專利名稱：一種填料半固定式生物接觸氧化裝置及修復開放式微污染水體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將常規(guī)生物接觸氧化技術應用于微污染水體修復的裝置及修復 水體的方法，具體涉及一種填料半固定式生物接觸氧化裝置及用其修復開放式微污染水體 的方法，屬于水環(huán)境保護、微污染水體原位修復技術領域。
背景技術：
目前，由于水環(huán)境受到了不同程度的污染，我國很多湖泊、水庫(包括水源地水 庫)、河流正面臨著嚴重的富營養(yǎng)化問題，直接威脅到城市供水水質安全。富營養(yǎng)化問題的 根源在于湖泊、水庫、河流等水體中，存在氮、磷、有機物等污染物。近年來，國內外加大了對 水體富營養(yǎng)化及水體修復技術的研究，并開發(fā)了多種水體原位修復載體，但是這些載體因 價格昂貴等原因，在湖泊、水庫、河流等開放式水體上應用較少。常規(guī)的生物接觸氧化水處理技術，是使用多種水處理填料或濾料，利用這些填料 或濾料上生長的生物膜，達到降解污染物的目的。該類技術在城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水處理 工程中已經(jīng)獲得了較廣泛的應用，特別是對于污染物濃度較高的城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水的處 理。在給水處理中，生物接觸氧化水處理技術也在國內某些區(qū)域被應用于生物預處理工藝 中。其優(yōu)勢在于填料或濾料上所附著生長的生物膜，其微生物種群結構合理、適應性強、生 物量較大，因此降解污染物的效率較高。將常規(guī)生物接觸氧化技術所使用的填料應用于湖 泊、水庫、河流等開放水體的原位修復，則有望以較低的成本實現(xiàn)這些水體的水質修復和生 態(tài)恢復。當前，常規(guī)生物接觸氧化技術所使用的填料或濾料，尚沒有被應用于微污染水體 修復領域的嘗試。其原因在于這些填料或濾料被應用于構筑物中時，其固定和掛膜容易控 制，而在開放水體中，業(yè)界技術人員很難想到如何使用這些常規(guī)的填料或濾料。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有常規(guī)水處理填料或濾料無法應于湖泊、水庫、河流等開放水 體中的不足，提供了一種填料半固定式生物接觸氧化裝置，該裝置結構簡單、易于實施，且 能夠實現(xiàn)對開放式微污染水體的水質修復。本發(fā)明還提供了利用該裝置修復開放式微污染水體的方法，本方法能夠利用生物 接觸氧化技術解決微污染水體的污染或富營養(yǎng)化問題，實現(xiàn)水質的修復。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案
一種填料半固定式生物接觸氧化裝置，其特征是包括依次連接的底部配重物和生物 接觸氧化單元，所述生物接觸氧化單元包括一個以上的填料塊。進一步的，所述底部配重物和生物接觸氧化單元之間通過連接繩相連，所述填料 塊之間通過連接繩連接。進一步的，所述裝置還包括與生物接觸氧化單元連接的漂浮標識物。
