專利名稱：河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方法。
背景技術(shù)：
河流、湖泊、景觀水水體是陸地水體主要的存在形式，也是環(huán)境污染物降解及 分解的重要場所。這些水體對受納的環(huán)境污染物通過物理、化學(xué)、生物等多方面的 作用被分離或分解，使水體污染物濃度逐漸降低，經(jīng)過一段時間后基本或完全恢復(fù) 至受納污染物以前的狀態(tài)，這個過程即陸地水體水污染物的自然削減過程，表現(xiàn)為 水體的自身凈化(水體自凈，self-purification of water body)。
河流、湖泊、景觀水水體的水污染物自然削減的過程復(fù)雜，從機(jī)理上劃分，主 要包含以下幾個過程
A、 物理過程主要包括稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)、沉淀等過程。污水或污染物排入陸 地水體后，可沉性固體逐漸沉至水底形成污泥。懸浮體、膠體和溶解性污染物則因 混合稀釋而逐漸降低濃度。污水排入水體須經(jīng)相當(dāng)長的距離或相當(dāng)長時間的濃度擴(kuò) 散等才能達(dá)到完全混合，達(dá)到完全混合的時間受許多因素的影響，包括水體水流的 流量、流速、水文條件和污染物的種類及濃度或進(jìn)入位置和型式等。
B、 化學(xué)和物理化學(xué)過程主要包括氧化、還原、吸附、凝聚、中和等過程?；?學(xué)凈化過程中化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生和進(jìn)行取決于污水和水體的具體狀況。如在一定條件 下，水體中難溶性硫化物可以氧化為易溶性的硫酸鹽；可溶的二價鐵、錳的化合物 可轉(zhuǎn)化為幾乎不溶解的三價鐵、四價錳的氫氧化物而沉淀下來。又如水體中硅、鋁 氧化物膠體或蒙脫土、高嶺土一類膠體物質(zhì)，能吸附各種陽離子或陰離子而與污染 物凝聚并沉淀。
C、 生物學(xué)和生物化學(xué)過程主要為進(jìn)入水體中的污染物，特別是有機(jī)物質(zhì)，通 過水中微生物的代謝活動被分解轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的過程，在水體形成的生態(tài)體系中， 食物鏈上的原生生物帶等、部分水生植物也均不同程度的參與了水中污染物的削減 和凈化。懸浮和溶解于水體中的有機(jī)污染物，在有溶解氧時會因好氧微生物作用，
氧化分解為簡單的、穩(wěn)定的無機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸鹽和磷酸鹽等，使水體 得到凈化。在這過程中，要消耗一定量的溶解氧。在單純的自凈水體中，溶解氧除 水體中原有的以外，主要來自水面復(fù)氧和水體中水生生物光合作用。這個過程中， 復(fù)氧和耗氧同時進(jìn)行。
在一般情況下的陸地水體中的污染物自然削減過程中，上述過程互相交織在一 起綜合進(jìn)行，其中，生物化學(xué)過程和物理過程常常發(fā)揮著主要作用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能提升受污染水體的凈化污染物的 能力，逐步凈化水體，恢復(fù)水體良性水生態(tài)環(huán)境效果，可顯著降低水中污染物的含量， 并能提升水體的環(huán)境容量，在運(yùn)行過程中，不會形成二次污染的河流、湖泊、景觀水 水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方法。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方 法，具體方法如下
1) 采用微生物分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)相結(jié)合的生物技術(shù)方法，獲取具備 高性能去除水體污染物的微生物菌劑產(chǎn)品，直接投加至目標(biāo)水體中加強(qiáng)水體凈化污染 物的生物化學(xué)過程，
2) 在河道內(nèi)布置柔性微生物菌群附著載體，為河道水體內(nèi)的微生物菌群提供附 著場所，使其在載體上增殖，形成以微生物菌群為主體的生物膜，并逐步形成以化能 異養(yǎng)菌群、化能自養(yǎng)菌群、原生生物群、低等、高等水生生物為主的生態(tài)體系，
3) 人工復(fù)氧，利用水下部分和水外部分復(fù)氧，水下部分設(shè)計有曝氣器、水下支 風(fēng)管、固定裝置，水外部分設(shè)鼓風(fēng)設(shè)備和主風(fēng)管，主風(fēng)管與曝氣器、水下支風(fēng)管連通，
4) 水體推流技術(shù)，利用水體的水流模型，在水下多點(diǎn)分布架設(shè)液下推流設(shè)施， 推動水體水流良性流動。
