組合式流化床系統(tǒng)在富營養(yǎng)化高原湖泊 及入湖河道治理中關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

劉牧　李蕾　楊艷春　岳勇　劉豪　胡有虎

摘要：“一種組合式流化床修復(fù)河道黑臭水體及富營養(yǎng)化湖泊水的方法”步驟為：組合式共代謝流化床、旁路微納米分子篩流化床系統(tǒng)，能有效修復(fù)河道黑臭水體及富營養(yǎng)化湖泊，恢復(fù)較好的水質(zhì)。

關(guān)鍵詞：難生物降解水體;組合流化床;水污染;治理技術(shù)

引言

本文以組合式流化床系統(tǒng)技術(shù)在不同類型污染高原湖泊治理中的應(yīng)用為例，探討了該技術(shù)在生物難降解水體處理中的效果，以期為河道黑臭水體及富營養(yǎng)化湖泊治理提供技術(shù)支持。

異龍湖屬于難生物降解水體，污染因子主要表現(xiàn)為COD、TN;水體中C、N、P元素失調(diào)，自凈化能力差。隨著周邊區(qū)域人類活動、工業(yè)發(fā)展，每年有人類制造的超過100000多種有機(jī)化合物通過各種渠道進(jìn)入了水體環(huán)境，這些有機(jī)化合物大多數(shù)都相當(dāng)難降解，具備如下基本特性。

（1）長期在環(huán)境中殘留，極難被降解，可以在水體、土壤和底泥中存留數(shù)十年乃至上百年。

（2）具有生物蓄積性，難降解性有機(jī)物一般具有低水溶性，高脂溶性特征，能夠在多數(shù)生物脂肪中以食物鏈的方式生物蓄積。

（3）污染物以半揮發(fā)性和非揮發(fā)性的有機(jī)物為主，半揮發(fā)性可以在大氣中遠(yuǎn)距離遷移，非揮發(fā)性有機(jī)污染物常用CODmn作為水中有機(jī)污染物指標(biāo)，它包括的物質(zhì)主要是80%～90%左右的TOC（總有機(jī)碳）和10%～20%的其它還原性物質(zhì)，如：氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫化物等。TOC主要由腐殖物質(zhì)組成，即分子量>500的溶解態(tài)的DOC，POC可以用簡單的混凝沉淀+過濾處理去除，DOC應(yīng)用常規(guī)的水處理技術(shù)效果不好，異龍湖水體難降解難處理的微量具有毒害作用的有機(jī)物污染物即屬于此范疇。

（4）高毒性：現(xiàn)在人工合成并被不當(dāng)或過度使用的化工產(chǎn)品，一般均有不同程度的生物毒性和副作用（見表一、表二）。

組合式流化床系統(tǒng)的應(yīng)用

組合式流化床系統(tǒng)是一種集成我公司多項發(fā)明及實用新型專利技術(shù)，并根據(jù)各條河道及湖泊不同污染物及污染性質(zhì)進(jìn)行多種模塊化靈活組織搭配的污染治理的體系性新方法，具體來說是一種利用組合式流化床修復(fù)入湖河道溝渠黑臭水體及富營養(yǎng)化湖泊水的方法。其特點是針對不同河流及湖泊水體所包含的不同污染因子，發(fā)明創(chuàng)新多種針對性的專業(yè)處理工藝和專利設(shè)備，最終形成多項專利技術(shù)模塊，具體應(yīng)用時根據(jù)水體中污染因子的去除難度、反應(yīng)速度、污染物種類、污染物的環(huán)境影響危險程度，污染物之間在處理過程中的轉(zhuǎn)化、降解及分解的客觀規(guī)律，選擇對應(yīng)的工藝技術(shù)模塊，最終由多個模塊以協(xié)同、聯(lián)合、順序或同步的原則高效去除水中的污染物，形成強(qiáng)大的生物共代謝作用及水力洪峰調(diào)蓄等綜合作用，最終達(dá)到既定水體水質(zhì)指標(biāo)的系統(tǒng)技術(shù)。