進一步的，所述底部配重物的密度遠大于水，漂浮標識物的密度遠小于水。進一步的，所述填料的材質為聚丙烯或聚乙烯；所述底部配重物為植草磚、建筑用 磚、石塊、預制混凝土塊或錨；所述漂浮標識物為空心漂浮物體或實心漂浮物體。更進一步的，所述漂浮標識物為泡沫球或塑料漁網(wǎng)漂。本發(fā)明之所以為填料半固定式，是因為填料被底部配重物固定，但能夠在一定的 范圍內運動，屬于半固定。本發(fā)明還提供了一種修復開放式微污染水體的方法，其特征是將多個權利要求 1所述的填料半固定式生物接觸氧化裝置投放入開放式水體中，一段時間后，生物接觸氧化 單元的填料塊上自然附著一層生物膜，并同時附著原、后生動物及藻類，從而對水體中的污 染物進行微生物降解并對水體進行生態(tài)修復作用。上述方法中，在每個填料半固定式生物接觸氧化裝置中，填料塊的個數(shù)選擇滿足 填料塊在水體的底部、中部和上部均有分布的原則。填料塊的個數(shù)及分布根據(jù)水體深度情 況、水體污染程度情況以及水體不同深度上溶解氧濃度、水溫分層的情況而定。本發(fā)明的生物接觸氧化單元由一個以上的填料塊組成，填料塊中包含有若干填 料。所用的填料可選擇聚丙烯、聚乙烯等水處理常用材質，填料的形狀可以是多葉片圓球 形、空心形、圓柱形、不規(guī)則形等水處理填料常用形狀，其性狀可以是彈性、半彈性、軟性等 水處理填料常用性狀，填料外形尺寸一般為0. 005m 0. 5m，填料真實密度須小于或等于水 的密度(即彡l.Og/cm3)。在制作時，可以是將若干填料用細的繩(例如尼龍繩)穿起來形成 填料塊，也可以將若干填料用多孔的材料(例如漁網(wǎng))網(wǎng)起來形成填料塊。將制成的填料塊 用連接繩連接，即可得到生物接觸氧化單元。在確定每個填料半固定式生物接觸氧化裝置 中填料塊的數(shù)量和填料塊之間的間距時，須滿足根據(jù)水體深度情況、水體污染程度情況以 及水體不同深度上溶解氧濃度、水溫分層的情況，填料塊在水體的底部、中部和上部均有分 布的原則。另外根據(jù)水體的污染程度，還可以調節(jié)每個填料塊中填料的數(shù)量。將生物接觸氧化單元的底部連接底部配重物，即得本發(fā)明的填料半固定式生物接 觸氧化裝置，進一步的，為了更好的確認位置，在生物接觸氧化單元的上部還可連接漂浮標 識物。上述各部分之間通過連接繩相連，通過連接繩的長短控制各部分的距離，所用的連 接繩可以是繩索，也可以是其他帶狀長條，其質量要輕。本發(fā)明所用的底部配重物可以是 植草磚、建筑用磚、石塊、預制混凝土塊、錨等可以起到底部固定作用的重物，其形狀可以是 方形、圓形和其他不規(guī)則形狀，其密度須遠大于水的密度(即> 1. Og/cm3)，其質量根據(jù)具體 使用條件確定，具體質量范圍為Ikg 100kg。漂浮標識物起到標識的作用，它漂浮于水面 上，可以明確地提示哪些部位設有填料半固定式生物接觸氧化裝置，以便確認。它可以是 空心或實心的能夠起到漂浮和標識作用的物體，例如泡沫球、塑料漁網(wǎng)漂，其形狀可以是方 形、圓形和其他不規(guī)則形狀，其密度須遠小于水的密度(即< 1. Og/cm3)，其尺寸根據(jù)具體使 用條件確定，具體尺寸范圍為0. 05 1. Om。本發(fā)明的填料半固定式生物接觸氧化裝置可以在開放式水體中應用，例如湖泊、 水庫、河流等，其安裝方便，將底部配重物放置在水底，使生物接觸氧化單元懸浮在水體中 即可。本發(fā)明不采用投加菌種制劑的方法，而是利用水體中的微生物在填料上進行自然附 著、掛膜，即將該裝置放入水體中一段時間后(一般為10-15天左右)，在填料表面即會附著 一層生物膜，并同時附著一定數(shù)量的原、后生動物及藻類等，從而對水體中的污染物進行微生物降解并對水體進行生態(tài)修復作用。本發(fā)明的裝置為半固定式，即不采用構筑物(如為了 固定填料而搭建的架子等)，僅用底部配重物將裝置放置并半固定于水體中，生物接觸氧化 單元可隨水流在一定空間內擺動，增加了水體和生物膜的接觸機會，使污染物降解過程的 效率更高。填料塊個數(shù)的選擇滿足在水體的底部、中部和上部均有生物膜分布即可，其各填 料塊的間距及包含填料的多少可以根據(jù)需求進行調整。在應用時，將本發(fā)明裝置以半固定方式放置于開放水體中，具體放置數(shù)量、間距及 位置等參數(shù)須根據(jù)具體情況決定，影響上述設計參數(shù)的關鍵因素是水體污染狀況及治理所 要求的進度和目標。