《科技创新与品牌》杂志社学术

组合式流化床系统在富营养化高原湖泊 及入湖河道治理中关键技术应用研究

摘要:“一种组合式流化床修复河道黑臭水体及富营养化湖泊水的方法”步骤为:组合式共代谢流化床、旁路微纳米分子筛流化床系统,能有效修复河道黑臭水体及富营养化湖泊,恢复较好的水质。

关键词:难生物降解水体;组合流化床;水污染;治理技术


引言


本文以组合式流化床系统技术在不同类型污染高原湖泊治理中的应用为例,探讨了该技术在生物难降解水体处理中的效果,以期为河道黑臭水体及富营养化湖泊治理提供技术支持。

异龙湖属于难生物降解水体,污染因子主要表现为COD、TN;水体中C、N、P元素失调,自净化能力差。随着周边区域人类活动、工业发展,每年有人类制造的超过100000多种有机化合物通过各种渠道进入了水体环境,这些有机化合物大多数都相当难降解,具备如下基本特性。

(1)长期在环境中残留,极难被降解,可以在水体、土壤和底泥中存留数十年乃至上百年。

(2)具有生物蓄积性,难降解性有机物一般具有低水溶性,高脂溶性特征,能够在多数生物脂肪中以食物链的方式生物蓄积。

(3)污染物以半挥发性和非挥发性的有机物为主,半挥发性可以在大气中远距离迁移,非挥发性有机污染物常用CODmn作为水中有机污染物指标,它包括的物质主要是80%~90%左右的TOC(总有机碳)和10%~20%的其它还原性物质,如:氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物等。TOC主要由腐殖物质组成,即分子量>500的溶解态的DOC,POC可以用简单的混凝沉淀+过滤处理去除,DOC应用常规的水处理技术效果不好,异龙湖水体难降解难处理的微量具有毒害作用的有机物污染物即属于此范畴。

(4)高毒性:现在人工合成并被不当或过度使用的化工产品,一般均有不同程度的生物毒性和副作用(见表一、表二)。


     组合式流化床系统的应用


组合式流化床系统是一种集成我公司多项发明及实用新型专利技术,并根据各条河道及湖泊不同污染物及污染性质进行多种模块化灵活组织搭配的污染治理的体系性新方法,具体来说是一种利用组合式流化床修复入湖河道沟渠黑臭水体及富营养化湖泊水的方法。其特点是针对不同河流及湖泊水体所包含的不同污染因子,发明创新多种针对性的专业处理工艺和专利设备,最终形成多项专利技术模块,具体应用时根据水体中污染因子的去除难度、反应速度、污染物种类、污染物的环境影响危险程度,污染物之间在处理过程中的转化、降解及分解的客观规律,选择对应的工艺技术模块,最终由多个模块以协同、联合、顺序或同步的原则高效去除水中的污染物,形成强大的生物共代谢作用及水力洪峰调蓄等综合作用,最终达到既定水体水质指标的系统技术。

本系统采用的专利系统技术包括:

(1)自动排渣筒式微纳米分子筛气浮系统,记载于专利号ZL 200910218212.6;

(2)泥膜共生法污水处理工艺,记载于专利号ZL201010541950.7;

(3)一种组合式流化床系统处理河道黑臭水体及富营养化湖泊水体的修复技术,记载于专利号ZL201810065554.8

(4)带有自旋式分压布水器的原位多介质净化系统,记载于专利号ZL201610956807.1;

(5)经EM改性的原位环境微生物培养驯化的微氧颗粒,记载于专利号ZL201810064817.3。

通过如下技术步骤予以实现:

(1)通过提升泵抽吸河道或湖泊内的污染水体,进入组合式共代谢流化床,利用大剂量氧气源或空气源作为微纳米气泡气体介质,在流化床内与水体混合。气液混合体在流化床内停留至少5小时,预处理氧化去除部分有机污染物,其中的大分子杂环类和苯环类有机物被分解为分子量较小的易降解产物,得1号原水。

(2)经上一步骤处理的1号原水,经管道输送到旁路微纳米分子筛系统,向所述共代谢原位微氧颗粒生物流化床中按1.5~3mg/L投加复配营养剂,与水体混合后在提升泵的推流作用下进入生物反应区进行硝化反硝化反应,提高脱氮效率;按1.5~3mg/L投加经EM益生菌复壮改进的微氧颗粒投加料得到2号微氧颗粒流化床水。

(3)上一步骤得到的2号微氧颗粒流化床水进入原位微纳米分子筛气浮装置进行深度处理系统,在所述的原位微纳米分子筛流化床投加1.5~3mg/L的聚二甲基二烯丙基氯化铵生态水处理剂,将水中残留的有机污染物用化学絮凝的方式除去。