本系統(tǒng)采用的專利系統(tǒng)技術(shù)包括：

（1）自動排渣筒式微納米分子篩氣浮系統(tǒng)，記載于專利號ZL 200910218212.6;

（2）泥膜共生法污水處理工藝，記載于專利號ZL201010541950.7;

（3）一種組合式流化床系統(tǒng)處理河道黑臭水體及富營養(yǎng)化湖泊水體的修復(fù)技術(shù)，記載于專利號ZL201810065554.8

（4）帶有自旋式分壓布水器的原位多介質(zhì)凈化系統(tǒng)，記載于專利號ZL201610956807.1;

（5）經(jīng)EM改性的原位環(huán)境微生物培養(yǎng)馴化的微氧顆粒，記載于專利號ZL201810064817.3。

通過如下技術(shù)步驟予以實現(xiàn)：

（1）通過提升泵抽吸河道或湖泊內(nèi)的污染水體，進(jìn)入組合式共代謝流化床，利用大劑量氧氣源或空氣源作為微納米氣泡氣體介質(zhì)，在流化床內(nèi)與水體混合。氣液混合體在流化床內(nèi)停留至少5小時，預(yù)處理氧化去除部分有機(jī)污染物，其中的大分子雜環(huán)類和苯環(huán)類有機(jī)物被分解為分子量較小的易降解產(chǎn)物，得1號原水。

（2）經(jīng)上一步驟處理的1號原水，經(jīng)管道輸送到旁路微納米分子篩系統(tǒng)，向所述共代謝原位微氧顆粒生物流化床中按1.5～3mg/L投加復(fù)配營養(yǎng)劑，與水體混合后在提升泵的推流作用下進(jìn)入生物反應(yīng)區(qū)進(jìn)行硝化反硝化反應(yīng)，提高脫氮效率;按1.5～3mg/L投加經(jīng)EM益生菌復(fù)壯改進(jìn)的微氧顆粒投加料得到2號微氧顆粒流化床水。

（3）上一步驟得到的2號微氧顆粒流化床水進(jìn)入原位微納米分子篩氣浮裝置進(jìn)行深度處理系統(tǒng)，在所述的原位微納米分子篩流化床投加1.5～3mg/L的聚二甲基二烯丙基氯化銨生態(tài)水處理劑，將水中殘留的有機(jī)污染物用化學(xué)絮凝的方式除去。

（4）通過設(shè)置在原位微納米分子篩流化床輸出端的水體表面浮渣收集器，將共代謝微氧顆粒生物流化床水中的漂浮凝聚態(tài)的污染物抽吸送入地上式微納米分子篩處理。

（5）經(jīng)過原位微納米分子篩流化床處理后的水體進(jìn)1#過濾系統(tǒng)水自流入河道或湖泊，濾料使用石英砂、沸石顆粒、活性炭級配。

工藝流程見圖1。

本工程采用“生化+物化”的組合工藝去除河道水體中的污染物，包括三大系統(tǒng)：組合式共代謝流化床系統(tǒng)、旁路微納米氣浮系統(tǒng)及深度濃縮處理系統(tǒng)。