在實際應用中，可以根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗及理論的推算得出實際放置參數(shù)，以 滿足水體治理目標。各填料半固定式生物接觸氧化裝置在放置時的平面布置參數(shù)須根據(jù)水 體受水及出水位置、水流方向、水體形狀、重點治理區(qū)域要求等條件進行設計，可將填料半 固定式生物接觸氧化裝置布置為長方形、正方形、梯形、圓形、扇形和其他不規(guī)則形狀。有益效果本發(fā)明的填料半固定式生物接觸氧化裝置結構簡單、操作方便、成本低 廉、易于實施，采用常規(guī)水處理填料，突破了常規(guī)生物接觸氧化技術須依靠構筑物發(fā)揮作用 的局限性。該裝置可隨水流在一定空間內擺動，增加了水體和生物膜的接觸機會，使污染物 降解過程的效率更高，水體治理和修復效果更好?？蓮V泛應用于湖泊、水庫、河流等開放式 微污染水體的水質改善和水體生態(tài)修復，解決其污染或富營養(yǎng)化問題。


圖1為本發(fā)明填料半固定式生物接觸氧化裝置的結構示意圖； 圖中，1、連接繩，2、底部配重物，3、填料塊，4、漂浮標識物，5、填料。
具體實施例方式下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步闡述，需要聲明的是，下述說明 僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內容產(chǎn)生實質性限制。實施例1
如圖1所示的填料半固定式生物接觸氧化裝置，包括通過連接繩1依次連接的底部配 重物2、生物接觸氧化單元和漂浮標識物4，所述生物接觸氧化單元由3個填料塊3組成，填 料塊的個數(shù)可根據(jù)需要進行增加或減少，以滿足根據(jù)水體深度情況、水體污染程度情況以 及水體不同深度上溶解氧濃度、水溫分層的情況，填料塊在水體的底部、中部和上部均有分 布的原則。每個填料塊內包含有若干填料5，填料塊中填料的數(shù)量可根據(jù)需要進行調整。所用連接繩起連接的作用，通過連接繩的長短可控制各部分的距離，所用的連接 繩可以是繩索，也可以是其他帶狀長條，其質量要輕。所述底部配重物起固定作用，用于將該填料半固定式生物接觸氧化裝置固定在水 體中的某個具體位置，所用的底部配重物可以是植草磚、建筑用磚、石塊、預制混凝土塊或 錨，其密度遠大于水，能夠在水底起到配重、固定作用的物體均可。所述生物接觸氧化單元起修復水體的作用，其中包含的填料，用于附著生物膜。填 料用連接繩(例如尼龍繩)穿起來形成填料塊，也可以將若干填料用多孔的材料(例如漁網(wǎng)) 網(wǎng)起來形成填料塊，還可以捆扎在一起形成填料塊。所用的填料可選擇聚丙烯、聚乙烯等水 處理常用材質，填料的形狀可以是多葉片圓球形、空心形、圓柱形、不規(guī)則形等水處理填料常用形狀，其性狀可以是彈性、半彈性、軟性等水處理填料常用性狀，填料外形尺寸一般為
0.005m 0. 5m，密度小于水，方便易得。放置入水體一段時間后，生物接觸氧化單元的填料 塊上自然附著一層生物膜，并同時附著一定數(shù)量的原、后生動物及藻類等，從而對水體中的 污染物進行微生物降解并對水體進行生態(tài)修復作用。漂浮標識物起到標識的作用，它漂浮于水面上，可以明確地提示哪些部位設有填 料半固定式生物接觸氧化裝置，以便確認。它可以是空心或實心的能夠起到漂浮和標識作 用的物體，例如泡沫球、塑料漁網(wǎng)漂，其形狀可以是方形、圓形和其他不規(guī)則形狀，其密度須 遠小于水的密度(即< 1. Og/cm3)，其尺寸根據(jù)具體使用條件確定，具體尺寸范圍為0. 05
