一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，涉及富营养化湖塘水体的原位修复净化。
【背景技术】
[0002]在现有的湖塘水体原位修复技术中，有物理修复，如底泥疏浚、引水稀释等；化学修复，如絮凝、沉淀、络合等；生物修复，如植物修复和微生物修复。其中近年来广泛采用的是微生物修复技术，该技术按照微生物的存在形式可以分为悬浮式、附着式和固定式。
[0003]悬浮式通常采用的是直接向水体注入液态、粉末态的微生物制剂或者微生物促进剂，前者在进入水体环境后微生物可以利用水体中的营养物质繁殖生长，同化水体中的污染物并将其分解转化为其他物质从而达到净化水体的作用；后者则是通过生长促进剂强化水体中已有的土著微生物，进而利用其降解水体中的营养物质，净化水源。其优点在于:(I)可以向水体中大量地接种微生物菌种，改善水体中微生物群落分布状况；(2)可以有选择性的改变湖塘不同位置的微生物浓度，从而达到水体治理的有针对性；(3)微生物制剂和促进剂可以批量繁育生产，使用过程中对人员的技术水平要求不高。其缺点是:微生物浓度扩散速度慢，抗冲击的能力差，菌种流失严重。
[0004]附着式技术借鉴了污水生物膜处理技术，将经过挂膜培养的载体材料置湖塘中，通过膜上附着微生物吸收水体中的营养物质，进而达到使水体中营养物浓度降低的目的。其优点在于:(I)微生物多样化，生物的食物链长，有利于提高污水处理效果和单位面积的处理负荷；(2)优势菌群分段运行，有利于提高对污染物的生物降解效率，提高脱氮除磷效果；(3)对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷力增强；(4)易于维护，运行管理方便，耗能低。缺点是同样存在微生物扩散问题，水体中营养物质必须与生物膜接触才能达到被同化吸收的效果，因此对于工艺设计和运行条件的要求较为严格。
[0005]固定式技术是指用化学或物理的手段和方法将游离微生物限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，且能够被重复和连续使用的现代生物工程技术。技术要点是首先将所需的优势菌种从活性污泥中分离和筛选，大量富集后固定于反应器中，组成一个连续、高效的污水处理系统。相比于传统的处理方法，其优点在于:(1)被固定化的微生物高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖，有利于提高生物反应器内微生物浓度，缩短反应时间、减小反应流程，降低设备费用。(2)可以通过对所需菌种筛选后进行固定，由此保证增殖速度慢的细菌发挥其最佳代谢活性，并可以缩短反应器的启动时间。(3)由于固定化所带来的高活性、高浓度的微生物以及固定材料的保护，使得水质或水量的冲击对处理效率及稳定性的影响降到最低点。(4)微生物细胞固定在非水溶性的载体上，因此很容易实现快速、高效的固液分离，而且由于微生物量大，其生长基本处于内源呼吸阶段，因此剩余污泥量产生少，无二次污染产生。缺点是筛选、分离和纯化适宜微生物菌种的工作量大，固定化载体生产成本较高。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种启动时间短，反应时间短，微生物浓度高，工艺操作难度小，后续投入少，剩余污泥量少，无二次污染，修复效果稳定的湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器。
[0007]一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，包括壳体，壳体内由下至上依次设置进水区、微生物发生区、微生物混合区和出水区；进水区设有进水口 ；微生物发生区设有镂空的固定化微生物反应柱，该反应柱内设有固定化微生物载体，微生物固定在固定化微生物载体上；固定化微生物反应柱内安装的曝气吹脱管连接空气压缩机；出水区设有出水口 ；微生物混合区上部有推流装置。
[0008]所述进水口为壳体壁面上的所有进水孔。
[0009]所述推流装置为曝气头，曝气头通过管道连接空气压缩机。
[0010]所述曝气头为盘式曝气头。
[0011 ] 所述壳体和固定化微生物反应柱均为中空圆柱体。
[0012]所述反应器悬置于水体中。
[0013]本实用新型的优点在于:
[0014]1、设置曝气头，一是为流进该曝气头的微生物与水的混合液上升与扩散提供动力，促进了微生物菌体的扩散，改善了传统技术中微生物完全依靠自身游动扩散的状况，解决了微生物扩散速度慢，集群分布不均匀的问题。二是与水体底部缺氧环境相配合，使得循环水流在循环过程中历经A2/0过程，强化水体的脱氮除磷能力。
[0015]2、使用固定化微生物技术作为反应器微生物发生核心，结合了传统抛洒菌剂法和生物膜法的特点，将高效微生物菌种进行固定后使用，减少了水流冲击作用对微生物菌种的影响，减少了维持菌群浓度的后续投入
[0016]3、在固定化微生物反应柱内设置了曝气吹脱管，与曝气头结合使用，更好地解决了微生物菌种与水体接触不充分的问题。
[0017]4、修复效果稳定，无二次污染。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例所述反应器的结构示意图；
[0019]其中:1:出水口，2:出水区，3:曝气头，4:微生物混合区，5:曝气头输气支管，6:壳体，7:微生物发生区，8:固定化微生物反应柱，9:曝气吹脱管，10:进水孔，11:底座，12:进水区，13:曝气管输气支管，14:曝气总管，15:空气压缩机。
【具体实施方式】
