申请日2018.03.13
公开(公告)日2018.09.14
IPC分类号C02F3/34; C02F3/32; C02F3/12; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统及方法，该系统包括用于使微生物组合填料挂膜的活性污泥生物膜培养装置，所述系统还包括通过移栽驯化后的植物与挂膜后的组合填料构建净化水质的生态浮床;该方法包括以下步骤：筛选和驯化植物、制作SBR反应器、培养活性污泥和构建生态浮床。本发明结合了由Wilderer首次提出的生物膜反应器的序批式运行模式和生态浮床，将活性污泥生物膜与驯化的植物结合，兼具各自优势，实现富营养水体净化治理。本发明效果好，成本低，简单易实现，持续时间长。
权利要求书
1.一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，包括用于使微生物组合填料挂膜的活性污泥生物膜培养装置，其特征在于：所述系统还包括通过移栽驯化后的植物与挂膜后的组合填料构建净化水质的生态浮床。
2.根据权利要求1所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述活性污泥生物膜培养装置包括SBR反应器和用于对SBR反应器曝气的第一曝气机构，所述SBR反应器包括反应容器、固定机构、设于反应容器内的第一挂绳和设于第一挂绳上的微生物组合填料，所述第一挂绳的两端通过固定机构固定于反应容器的顶部和底端，所述反应容器设有排水口。
3.根据权利要求2所述活性污泥 生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述固定机构包括支架和设于反应容器底端的挂钩，所述支架设于反应容器的顶端开口。
4.根据权利要求2所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述第一曝气机构包括第一曝气泵、第一曝气管、设于第一曝气管上的第一转子流量计和设于反应容器内的第一曝气头，第一曝气头通过第一曝气管与第一曝气泵连接。
5.根据权利要求1所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述生态浮床包括第二曝气机构、净化容器、设于净化容器内的漂浮板和设于漂浮板下方的挂膜后组合填料，净化容器内盛放有营养液，驯化后植物的根部穿过漂浮板和挂膜后组合填料向净化容器底部延伸，且植物根部1/3露出液面，第二曝气机构的第二曝气头延伸入净化容器的底部进行曝气。
6.根据权利要求5所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述第二曝气机构包括第二曝气泵、第二曝气管、设于第二曝气管上的第二转子流量计和设于净化容器内的所述第二曝气头，第二曝气头通过第二曝气管与第二曝气泵连接。
7.根据权利要求5所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述生态浮床还包括设于漂浮板上的泡沫管，所述驯化后植物的根部依次穿过泡沫管、漂浮板和挂膜后组合填料向净化容器底部延伸。
8.根据权利要求5所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，其特征在于：所述挂膜后组合填料通过第二挂绳固定于漂浮板下方3-5cm。
9.一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、植物驯化;
步骤二、将微生物组合填料在SBR反应器内进行曝气培养以获得挂膜后的组合填料;
步骤三、在净化容器内设置漂浮板，将挂膜后的组合填料固定于漂浮板下方，之后移栽驯化后的植物于漂浮板上，使驯化后植物的根部穿过漂浮板和挂膜后组合填料，并在净化容器内加入营养液以构建生态浮床进行水质净化。
10.根据权利要求9所述活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的方法，其特征在于，所述植物驯化是选取青叶吊兰，经清洗、去烂根烂叶后，置于水中培养一周，且保持吊兰根部的2/3于液面以下，之后取出吊兰根部消毒、清洗，然后将洗净的吊兰置于Hogland营养液中培养驯化。
说明书
活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统及方法
技术领域
本发明属于污染水处理技术领域，具体涉及一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统及方法。
背景技术
近年来，随着社会不断进步、人类工业化的发展以及农田排水的面源污染不断加剧，而城市内河道、湖泊和水库中的水体流动性较差，自我修复性较弱，大量含有N、P、S和有毒物质造成水质恶化，浮游藻类生物大量繁殖，导致水体富营养化问题日趋严重、城市水体生态平衡被破坏。
据《2016年中国环境状况公报》显示，我国淡水的主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。108个监测营养状态的湖泊(水库)中：贫营养的10个，中营养的73个，轻度富营养的20个，中度富营养的5个，Ⅳ类、Ⅴ类与劣Ⅴ类共占33.9%。
