[发明专利]升流式水解酸化-菌藻生物膜河水净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种升流式水解酸化-菌藻生物膜河水净化系统，属于受污染河水净化技术领域。

背景技术

河流是流域内主要地理构造，是流域水循环的主要节点。河流水体是流域水环境的重要组成部分，既是流域内生产生活的重要取水源，承担流域经济社会发展的重要资源支撑，也是流域内生产生活的重要纳污体，承载流域经济社会发展的重要废弃物排放。近年来，由于人们过多关注经济社会发展的现实，忽略对河流水环境的保护，大部分河流水体受到严重污染，资源价值降低甚至丧失。非但如此，严重污染的河流水体，对河流水环境及沿岸边区城镇的生产生活造成不良影响，形成潜在威胁。尤其是缺水地区小城镇过境河道水体的严重污染，对小城镇生产生活的影响更为深远。缺水问题一直是缺水小城镇经济社会发展的主要制约因素，过境河流水体资源价值的丧失，迫使这些地区不得不过度开采地下水以支撑突飞猛进的经济建设进程，出现由地下水位下降而引起的土地盐碱化、地面沉降等更严重的水环境问题。然而，由于缺水小城镇一般为经济能力相对较低、技术管理水平不高，基础设施建设相对落后的区域，治理河流水环境的资金投入能力有限、运行管理水平低下，又考虑到缺水小城镇经济发展不平衡，适用技术的区域性差异明显，目前大城市广泛应用的相对成熟的水环境治理技术在缺水小城镇存在适用性问题。因此，需针对缺水小城镇河道水环境治理技术进行针对性和实用性研究。

由于缺水小城镇区域降雨量少，对河道地表径流的贡献率不高，流域内生产生活排水成为河道地表径流的重要水源；然而，由于缺水小城镇一般受经济建设水平偏低的影响，工业生产及居民生活用水量相对偏低，相比于发达地区，流域产水量也相对偏低；总之，流域缺水是造成河道水量小，水体流动性差，污染严重的主要原因之一。如此，水体富营养化便成为缺水小城镇河道水环境的主要问题之一。

水体富营养化是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量输入缓流水体，引起藻类及其他浮游生物过度繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。每年的5~10月份是藻类及浮游生物生长繁殖的适宜季节，水体富营养化问题尤为突出。既然水体富营养化问题是适宜条件下藻类过度繁殖引起的一系列问题，那么藻类对水体氮、磷等营养物质必然存在同化吸收。这样，倘若在特定区域创造藻类的生长条件，通过促使藻类过度生长，大量吸收水体中的氮/磷等营养元素，之后采取措施将藻类移出系统，从而实现削减水体氮/磷营养物质的目的。

菌藻生物膜河水净化方法，是指在河道水体富营养化期间，将填料投放在河道水体中自然挂膜以富集细菌和藻类，将挂膜完成的填料移入河水净化系统，结合水力条件及其他技术措施，促使藻类过度繁殖，大量吸收河水氮/磷等营养物质；通过定期清除填料上附着的菌藻生物膜，将氮/磷等营养物质移出系统。

然而，运行研究表明，单独通过菌藻生物膜直接净化污染河水，除NH⁴⁺、PO₄^3-等营养物质有明显去除外，COD、BOD等有机污染物指标均无明显变化。分析认为，藻类生长所需碳源与所需氮、磷源不同，碳源来自大气中的CO₂及水体中分子态的CO₂，并非水体有机物，且测试水样中富含藻类细胞，故而出现出水的COD、BOD不低于进水的现象。此外，研究还发现，（1）系统垂向上DO梯度较大，表层水（水面至水下40cm）DO过饱和（﹥22mg/L）而底层水（泥面及其以上20cm）处于亏氧状态；（2）以脱落的菌藻生物膜为主要补充的底泥耗氧速率相对较大，微生物活性较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种升流式水解酸化-菌藻生物膜河水净化系统，利用填料富集的菌藻生物膜净化河水，为缺水小城镇地区河道水体污染物削减提供一套经济适用、操作方便的系统。

按照本发明提供的技术方案，所述升流式水解酸化-菌藻生物膜河水净化系统，其特征是：包括立体式河水净化床、填料生物膜净化层、以及过滤除藻用的植物滤床，所述填料生物膜净化层为设置在河水净化床内部的多层填料净化箱；在所述河水净化床的底部为污泥区，在所述河水净化床的下部设置进水管，进水管与填料净化箱的内部导流管连接，导入污泥层的底部，在填料净化箱的顶部设置有处理出水管，在所述填料净化箱的底部设置排泥口；在每层填料净化箱的下边缘均设置有填料层出水管，所述处理出水管和填料层出水管分别与滤床连接。

在所述污泥区设置第一回流管，在所述污泥层与填料生物膜净化层之间设置第二回流管。