流程簡述

在河道內(nèi)設(shè)置液壓壩，將河水?dāng)r截進(jìn)入格柵井，在格柵井中設(shè)置機(jī)械格柵將河道內(nèi)的垃圾及大顆粒固形物去除，保證后續(xù)工藝穩(wěn)定運(yùn)行。河水進(jìn)入沉砂池去除比重較大的泥沙顆粒，沉砂池末端設(shè)置級配填料石籠，起攔截過濾泥沙顆粒及均勻布水的作用，泥沙顆粒沉入沉砂斗經(jīng)排泥泵抽至泥沙池;水體繼續(xù)前進(jìn)進(jìn)入組合式共代謝流化床，組合式共代謝流化床設(shè)置為三個區(qū)域：厭氧區(qū)（放置厭氧型水立方裝置）、缺氧區(qū)（放置缺氧型水立方裝置和湖泊之肺1型）及沉淀區(qū)，形成一個完整的泥膜共生微生化系統(tǒng);經(jīng)組合式共代謝流化床降解部分有機(jī)污染物的水體通過提升泵進(jìn)入旁路微納米分子篩氣浮系統(tǒng)，在管道內(nèi)加入水處理劑，水流通過管道會產(chǎn)生分流、交叉混合等作用，使加入的藥劑迅速、均勻地擴(kuò)散到整個水體中，達(dá)到瞬間混合的目的，在旁路微納米氣浮的絮凝區(qū)中充分反應(yīng)，在接觸區(qū)內(nèi)利用大劑量空氣源氣體制備微納米泡氣液混合處理介質(zhì)，對水體進(jìn)行氣浮布汽作業(yè)，當(dāng)吸入氣浮筒內(nèi)的空氣與液體混合導(dǎo)入“反沖激氣泡釋放器”，帶壓的容器液在反沖激氣泡釋放中經(jīng)過沖激、激發(fā)后壓力驟然升高，再經(jīng)釋放器的突然消能降壓，促使微納米氣泡均勻、穩(wěn)定的從泡頭中釋放出來，在水中形成乳白色的微納米級氣泡，微納米氣泡在水中不易破裂，微納米氣泡多而微小，因此比表面積是常規(guī)氣泡的萬倍以上，在水中的容器效率是常規(guī)方法的多倍，促進(jìn)了水中微小顆粒及污染物的泥水氣浮分離，泥水分離的下層清水經(jīng)過濾供水泵加壓進(jìn)入過濾裝置過濾，過濾裝置為全自動過濾，濾料為多介質(zhì)濾料，過濾裝置能把微納米氣浮系統(tǒng)出水中細(xì)微的污染物去除，過濾后的清水自流入分壓布水池再進(jìn)入小型濕地，經(jīng)濕地后回補(bǔ)入南沖河液壓壩下游;旁路微納米氣浮池的上層浮渣經(jīng)刮渣機(jī)刮入泥沙池，沉淀污泥經(jīng)排泥泵排入污泥池進(jìn)行深度處理系統(tǒng);深度處理系統(tǒng)由微納米分子篩氣浮裝置、過濾系統(tǒng)和污泥處理裝置組成，微納米分子篩氣浮裝置和過濾系統(tǒng)的原理及流程如上圖所述。

結(jié)論與建議

監(jiān)測資料顯示，總體效果明顯，針對該難生化降解高原湖泊水體，治理難點主要為COD、TN。采用組合流化床系統(tǒng)處理后，COD去除率達(dá)到65%以上、TN去除率達(dá)到70%以上 。該系統(tǒng)可以用于富營養(yǎng)化湖泊治理，也可以用于黑臭水體治理。

對于難降解有機(jī)污染的水環(huán)境，由于總體水環(huán)境不利于微生物種群繁殖和代謝，要取得治理效果的根本性突破，首先必須營造廣泛的適宜微生物生長繁殖并降解特定污染物的生物環(huán)境，補(bǔ)充缺乏的生物營養(yǎng)元素;其次要從湖泊的底泥和當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S活性污泥中甄選、培養(yǎng)訓(xùn)化適宜的原生物種和生物酶投放至系統(tǒng)中，有針對性地應(yīng)用微生物開發(fā)培養(yǎng)新技術(shù)，對本土原位微生物進(jìn)行誘導(dǎo)及改良，形成高效優(yōu)勢菌種。培養(yǎng)馴化后的優(yōu)勢菌種投放在組合式流化床系統(tǒng)中可使該系統(tǒng)發(fā)揮更佳的處理效果。

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責(zé)編/馬銘陽