目前，治理湖泊、水库、城市内河等污染水体的主要方法为原位修复技术，包括物理方法、化学方法和生物方法。其中，生物方法是利用水生植物、微生物和水生动物，将水体中的污染物和营养成分进行吸收、降解和转化。不仅可从根本上净化水质，同时在修复的过程中能改善周围的生态系统，且成本较低，资源丰富,不易产生二次污染等优点。较前两种方法相比，生物修复方法更适合用于富营养化河湖水体的修复。该方法主要包括生物膜法技术、人工湿地处理技术、人工浮岛技术等。
现有的生物膜法、活性污泥法和生态浮床在实际运用中存在以下缺陷：
1、生物膜法：
①活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。
②由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。而且需要较多的载体填料和支撑结构，投资较大。
③处理出水往往含有较大的脱落的生物膜片，使得出水澄清度降低。
2、活性污泥法：
①采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象;
②污水进行脱氮除磷处理工艺需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，这势必要增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。
③活性污泥法产生大量的剩余污泥，需要进行污泥无害化处理，增加了投资。
3、生态浮床：
①被污染的水体中含有较复杂的污染物成分，水体中不同深度的污染物含量和成分存在差异，水生植物只能净化水体上层的有机物，难以分解水体中下层的污染物;微生物填料中通常使用单一微生物，不能够对水体污染物做到更彻底的分解和转化。
②微生物填料的好氧菌生长繁殖需要大量的氧气，而水体含氧量较低，易导致好氧微生物难以生存，或更换填料而加大成本，或效率低造成材料浪费。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统及方法，目的是将SBR的序批式运行模式引入生物膜系统，使其兼有活性污泥法和生物膜法的优点;又结合了经氮磷水培驯化后的植物以构建生态浮床，不仅可以提高系统的抗冲击负荷能力，耗资耗能少，净化效率高，且具有一定的经济价值与观赏价值。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的系统，包括用于使微生物组合填料挂膜的活性污泥生物膜培养装置，所述系统还包括通过移栽驯化后的植物与挂膜后的组合填料构建净化水质的生态浮床。
所述活性污泥生物膜培养装置包括SBR反应器和用于对SBR反应器曝气的第一曝气机构，所述SBR反应器包括反应容器、固定机构、设于反应容器内的第一挂绳和设于第一挂绳上的微生物组合填料，所述第一挂绳的两端通过固定机构固定于反应容器的顶部和底端，所述反应容器设有排水口。
所述固定机构包括支架和设于反应容器底端的挂钩，所述支架设于反应容器的顶端开口。
所述第一曝气机构包括第一曝气泵、第一曝气管、设于第一曝气管上的第一转子流量计和设于反应容器内的第一曝气头，第一曝气头通过第一曝气管与第一曝气泵连接。
所述生态浮床包括第二曝气机构、净化容器、设于净化容器内的漂浮板和设于漂浮板下方的挂膜后组合填料，净化容器内盛放有营养液，驯化后植物的根部穿过漂浮板和挂膜后组合填料向净化容器底部延伸，且植物根部1/3露出液面，第二曝气机构的第二曝气头延伸入净化容器的底部进行曝气。
所述第二曝气机构包括第二曝气泵、第二曝气管、设于第二曝气管上的第二转子流量计和设于净化容器内的所述第二曝气头，第二曝气头通过第二曝气管与第二曝气泵连接。
所述生态浮床还包括设于漂浮板上的泡沫管，所述驯化后植物的根部依次穿过泡沫管、漂浮板和挂膜后组合填料向净化容器底部延伸。
所述生物浮床还包括用于检测净化容器内营养液温度的温度计。
所述挂膜后组合填料通过第二挂绳固定于漂浮板下方3-5cm。
一种活性污泥生物膜与植物组合修复营养水体的方法，包括如下步骤：
步骤一、植物驯化;
步骤二、将微生物组合填料在SBR反应器内进行曝气培养以获得挂膜后的组合填料;
步骤三、在净化容器内设置漂浮板，将挂膜后的组合填料固定于漂浮板下方，之后移栽驯化后的植物于漂浮板上，使驯化后植物的根部穿过漂浮板和挂膜后组合填料，并在净化容器内加入营养液以构建生态浮床进行水质净化。
所述植物驯化是选取青叶吊兰，经清洗、去烂根烂叶后，置于水中培养一周，且保持吊兰根部的2/3于液面以下，之后取出吊兰根部消毒、清洗，然后将洗净的吊兰置于Hogland营养液中培养驯化。
本发明结合了由Wilderer首次提出的生物膜反应器的序批式运行模式和生态浮床，将活性污泥生物膜与驯化的植物结合，兼具各自优势，实现富营养水体净化治理。效果好，成本低，简单易实现，持续时间长。
本发明的有益效果：
1、提供了一种对观赏植物的幼苗进行驯化的方法，提高植物对逆境的适应力和对富营养水体的修复能力。
2、提供了一种适用于各种类型的水处理方法，既适用于工业废水处理，也适用于低浓度富营养湖泊河道的治理。既适用于实验室小试、中试也适用于自然现场试验。简单易实现，适应性强。
3、在SBR工艺中，所选的组合填料将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布;内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜又能有效切割气泡，具有挂膜快、膜更新速率高、充氧转换率高等优点。
4、为植物根部与膜微生物提供稳定的互利共生系统。
5、提供了一种兼具三种生物技术优势的综合修复方法，不仅效率高效果好、投资少，且具有经济价值、观赏价值，无二次污染，操作稳定性好。