本發(fā)明以生物技術(shù)為主體，結(jié)合新型的污水處理設(shè)備材料和方法，形的強(qiáng)化水 體生物化學(xué)凈化污染物過程的的污水治理技術(shù)，應(yīng)用于超量受納城鎮(zhèn)污水等導(dǎo)致嚴(yán)重 污染的河流、湖泊、景觀水水體的污水治理，提升這類型水體的污染物自身凈化能力， 達(dá)到逐歩凈化水體，恢復(fù)水體良性水生態(tài)環(huán)境的目的，同時可提高水體的環(huán)境容量，
加強(qiáng)水體的抗污染沖擊能力。本發(fā)明具備以下顯著的特點(diǎn)
①采用微生物分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)等生物技術(shù)方法形成一定數(shù)量的微
生物群體施加到目標(biāo)水體中，不僅可以快速形成良性的微生態(tài)體系，形成高效的生物 化學(xué)凈化過程，而且，對于部分受某些工業(yè)廢水污染的水體，有助于建立起降解這些 污水中不易被原自然凈化過程凈化的污染物；
② 采用生物量擴(kuò)增技術(shù)，在水體中布設(shè)微生物菌群載體，載體上增殖形成的以 微生物為主形成的群體， 一定程度的消耗了水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，降低了水中藻 類增殖的營養(yǎng)底物濃度，同時部分增殖的微生物對部分藻類具有一定的拮抗功能；
③ 可根據(jù)水體的污染狀況采用不同的人工復(fù)氧方式、采用人工推流等技術(shù)；
④ 受污染水體的底泥一般是以有機(jī)質(zhì)為主的黑色淤泥，采用本發(fā)明，底泥表層 附近的溶氧水平會獲得明顯提升，同時在水流帶動的情況下，底泥表層將一點(diǎn)點(diǎn)擴(kuò)散 至水體中，進(jìn)入溶氧充足的水體層后，底泥顏色逐漸由黑色轉(zhuǎn)化為泥灰色，其中的有 機(jī)質(zhì)將進(jìn)入水體的污染物降解過程，最終得到降解，形式上為生物清淤的方式，這種 清淤方法相對于傳統(tǒng)的方式，形式更為簡單、費(fèi)用支出少；
⑤ 在運(yùn)行過程中，幾乎不會形成二次污染。
圖1是水面下布置布置微生物菌群載體、復(fù)氧裝置狀態(tài)圖 圖2是人工復(fù)氧設(shè)施之一的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是人工復(fù)氧設(shè)施之二的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是液下水體推流裝置分布，水體流動狀態(tài)示意圖
具體實施例方式
參照圖1、 2，本發(fā)明采用以下的生物方式強(qiáng)化削減河流、湖泊、景觀水水體中 的污染物-
1) 外源微生物調(diào)控水體生物化學(xué)過程技術(shù)
微生物形成的微生態(tài)體系是水體中污染物自然削減的主要作用源，微生態(tài)體系 是由一群微生物為主體形成,產(chǎn)生的胞外酶體系配合胞內(nèi)酶利用水中污染物作為底物 進(jìn)行生化反應(yīng)，完成代謝活動，在代謝活動的生化反應(yīng)過程中，絕大多數(shù)常見污染物 得以不同形式及不同級別的降解，大分子物質(zhì)得以逐步降解為小分子物質(zhì)，以C、 N、 H、 O等為主要組成元素的多數(shù)有機(jī)污染物，最終被轉(zhuǎn)化為C02、 N2、仏0等形式得以削 減。
2) 水體污染物自然削減的主要過程是以微生物菌群為主體表現(xiàn)的生物化學(xué)反
應(yīng)，各類微生物的數(shù)量及性能對整個生物化學(xué)過程有著直接的影響，本發(fā)明采用通常 的微生物分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)等生物技術(shù)方法形成一定數(shù)量的微生物群體。 在河道的水體1下按照圖1的方式布置柔性微生物菌群載體2，為河道水體內(nèi)的微生 物菌群提供附著場所，使其在載體上增殖和進(jìn)行生物化學(xué)代謝過程，形成以微生物菌 群為主體的生物膜，極大的擴(kuò)增了水體中的生物量， 一定程度的消耗了水中的氮、磷 等營養(yǎng)物質(zhì)，降低了水中藻類增殖的營養(yǎng)底物濃度，同時部分增殖的微生物對部分藻 類具有一定的拮抗功能，直接提升水體空間的污染物削減能力。
3) 人工復(fù)氧技術(shù)
河道水體由于受水流速度、水流形態(tài)等多種因素限制，自身復(fù)氧的速率是有限 的，如果受納污染物的水體在較長時間內(nèi)復(fù)氧速率低于耗氧速率，水體將呈現(xiàn)水質(zhì)惡 化的趨勢，故采用人工復(fù)氧的方式大幅度提升水體的復(fù)氧速度，可以直接控制水體水 質(zhì)的變化。
本發(fā)明采用圖2、3所示的人工復(fù)氧設(shè)施實施復(fù)氧。人工復(fù)氧設(shè)施3安在水底(見 圖l)。人工復(fù)氧設(shè)施由風(fēng)機(jī)房6及與之相連的主風(fēng)管8組成，主風(fēng)管8接支風(fēng)管7， 支風(fēng)管上連有軟性微孔曝氣管9 (見圖3)或膜片式微孔曝氣管5 (見圖2)。
