專利名稱：生物柵凈化河道溝渠水體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及河道或溝渠水體的凈化方法，具體地說是在河道或溝渠中建立生物柵，從而通過生物柵的作用凈化水體的方法。
背景技術(shù)：
我國是一個多湖泊的國家，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，城鎮(zhèn)的排污量和人口不斷增加，使污染湖泊水體的因素日益增多，大量的營養(yǎng)物質(zhì)(如氮、磷等)不斷流入湖泊，湖泊富營養(yǎng)化日趨嚴重。根據(jù)對全國130余個湖泊的調(diào)查資料顯示，高營養(yǎng)化湖泊占調(diào)查總數(shù)的43.5％，中營養(yǎng)化湖泊占調(diào)查總數(shù)的45％(國家環(huán)保總局.1999年中國環(huán)境狀況公報.環(huán)境保護，2000(6))。湖泊的富營養(yǎng)化，是我國水資源災(zāi)害之一，每年給國家造成巨大的損失，而且隨著人類生產(chǎn)活動不斷加強有加重趨勢。因此，控制湖泊富營養(yǎng)化的持續(xù)發(fā)展，是湖泊管理部門面臨的重大課題。
目前，國內(nèi)外城市水環(huán)境整治主要包括截污、調(diào)水、清淤等措施。由于環(huán)境水體的底泥營養(yǎng)物釋放及面源污染的影響，使得上述方法不能從根本上解決水體污染問題(謝禮國，鄭懷禮.湖泊富營養(yǎng)化的防治對策研究.世界科技研究與發(fā)展，2004(2)；王小雨，馮江，胡明忠.湖泊富營養(yǎng)化治理的底泥疏浚工程.環(huán)境保護，2003(2)；孫傅，曾思育，陳吉寧.富營養(yǎng)化湖泊底泥污染控制技術(shù)評估.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4(8)；車武，劉燕，李俊奇.北京城區(qū)面源污染特征及其控制對策.北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2002，18(4))?！段覈h(huán)保局九五～2010年科技發(fā)展思路框架》指出要重點研究微生物工程處理技術(shù)，大力開展污染場地補救、修復(fù)等環(huán)境生物技術(shù)研究，以解決許多面臨的環(huán)境問題。因此，通過研究水體生態(tài)狀況，提出切實可行的治理方法，恢復(fù)城市水體的正常生態(tài)功能，促進水體生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)是解決水體環(huán)境問題的關(guān)鍵。
生物柵技術(shù)是在充分吸取生物膜法處理污水的技術(shù)經(jīng)驗研究開發(fā)的微污染生物凈化技術(shù)，其生物學(xué)原理與污水處理過程中應(yīng)用的接觸氧化技術(shù)(肖羽堂，許建華.生物接觸氧化法凈化微污染原水的機理研究.環(huán)境科學(xué)，1999，20(3))相近，有機物、氨氮、亞硝態(tài)氮主要通過生物膜的吸附、微生物的生物絮凝、吸附、氧化、生物降解以及生物硝化等綜合作用逐漸去除。目前生物接觸氧化工藝在微污染源水(丁原紅，洪華生，熊小京，陶有勝.生物接觸氧化預(yù)處理微污染源水.水處理技術(shù)，2002，28(3)；耿土鎖，王占生.生物接觸氧化處理微污染地面水的實驗研究.城市環(huán)境與城市生態(tài)，2000，13(4))、生活污水(杜茂安，邱立平，馮琦，中村玄正.生物接觸氧化過濾處理生活污水的試驗研究.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，2001，34(4)；孟令春，孫其美.生物接觸氧化處理生活污水.工業(yè)水處理，2000，20(11))及工業(yè)廢水中有著廣泛的應(yīng)用，但在原位利用受污染水體中現(xiàn)有微生物凈化水體的方法未見應(yīng)用。
生物柵技術(shù)的構(gòu)置方式與地下水污染處理和修復(fù)中使用的滲透反應(yīng)格柵技術(shù)或滲透性反應(yīng)墻技術(shù)相似，后者是目前國際上成功應(yīng)用于受污染地下水體的生物修復(fù)有效技術(shù)之一(王業(yè)耀，孟凡生.地下水污染修復(fù)的滲透反應(yīng)格柵技術(shù).地下水，2004，26(2)；崔俊芳，鄭西來，林國慶.地下水有機污染處理的滲透性反應(yīng)墻技術(shù).水科學(xué)進展，2003，14(3))。但滲透反應(yīng)格柵或滲透性反應(yīng)墻是一個填充有氧化還原介質(zhì)的被動反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)中含有降解揮發(fā)性有機物的還原劑、固定金屬的絡(luò)(螯)合劑、提供微生物生長必需氧源和電子受體的混凝土，使污染物通過反應(yīng)區(qū)時被降解、吸附、沉淀而去除。
