）3天后处理稳定时测得cod为21.9mg/l，氨氮为1.2mg/l，cod去除率为74.1%，氨氮去除率为82.6%。

实施例5

一种利用填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：

1）选择聚氨酯生物填料；

2）将填料放置于污水厂活性污泥好氧池中进行挂膜，填料完全浸没在活性污泥中，污泥浓度为3987mg/l，挂膜时间为5天，挂膜完成后填料上的生物量为1.1g/g；

3）采集黑臭水，测得cod为87.7mg/l；nh4⁺-n为8.1mg/l；

4）将步骤2）中挂膜完成的100g填料，置于装有20l所采集黑臭水的容器中，曝气使其溶解氧在2mg/l以上。每天置换1l黑臭水；

5）15天后处理稳定时测得cod为23.3mg/l，氨氮为1.5mg/l，cod去除率为73.4%，氨氮去除率为81.5%。

实施例6

一种利用填料在活性污泥中快速挂膜后高效处理黑臭河道的方法，包括以下步骤：

1）选择聚氨酯生物填料；

2）将填料放置于污水厂活性污泥好氧池中进行挂膜，填料完全浸没在活性污泥中，污泥浓度为3756mg/l，挂膜时间为10天，挂膜完成后填料上的生物量为2.3g/g；

3）采集黑臭水，测得cod为88.9mg/l；nh4⁺-n为9.0mg/l；

4）将步骤2）中挂膜完成的100g填料，置于装有20l所采集黑臭水的容器中，曝气使其溶解氧在2mg/l以上。每天置换1l黑臭水；

5）8天后处理稳定时测得cod为19.7mg/l，氨氮为1.4mg/l，cod去除率为77.8%，氨氮去除率为84.4%。