支風(fēng)管一般采用U-PVC或PPR管材，風(fēng)機(jī)房內(nèi)的鼓風(fēng)設(shè)備一般采用羅茨風(fēng)機(jī)， 部分特別的情況下采用空氣壓縮機(jī)以獲得較高的出風(fēng)壓力，主風(fēng)管一般為鑄鐵管，支 風(fēng)管按樹干式方式布設(shè)。
4) 采用如圖4所示的水體推流技術(shù)
部分水體受自身水環(huán)境具體特征、來水水流流量等因素的影響，如河岸4中的 水體流動性較差，在溫差對流強(qiáng)度相對較小時，水體基本處于相對靜止的狀態(tài)，這樣 的水體不易更新、自然復(fù)氧強(qiáng)度低、污染物不易擴(kuò)散稀釋、微生態(tài)形式穩(wěn)定性差。
對這樣的水體，按水體環(huán)境，在水下分布架設(shè)多點(diǎn)液下推流設(shè)施10，推動水體 按圖中箭頭所示的水流方向ll流動。液下推流設(shè)施依據(jù)實際情況一般選擇污水潛水 泵或液下推流器。水體推流技術(shù)作為水體污染物生物方式強(qiáng)化削減技術(shù)的補(bǔ)充部分， 通常在河道水體水質(zhì)恢復(fù)期和相對穩(wěn)定期采用，不僅可以有效消除水體水質(zhì)的穩(wěn)定 性，同時可以一定程度的減少這類流動性差的水體藻類滋生的可能性，另外，也是促 進(jìn)水體水流與擴(kuò)增的微生物群體接觸的方式之一。
權(quán)利要求
1、河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方法，其特征在于具體方法如下1)采用微生物分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)相結(jié)合的生物技術(shù)方法，獲取具備高性能去除水體污染物的微生物菌劑產(chǎn)品，直接投加至目標(biāo)水體中加強(qiáng)水體凈化污染物的生物化學(xué)過程，2)在河道內(nèi)布置柔性微生物菌群附著載體，為河道水體內(nèi)的微生物菌群提供附著場所，使其在載體上增殖，形成以微生物菌群為主體的生物膜，并逐步形成以化能異養(yǎng)菌群、化能自養(yǎng)菌群、原生生物群、低等、高等水生生物為主的生態(tài)體系，3)人工復(fù)氧，利用水下部分和水外部分復(fù)氧，水下部分設(shè)計有曝氣器、水下支風(fēng)管、固定裝置，水外部分設(shè)鼓風(fēng)設(shè)備和主風(fēng)管，主風(fēng)管與曝氣器、水下支風(fēng)管連通，4)水體推流技術(shù)，利用水體的水流模型，在水下多點(diǎn)分布架設(shè)液下推流設(shè)施，推動水體水流良性流動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方 法，其特征在于人工復(fù)氧設(shè)施(3)安在水底，人工復(fù)氧設(shè)施由風(fēng)機(jī)房(6)及與之相 連的主風(fēng)管(8)組成，主風(fēng)管(8)接支風(fēng)管(7)，支風(fēng)管上連有軟性微孔曝氣管(9)或膜片式微孔曝氣管(5)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減 方法，其特征在于水體推流是在水下分布架設(shè)多點(diǎn)液下推流設(shè)施(10)，推動水體流 動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種河流、湖泊、景觀水水體污染物生物方式強(qiáng)化削減方法。采用微生物分離、純化、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng)等生物技術(shù)方法，獲取具備高性能去除水體污染物的微生物菌劑產(chǎn)品，投加至受污染水體中實施生物化學(xué)凈化水體污染物的過程，同時在水體內(nèi)布置柔性附著載體，為微生物菌群提供附著場所，使其在載體上增殖，形成以微生物菌群為主體的生物膜，配合人工復(fù)氧及水體推流技術(shù)，強(qiáng)化水體凈化污染物的能力，達(dá)到治理受污染的河流、湖泊、景觀水等目標(biāo)水體，并恢復(fù)水體良性水生態(tài)環(huán)境的目的。采用本發(fā)明，可以顯著降低水中污染物的含量，達(dá)到凈化水體的目的，并提升水體的環(huán)境容量，使之保持長期的抗污染沖擊的能力。在運(yùn)行過程中，不會形成二次污染。
文檔編號C02F3/34GK101381166SQ20081019720
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者周志勇, 謝雄文, 明 陳 申請人:湖北中油水環(huán)境治理有限公司