文獻檢索的結(jié)果表明在本發(fā)明完成之前，未發(fā)現(xiàn)生物柵技術(shù)應(yīng)用于河網(wǎng)水質(zhì)強化凈化的報道。

發(fā)明內(nèi)容
1、解決的技術(shù)問題隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，城鎮(zhèn)的排污量和人口不斷增加，河湖污染日趨嚴重，而目前仍缺乏經(jīng)濟有效的治理方法。本發(fā)明的目的是提供一種生物柵凈化河道溝渠水體的方法，在河道(溝渠)中建立生物柵為微生物脫氮除磷和降解有機污染物提供場所，從而起到凈化河網(wǎng)水質(zhì)作用。
2、技術(shù)方案采用的技術(shù)方案如下生物柵凈化河道溝渠水體的方法，生物柵由生物柵單元構(gòu)成，每級生物柵單元由支架、填充于支架中或纏繞于支架上的填料以及生長于填料上的生物膜三部分組成，將生物柵放置于河流或溝渠水體中。
生物柵是一種為參與污染物凈化的微生物、小型浮游動物等提供附著生長條件的設(shè)施，利用受污染水體的現(xiàn)有條件培養(yǎng)生物膜，通過微生物吸收和降解水中的污染物。河道及溝渠微污染水體依次通過各級生物柵，在生物柵中通過微生物的作用得到凈化。
本發(fā)明在河道(溝渠)中通過建立基于生物接觸氧化微生物學(xué)基本原理的生物柵凈化水質(zhì)。生物柵有多級生物柵單元，生物柵單元為模塊式，可靈活組合、維護，每級生物柵單元由支架、填充于支架中或纏繞于支架上的填料以及生長于填料上的生物膜三部分組成，說明書附圖1中，1為支架，2為填料。較窄的徑流可攔截式放置，較寬的徑流可折板式放置或零星式栽埋，說明書附圖2為生物柵攔截式放置、折板式放置和零星式栽埋的示意圖，其中3為攔截式放置的，4為折板式放置，5為零星式栽埋。填料目前有剛性填料、軟性填料、半軟性填料、組合型填料(如盾式填料)和新型填料(如立體彈性填料、懸浮填料)，在河道及溝渠中應(yīng)用效果較好的有軟性填料、組合型填料和立體彈性填料，其中，剛性填料比表面積小、易堵塞、造價高；有機或無機顆粒狀填料適用于生物流化床，需要較大的曝氣動力使其與水體充分接觸；懸浮填料的懸浮狀態(tài)使其在河道溝渠中受水流狀態(tài)影響較大，易堆積或流失；軟性填料造價低，且在微污染水體中生物膜生長較薄，填料不易結(jié)團，應(yīng)用較好，但壽命稍短；立體彈性填料適用范圍廣，使用效果好，壽命長，造價比軟性填料高，與半軟性填料接近；組合型如盾式填料，具有良好的布水布氣性能，造價介于軟性和半軟性填料之間，性價比較高。
3、有益效果采用本發(fā)明方法，COD去除率達35～50％，N去除率15～30％，P去除率15～20％。本方法適用于河道溝渠和流域，工程投資少，節(jié)約用地，是一種因地制宜、耗資小的河流水體生物強化凈化方法。
四

圖1為生物柵單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為河流溝渠中放置生物柵的三種方式示意圖。
五具體實施例方式
以下通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明實施例1在高于IV類水質(zhì)(根據(jù)GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準)的較窄(小于10米，下同)污染河道(溝渠)中間建立辮帶式填料2(屬于軟性填料)的生物柵，填料纏繞于梯狀金屬支架1上，生物柵之前設(shè)格柵攔截大的雜質(zhì)，生物柵和格柵均攔截式放置3，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的河水水質(zhì)得到凈化，COD減少30％，N、P減少15～25％。
實施例2在IV類水質(zhì)(根據(jù)GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準)河道(溝渠)中間建立盾式填料1的生物柵，填料圍繞于柱狀塑料支架2上，生物柵零星式栽埋5，埋深一米左右，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的河水水質(zhì)得到凈化，COD減少50％，N、P減少15～30％。