1.Om0本發(fā)明的填料半固定式生物接觸氧化裝置結構簡單、操作方便、成本低廉、易于實 施，在應用于湖泊、水庫、河流等開放式微污染水體的水質改善和水體生態(tài)修復時，可以在 更低的治理成本基礎上取得更好的治理效果。下面以實例介紹其應用效果。應用例1
裝置結構通過細繩連接底部配重物、漂浮標識物和生物接觸氧化單元。裝置所采用的 填料為中心有孔的多面球形彈性填料，通過細繩將每十個填料穿成一串，每十串捆扎為一 個填料塊，即每個填料塊中有球形彈性填料100個，此填料塊為不規(guī)則柱形，每個填料塊長 約lm。再將每三個填料塊通過細繩連接為一個生物接觸氧化單元，每個填料塊間距l(xiāng)m。裝 置的底部配重物由4塊普通植草磚通過細繩捆扎組成，每塊磚約重3kg。裝置的漂浮標識物 選用紅黃相間色塑料漁網(wǎng)漂，漁網(wǎng)漂的直徑為20cm。應用水域在濟南市某飲用水水源地水庫驗證使用，水庫整體庫容約為4000萬立 方，平均水深約為6米。選擇約IOm3 (100800個)聚乙烯彈性填料制作成36個填料半固定式生物接觸氧 化裝置，制作完成后，將裝置以5m的間距按正方形的排列方式投放至水庫中。即在約25m2 的水域里按6排6行放置，每排和每行均為6個填料半固定式生物接觸氧化裝置。裝置投放一周后，可見填料表面自然生長附著一層較薄的生物膜，投放兩周后生 物膜生長成熟。此時分別于放置裝置的水域上游100米、下游100米和區(qū)域中心取水并作 水質分析，測得3個區(qū)域水中CODtfa的平均含量分別為4. 8mg/L、3. 2mg/L、3. 9mg/L，葉綠素的 平均含量分別為7. 9 μ g/L、5. 8 μ g/L、6. 2 μ g/L，藻類個數(shù)的平均值分別為501. 9萬個/L、 322. 7萬個/L、389. 6萬個/L。從數(shù)據(jù)可以看出，投放本發(fā)明裝置后，裝置區(qū)域內的COD^ 葉綠素和藻類個數(shù)較區(qū)域上游的含量分別低33. 3%,22. 6%,35. 7%，較區(qū)域下游分別低18%、 6. 5%、17. 2%。由此可見，該裝置與方法不僅對水中的有機物有明顯的去除效果，而且可有效 的控制水中藻類的數(shù)量，對改善水質和水體富營養(yǎng)化程度有顯著的作用。應用例2
裝置結構通過尼龍繩連接底部配重物、漂浮標識物和生物接觸氧化單元。裝置所采 用的填料為組合填料，填料的單根長度為lm，塑料環(huán)間距為6cm。將每十根組合填料兩端捆 扎后成為一個填料塊，每個填料塊單獨作為一個生物接觸氧化單元。裝置的底部配重物由 2塊普通植草磚通過尼龍繩捆扎組成，每塊磚約重3kg。裝置的漂浮標識物選用紅黃相間色 塑料漁網(wǎng)漂。應用水域在濟南市某城市景觀水體中驗證使用，該水體中水流相對靜止，整體水面面積約5000m2，平均水深約2m，水質特點為夏季有機物及藻類含量較高、水中可見度低。選擇160根組合填料制作成16個填料半固定式生物接觸氧化裝置，制作完成后， 將裝置以5m的間距按正方形的排列方式投放至水域中心區(qū)。即在225m2的水域里按4排4 行放置，每排和每行均為4個填料半固定式生物接觸氧化裝置。裝置投放二周后，填料上均勻附著生長一層較厚生物膜。三個月后該區(qū)域水質有 較大改觀，水中可見度大大提高。水質檢測數(shù)據(jù)顯示與去年同期相比，該水域有機物和藻 類含量分別下降32%和43%。撈起部分裝置觀察，可發(fā)現(xiàn)在填料上不僅有生長良好的生物 膜，同時附著有大量草履蟲、螺螄等低等級動物，而且填料上生長有一定量的附著藻類。由 此可見，在較低的應用成本基礎上，該發(fā)明裝置與方法不僅可以改善水質，而且對微污染水 體的生態(tài)修復也有顯著的效果。