(4)通过设置在原位微纳米分子筛流化床输出端的水体表面浮渣收集器,将共代谢微氧颗粒生物流化床水中的漂浮凝聚态的污染物抽吸送入地上式微纳米分子筛处理。

(5)经过原位微纳米分子筛流化床处理后的水体进1#过滤系统水自流入河道或湖泊,滤料使用石英砂、沸石颗粒、活性炭级配。

工艺流程见图1。

本工程采用“生化+物化”的组合工艺去除河道水体中的污染物,包括三大系统:组合式共代谢流化床系统、旁路微纳米气浮系统及深度浓缩处理系统。

流程简述

在河道内设置液压坝,将河水拦截进入格栅井,在格栅井中设置机械格栅将河道内的垃圾及大颗粒固形物去除,保证后续工艺稳定运行。河水进入沉砂池去除比重较大的泥沙颗粒,沉砂池末端设置级配填料石笼,起拦截过滤泥沙颗粒及均匀布水的作用,泥沙颗粒沉入沉砂斗经排泥泵抽至泥沙池;水体继续前进进入组合式共代谢流化床,组合式共代谢流化床设置为三个区域:厌氧区(放置厌氧型水立方装置)、缺氧区(放置缺氧型水立方装置和湖泊之肺1型)及沉淀区,形成一个完整的泥膜共生微生化系统;经组合式共代谢流化床降解部分有机污染物的水体通过提升泵进入旁路微纳米分子筛气浮系统,在管道内加入水处理剂,水流通过管道会产生分流、交叉混合等作用,使加入的药剂迅速、均匀地扩散到整个水体中,达到瞬间混合的目的,在旁路微纳米气浮的絮凝区中充分反应,在接触区内利用大剂量空气源气体制备微纳米泡气液混合处理介质,对水体进行气浮布汽作业,当吸入气浮筒内的空气与液体混合导入“反冲激气泡释放器”,带压的容器液在反冲激气泡释放中经过冲激、激发后压力骤然升高,再经释放器的突然消能降压,促使微纳米气泡均匀、稳定的从泡头中释放出来,在水中形成乳白色的微纳米级气泡,微纳米气泡在水中不易破裂,微纳米气泡多而微小,因此比表面积是常规气泡的万倍以上,在水中的容器效率是常规方法的多倍,促进了水中微小颗粒及污染物的泥水气浮分离,泥水分离的下层清水经过滤供水泵加压进入过滤装置过滤,过滤装置为全自动过滤,滤料为多介质滤料,过滤装置能把微纳米气浮系统出水中细微的污染物去除,过滤后的清水自流入分压布水池再进入小型湿地,经湿地后回补入南冲河液压坝下游;旁路微纳米气浮池的上层浮渣经刮渣机刮入泥沙池,沉淀污泥经排泥泵排入污泥池进行深度处理系统;深度处理系统由微纳米分子筛气浮装置、过滤系统和污泥处理装置组成,微纳米分子筛气浮装置和过滤系统的原理及流程如上图所述。


结论与建议


监测资料显示,总体效果明显,针对该难生化降解高原湖泊水体,治理难点主要为COD、TN。采用组合流化床系统处理后,COD去除率达到65%以上、TN去除率达到70%以上 。该系统可以用于富营养化湖泊治理,也可以用于黑臭水体治理。

对于难降解有机污染的水环境,由于总体水环境不利于微生物种群繁殖和代谢,要取得治理效果的根本性突破,首先必须营造广泛的适宜微生物生长繁殖并降解特定污染物的生物环境,补充缺乏的生物营养元素;其次要从湖泊的底泥和当地污水处理厂活性污泥中甄选、培养训化适宜的原生物种和生物酶投放至系统中,有针对性地应用微生物开发培养新技术,对本土原位微生物进行诱导及改良,形成高效优势菌种。培养驯化后的优势菌种投放在组合式流化床系统中可使该系统发挥更佳的处理效果。 


参考文献

[1]胡智东.探析城市黑臭水体治理技术及其发展趋势[J].农家参谋,2019(11):182. 

[2]韦兴浩.城市黑臭水体的综合治理[J].节能,2019,38(04):91-92. 

[3]王家元.关于黑臭水体治理思路及技术措施的探讨[J].绿色环保建材,2018(11):248-249. 

[4]段相锋,吴风华,杨学喜.新型微纳米曝气机治理黑臭水体的研究[J].河南科技,2018(31):153-155. 

责编/马铭阳