[0020]下面结合图1和实施例对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明。
[0021]实施例:
[0022]一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，包括壳体6，壳体6内腔由下至上依次设置进水区12、微生物发生区7、微生物混合区4和出水区2 ;所述进水区12有壳体6壁面上的进水孔10 ;所述微生物发生区7设有镂空的固定化微生物反应柱8，固定化微生物反应柱8中填充有固定化微生物载体，微生物固定在固定化微生物载体上；固定化微生物反应柱8内安装曝气吹脱管9 ;曝气吹脱管9依次通过曝气管输气支管13、三通阀门、曝气总管14连接空气压缩机15 ;所述出水区2的出水口 I为壳体6上部全开口 ；出水区2下部设有盘式曝气头3，曝气头3依次通过曝气头输气支管5、三通阀门、曝气总管14连接空气压缩机15。
[0023]试验修复湖塘，平均水深1.0m,水体面积约为200m2，其中COD浓度为40mg/L、氨氮浓度9.4mg/L、总磷浓度0.6mg/Lo该湖塘水体的主要来源为周边地表降水径流，属典型封闭景观水体。其污染来源为底泥释放，雨水裹挟及水生生物、水边植物残体等。使用时，本实用新型反应器悬置在湖塘水体中，并在该湖塘中主要的进水口和溢流堰处设置三个监测点位。
[0024]通过间隔周期为一天的连续30天的湖塘水质监测发现，经过20天的连续修复后湖塘水体三个采样点的混合水质为COD:21.56mg/L, NH3-N:8.5mg/L，TP:0.19mg/L。当修复至 30 天时，COD 下降至 13.76mg/L，TP:0.12mg/L。
[0025]此外该反应器还可做以下变动:(I)为了更好地适合各类种水深型湖泊的修复，本实用新型反应器可以采用沉底式的方式布置，也可以使用浮力材料固定反应器上端，使之悬浮于水层中。(2)该反应器的壳体6及固定化微生物反应柱8可以使用截面为圆形、椭圆形或者其它多边形的中空柱体，最好两者都为圆柱体，可以减少反应器中的死角，减少水流阻力。(3)浸没式全开口的出水口 I可以提供360°的扩散能力，增加了混合菌液的扩散面积，提高了微生物扩散能力，但是也可以将出水口 I开设在需要水流达到或者允许水流流动的方向。(4)本实用新型反应器的曝气头3，也可以使用具有推流作用的机械动力装置代替，但是使用曝气头3可以同时提升水体中溶解氧的含量。
[0026]本反应器可用于不同深度的浅水型湖塘水体的修复，湖塘底层的水体在曝气头3的提升力作用下从反应器进水孔10吸入，水体中的较大杂物被进水孔10拦截在外，水流裹挟着待去除的营养物质进入微生物发生区7中，激发固定化微生物反应柱8中微生物大量繁殖，细小的微生物通过固定化微生物反应柱8的孔隙进入水体中并在曝气吹脱管9的吹脱作用下离开该反应柱8进入微生物混合区4中，与上升的水流充分混合。最后混合着微生物的水体进入出水区2后被设置在出水区2的曝气头3产生的气体升力推出反应器，进入水体环境中。最终在水体的交换作用下重新回到湖塘的下层，再次被吸入反应器中，形成了循环流动状态。
【主权项】
1.一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，其特征在于，包括壳体，壳体内腔由下至上依次设置进水区、微生物发生区、微生物混合区和出水区；进水区设有进水口 ；微生物发生区设有镂空的固定化微生物反应柱，该反应柱内设有固定化微生物载体，微生物固定在固定化微生物载体上；固定化微生物反应柱内安装的曝气吹脱管连接空气压缩机；出水区设有出水口 ；微生物混合区上部有推流装置。
2.如权利要求1所述的一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，其特征在于，所述进水口为壳体壁面上的所有进水孔。
3.如权利要求1所述的一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，其特征在于，所述推流装置为曝气头，曝气头通过管道连接空气压缩机。
4.如权利要求3所述的一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，其特征在于，所述曝气头为盘式曝气头。
5.如权利要求1所述的一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，其特征在于，所述壳体和固定化微生物反应柱均为中空圆柱体。
6.如权利要求1所述的一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，其特征在于，所述反应器悬置于水体中。
【专利摘要】本实用新型公开了一种湖塘水体原位修复的循环推流式固定化生物反应器，包括壳体，壳体内腔由下至上依次设置进水区、微生物发生区、微生物混合区和出水区；所述进水区设有进水口；所述微生物发生区设有镂空的固定化微生物反应柱，该反应柱内设有固定化微生物载体，微生物固定在固定化微生物载体上；固定化微生物反应柱内安装曝气吹脱管；曝气吹脱管通过管道连接空气压缩机；所述出水区设有出水口；所述微生物混合区上部或出水区下部设有能推动水上升与扩散的推流装置。本实用新型具有启动时间短，反应时间短，微生物浓度高，工艺操作难度小，后续投入少，剩余污泥量少，无二次污染，修复效果稳定的优点。
【IPC分类】C02F3-02
【公开号】CN204310864
【申请号】CN201420743453
【发明人】黄世钊, 刘熹, 赵黔, 冼萍
【申请人】广西大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月1日