专利名称：一种分级式黑臭河水净化方法
技术领域：
本发明属于环境工程技术领域，涉及一种河水净化方法，尤其涉及一种分级式黑臭河水净化方法，应用在城市黑臭型中小河道的水质净化和生境改善中。
背景技术：
目前，城市内河的服务功能主要是排水、景观、休闲和航运。但这些水体一般较小， 水动力不足，环境承载力低，纳污负荷高，极易发生黑臭，影响水环境功能达标和社会经济价值。虽然调水、增氧、混凝等方法能有效净化黑臭河水，但这些方法存在二次污染、能耗和物耗高的问题，与节能降耗和低碳生态的要求尚存在一定差距。投菌和人工水草的方法和材料在黑臭河道治理中都有应用，但所解决的问题主要是有机污染物的降解，菌剂的功能比较单一，使用条件和方法欠科学、合理，而且碳排放量大。厌氧氨氧化技术具有节能和低碳的优势，但主要是应用在污水处理中，尚未见在黑臭河水净化中的相关应用报道。现有技术在进行黑臭河水净化时，既没有考虑节省碳源和降低能耗的要求，也未见类似的分级设计方案。本发明的分级式黑臭河水净化方法，克服现有技术存在的缺陷。本发明根据黑臭河道表层水光照充足的特点，在不充氧的条件下，实现了光合细菌和厌氧氨氧化菌的富集培养和对有机物的快速净化，节省河水处理的能耗、降低了有机污染物降解过程中的碳排放量。与现有的投菌和生物膜技术相比，本发明具有高效稳定净化黑臭河水和节能、低碳的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型黑臭河水分级式净化系统的设计和应用方法，以较低的能耗和碳排放来达到消除河水发生黑臭的污染物基础和环境条件的目的。本发明的分级式黑臭河水净化方法，包括步骤(1)第一级预处理在自然光照条件下，在黑臭河水中投加光合细菌和厌氧氨氧化细菌，并使其富集在阿科蔓材料表面形成生物膜；(2)第二级处理在充氧条件下，在黑臭河水中投加硫氧化细菌，并使其富集于阿科蔓材料表面，用以硫离子和亚铁离子的氧化；(3)第三级处理在充氧条件下，在黑臭河水中投加硝化细菌，并使其富集于阿科蔓材料表面，用以氨氮的硝化。本发明的分级式黑臭河水净化方法，步骤(1)在第一级净化槽中进行；步骤(2)在第二级净化槽中进行；步骤C3)在第三级净化槽中进行；所述净化槽内均设置有阿科蔓材料；所述第二、三级净化槽中均设置有充氧泵；黑臭河水依次进入第一、二、三级净化槽进行净化处理。本发明的分级式黑臭河水净化方法，经过步骤C3)处理得到的出水，还可以通过回流泵装置回流至第一级净化槽中。本发明利用黑臭河水缺氧和表层光照的条件，在第一级净化槽中投加光合细菌和厌氧氨氧化细菌并富集到阿科蔓材料表面形成生物膜，起悬浮颗粒修复、有机物降解和氨氮去除的作用。在充氧条件下，在第二级净化槽中投加硫氧化细菌并富集到阿科蔓材料表面形成生物膜，用于硫离子和亚铁离子的氧化；在充氧条件下，在第三级净化槽中投加硝化细菌并富集到阿科蔓材料表面形成生物膜，用于氨氮的硝化，将其出水部分回流到第一级净化槽，促进厌氧氨氧化和提高总氮去除率。为实现本发明的目的，本发明将导致河水黑臭的有机物、氨氮、硫离子、亚铁离子及悬浮颗粒的净化与功能菌剂和功能材料的选用科学对应起来，并实现分级式设计，具有高效、稳定、节能、低碳的优势。本发明克服现有技术的缺陷，在低碳和节能的条件下实现了黑臭河水的快速和高效净化利用四种微生物(光合细菌、厌氧氨氧化细菌、硫氧化细菌、硝化细菌)对环境条件的不同要求，差异性设计分级式净化槽，可以保障黑臭河水净化系统的高效和稳定运行；在第一级净化槽中利用河水的自然光照和厌氧条件，应用光合细菌、厌氧氨氧化细菌和阿科蔓材料的组合方式对黑臭河水进行预处理，不仅能高效去除黑臭河水中悬浮物、有机物和氨氮，而且还具有无需人工能源和投加碳源及减少碳排放的优势；在第二级和第三级净化槽中利用阿科蔓材料富集硫氧化细菌和硝化细菌，可以有效提高自养细菌的生物量和无机污染物(硫离子、亚铁离子和氨氮)的氧化速率。本发明方法的创新技术方案包括针对污染河道发黑变臭的成因，分别选择了对有机物、氨氮、硫离子和亚铁离子具有高效净化功能的光合细菌、厌氧氨氧化菌、硫氧化细菌、硝化细菌，以及对悬浮颗粒及微生物细胞有高效富集功能的阿科蔓材料，该材料是由美国阿科蔓控股有限公司研制和生产的一种水处理材料。