各填料半固定式生物接觸氧化裝置在放置時的平面布置參數(shù)須根據(jù)水體受水及 出水位置、水流方向、水體形狀、重點治理區(qū)域要求等條件進行設計，可將填料半固定式生 物接觸氧化裝置布置為長方形、正方形、梯形、圓形、扇形和其他不規(guī)則形狀，在應用時可根 據(jù)需要進行相應調整，在此不一一贅述。上述說明僅是為了解釋本發(fā)明，不對本發(fā)明進行限制，對本發(fā)明實質內容所做的 等效替換或改進，例如將填料塊的個數(shù)進行增加或減少，將填料、底部配重物、漂浮標識物 的材質進行替換，將填料塊中填料的聚集形式進行替換，將填料半固定式生物接觸氧化裝 置的安裝距離、排列方式進行變換等，均在本發(fā)明保護范圍之內。
權利要求
1.一種填料半固定式生物接觸氧化裝置，其特征是包括依次連接的底部配重物(2) 和生物接觸氧化單元，所述生物接觸氧化單元包括一個以上的填料塊(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的填料半固定式生物接觸氧化裝置，其特征是所述底部配重 物和生物接觸氧化單元之間通過連接繩(1)相連，所述填料塊之間通過連接繩連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征是還包括與生物接觸氧化單元連接的漂 浮標識物(4)。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征是所述底部配重物的密度遠大于水，漂浮標識 物的密度遠小于水。
5.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征是所述填料的材質為聚丙烯或聚乙烯；所述底 部配重物為植草磚、建筑用磚、石塊、預制混凝土塊或錨；所述漂浮標識物為空心漂浮物體 或實心漂浮物體。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征是所述漂浮標識物為泡沫球或塑料漁網(wǎng)漂。
7.一種修復開放式微污染水體的方法，其特征是將多個權利要求1所述的填料半固 定式生物接觸氧化裝置投放入開放式水體中，一段時間后，生物接觸氧化單元的填料塊上 自然附著一層生物膜，并同時附著原、后生動物及藻類，從而對水體中的污染物進行微生物 降解并對水體進行生態(tài)修復作用。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征是在每個填料半固定式生物接觸氧化裝置中， 填料塊的個數(shù)選擇滿足填料塊在水體的底部、中部和上部均有分布的原則。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種填料半固定式生物接觸氧化裝置，包括依次連接的底部配重物和生物接觸氧化單元，所述生物接觸氧化單元包括一個以上的填料塊。本發(fā)明還公開了利用該裝置修復開放式微污染水體的方法。本發(fā)明的生物接觸氧化裝置結構簡單、操作方便、成本低廉、易于實施，采用常規(guī)水處理填料，突破了常規(guī)生物接觸氧化技術須依靠構筑物發(fā)揮作用的局限性。該裝置可隨水流在一定空間內擺動，增加了水體和生物膜的接觸機會，使污染物降解過程的效率更高，水體治理和修復效果更好。本方法修復效果好，可廣泛應用于湖泊、水庫、河流等開放式微污染水體的水質改善和水體生態(tài)修復，解決其污染或富營養(yǎng)化問題。
文檔編號C02F3/32GK102001747SQ201010618440
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者周永田, 周維芳, 孫韶華, 賈瑞寶 申請人:濟南市供排水監(jiān)測中心