實施例3在V類和劣V類水質(zhì)(根據(jù)GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準)較窄河道(溝渠)中間建立螺紋狀彈性填料1的生物柵，填料放置于柵欄式水泥支架2中，設(shè)曝氣裝置，生物柵之前設(shè)格柵攔截大的雜質(zhì)，生物柵和格柵均攔截式3放置，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的河水水質(zhì)得到凈化，COD減少70％，N、P減少20～40％。
實施例4在農(nóng)田排水徑流中間建立組合式球形填料1的生物柵，填料放置于柵欄式水泥支架2中，設(shè)曝氣裝置，生物柵之前設(shè)格柵攔截大的雜質(zhì)，生物柵和格柵均攔截式放置3，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的農(nóng)田排水水質(zhì)得到凈化，COD減少50～70％，N、P減少20～40％。
實施例5在湖邊居民生活廢水排水徑流中間建立彈性立體填料1的生物柵，填料放置于柵欄式水泥支架中，設(shè)曝氣裝置，生物柵之前設(shè)格柵攔截大的雜質(zhì)，生物柵和格柵均攔截式放置，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的河水水質(zhì)得到凈化，COD減少50～70％，N、P減少20～40％。
實施例6在較寬(大于10米，下同)的IV類水質(zhì)(根據(jù)GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準)河道中設(shè)置螺紋狀彈性填料1的生物柵，填料放置于柵欄式水泥支架2中，生物柵折板式4放置，使河水折流式通過，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的河水水質(zhì)得到凈化，COD減少50％，N、P減少15～30％。
實施例7在較寬的IV類水質(zhì)(根據(jù)GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準)河道中設(shè)置裝有螺紋狀彈性填料1的柱狀生物柵，填料固定于柱狀塑料支架2上部，支架栽埋于河底，埋深一米左右，生物柵零星式栽埋3，經(jīng)1～3個月的掛膜后，通過吸附和接觸氧化，使得經(jīng)過生物柵的河水水質(zhì)得到凈化，COD減少50％，N、P減少15～30％。
權(quán)利要求
1.一種生物柵凈化河道溝渠水體的方法，生物柵由生物柵單元構(gòu)成，其特征在于每級生物柵單元由支架、填充于支架中或纏繞于支架上的填料以及生長于填料上的生物膜三部分組成，將生物柵放置于河流或溝渠水體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的生物柵凈化河道溝渠水體的方法，其特征在于填料為軟性填料、組合型填料或立體彈性填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的生物柵凈化河道溝渠水體的方法，其特征在于生物柵放置于河流或溝渠水體中的方式有攔截式放置、折板式放置或零星式栽埋。。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的生物柵凈化河道溝渠水體的方法，其特征在于填料為組合型填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的生物柵凈化河道溝渠水體的方法，其特征在于組合型填料為盾式填料。
全文摘要
本發(fā)明公開了生物柵凈化河道溝渠水體的方法，涉及河道或溝渠水體的凈化方法。生物柵由生物柵單元構(gòu)成，每級生物柵單元由支架、填充于支架中或纏繞于支架上的填料以及生長于填料上的生物膜三部分組成，將生物柵放置于河流或溝渠水體中。采用本發(fā)明方法，COD去除率達35～50％，N去除率15～30％，P去除率15～20％。本方法適用于河道溝渠和流域，工程投資少，節(jié)約用地，是一種因地制宜、耗資小的河流水體生物強化凈化方法。
文檔編號C02F3/10GK1657442SQ20051003779
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者任洪強, 夏青, 高湘, 謝志峰 申請人:南京大學(xué)