本发明分级式黑臭河水净化方法， 首次利用阿科蔓材料分别固定光合细菌、厌氧氨氧化细菌、硫氧化细菌、硝化细菌，根据各菌种对生境要求的差异性分别投加到不同分级的净化槽中并将其富集在阿科蔓表面，依次去除导致河水缺氧的有机物、引起河水发黑的亚铁离子和硫离子、造成河水变臭的氨氮和硫离子。现有技术均未见有上述内容的类似报道。本发明的创新还包括首先在不曝气和无需投加碳源的条件下，应用光合细菌、厌氧氨氧化细菌去除黑臭河水中有机物和氨氮，达到低碳和节能的目的；第二步和第三步应用的是硫氧化细菌和硝化细菌，两类微生物都需要有氧条件，分别将硫化物和氨氮氧化，其中，硫氧化细菌的世代周期较硝化细菌短，在第二步净化槽中获得优先增殖。现有技术中尚没有利用光合细菌和厌氧氨氧化细菌在黑臭河水中净化应用的报道。本发明根据黑臭河道表层水光照充足的特点，在不充氧的条件下，实现了光合细菌和厌氧氨氧化菌的富集培养和对有机物的快速净化，节省河水处理的能耗、降低了有机污染物降解过程中的碳排放量。 与现有的投菌和生物膜技术相比，本发明具有高效稳定净化黑臭河水和节能、低碳的优势。利用本发明对黑臭河水进行净化，与现有方法相比，可在能耗和碳排放量分别降低50%和40%的条件下，实现河水化学需氧量、氨氮、硫离子、亚铁离子去除率分别达到 70%、90%、90%、100%的目标。
图1是黑臭河水净化方法示意图；其中第一级净化槽1、第二级净化槽2、第三级净化槽3、阿科蔓材料4、充氧泵5 和回流泵6。
具体实施例方式
结合以下实施例和附图，详细说明本发明。实施例1按如下操作步骤进行第一步在第一级净化槽1、第二级净化槽2、第三级净化槽3中分别安装阿科蔓材料4，该材料为长条形无纺布，一端固定在净化槽底部，另一端在水中自由摆动。第二步在第一级净化槽1中投加光合细菌和厌氧氨氧化细菌，在第二级净化槽2 中投加硫氧化细菌并安装充氧泵5，在第三级净化槽3中投加硝化细菌并安装充氧泵5。第三步黑臭河水依次按照第一级净化槽1 —第二级净化槽2 —第三级净化槽3 的顺序进入净化槽系统，开启充氧泵5并对第三级净化槽3的出水用回流泵6送到第一级净化槽1的首端，生物膜成熟后进入生产运行。本发明的上述实施例并不是对本发明的限制。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中。
权利要求
1.一种分级式黑臭河水净化方法，其特征在于，步骤如下(1)第一级预处理在自然光照条件下，在黑臭河水中投加光合细菌和厌氧氨氧化细菌，并使其富集在阿科蔓材料表面形成生物膜；(2)第二级处理在充氧条件下，在黑臭河水中投加硫氧化细菌，并使其富集于阿科蔓材料表面，用以硫离子和亚铁离子的氧化；(3)第三级处理在充氧条件下，在黑臭河水中投加硝化细菌，并使其富集于阿科蔓材料表面，用以氨氮的硝化。
2.如权利要求1所述的分级式黑臭河水净化方法，其特征在于， 步骤(1)在第一级净化槽中进行；步骤( 在第二级净化槽中进行；步骤( 在第三级净化槽中进行；所述净化槽内均设置有阿科蔓材料；所述第二、三级净化槽中均设置有充氧泵；黑臭河水依次进入第一、二、三级净化槽进行净化处理。
3.如权利要求2所述的分级式黑臭河水净化方法，其特征在于，经过步骤(3)处理得到的出水，还可以通过回流泵装置回流至第一级净化槽中。
全文摘要
本发明提供一种分级式黑臭河水净化方法，步骤包括(1)第一级预处理在自然光照下，在黑臭河水中投加光合细菌和厌氧氨氧化细菌，并使其富集在阿科蔓材料表面形成生物膜；(2)第二级处理在充氧条件下，在黑臭河水中投加硫氧化细菌，并使其富集于阿科蔓材料表面，用以硫离子和亚铁离子的氧化；(3)第三级处理在充氧条件下，在黑臭河水中投加硝化细菌，并使其富集于阿科蔓材料表面，用以氨氮的硝化。本发明具有高效稳定净化黑臭河水和节能、低碳的优势。
文档编号C02F3/34GK102206016SQ20101013406
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者何岩, 李 真, 童敏, 黄民生 申请人:华东师范大学