一種外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種受污染原水生物預處理工藝。
【背景技術】
[0002]由于我國城鎮(zhèn)工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)化肥及畜禽污糞等污染加劇，導致城鎮(zhèn)飲用水水源普遍受到氮素污染。氮素不僅易造成水體惡臭和富營養(yǎng)化，達到一定濃度亦會引起生物高鐵血紅蛋白血癥及增加胃癌等風險。為此，近年來環(huán)境水體脫氮工藝研宄備受關注。生物膜法因其具有生物群落豐富、水生生態(tài)友好、運行成本低、性能穩(wěn)定等特點，在污(廢)水處理與環(huán)境水體原位修復方面得到大量應用。
[0003]目前，針對環(huán)境水體生物膜脫氮方法主要包括自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化。其中，自養(yǎng)反硝化法以硫或氫氣作為電子供體實現(xiàn)脫氮，此法多應用于地下水硝酸鹽的原位去除，存在啟動周期長、出水硫酸鹽及氨氮超標等問題，此法不適于與原水的生物預處理。而自養(yǎng)反硝化需要大量的有機物作為電子供體。然而，對于微生物而言，污染原水屬于寡營養(yǎng)水質(zhì)，有機物缺乏，這極大限度的限制了微生物的生長、繁殖，不利于生物膜的形成和富集，更不利于原水生物預處理工藝的快速啟動及穩(wěn)定運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種可加快功能微生物的生長和生物膜的形成，強化工藝的脫氮性能的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝；
[0005]本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于上述原水生物預處理的外源植物營養(yǎng)消化液的制備工藝。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來具體實現(xiàn):
[0007]一種外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，包括以下步驟:
[0008]I)原水生物預處理反應器池接種水源地水體底泥；
[0009]2)懸掛或堆積反應器載體，常溫運行并水力攪拌；
[0010]3)制備并添加外源植物營養(yǎng)消化液以強化反應器的運行性能。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟I)中，所述水源地底泥為地表水源地底泥且常年淹沒于水體之下的底泥，接種底泥干重為0.1-0.4kg/L反應器載體填充體積。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟I)中，所述水源地底泥為地表水源地底泥且常年淹沒于水體之下的底泥。進一步優(yōu)選的，所述水源地底泥為距離水面深度為0.1-1.5m底泥。優(yōu)選深度
0.4m的底泥，效果更佳。
[0013]優(yōu)選的，本發(fā)明申請中，所述的彈性填料載體采用纖維狀彈性填料。進一步優(yōu)選的，所述彈性填料載體的比表面積大于5m2/m3、實體積填充率為2-4%，優(yōu)選實體積填充率為 2.18%。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟2)中，所述的水力攪拌裝置為潛水泵，置于反應器底部，水力擾動復氧的水流速度為5-300L/h，優(yōu)選150L/h。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟3)中，所添加的外源植物營養(yǎng)消化液為干枯的蘆葦、米糠、海草、樹葉或麥桿的消化液。
[0016]進一步優(yōu)選的，所添加的外源植物營養(yǎng)消化液按如下方法制得:
[0017]將干枯的蘆葦、米糠、海草、樹葉或麥桿洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中，120°C下加熱0.5-lh，過濾得有機碳TOC濃度為200-1000mg/L的營養(yǎng)液；添加于生物預處理反應器中，使得進水C/N比濃度為2.0-4.7:1。
[0018]作為獨立的技術方案，本發(fā)明還提供了一種用于原水生物預處理的外源植物營養(yǎng)消化液的制備工藝:將干枯的蘆葦、米糠、海草、樹葉或麥桿洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中，120°C下加熱0.5-lh，過濾得有機碳TOC濃度為200-1000mg/L的營養(yǎng)液；添加于生物預處理反應器中，使得進水C/N比濃度為2.0-4.7:1。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，基于異養(yǎng)反硝化特征，在原水生物膜預處理工藝中進行菌源及微生物營養(yǎng)強化，通過改善原水生物預處理工藝運行條件，加快功能微生物的生長和生物膜的形成，強化工藝的脫氮性能。通過外源植物營養(yǎng)的添加彌補了異樣反硝化電子供體的不足，加快微生物的生長，促進功能微生物的富集和生物膜的形成。消化液的制備能夠有效控制添加的C/N比例，避免自然腐化有機物釋放過程的不可控。通過適度水力攪動，提供生物膜形成的剪切力，并加快營養(yǎng)消化液混合的同時減少傳質(zhì)阻力。
[0021]本發(fā)明提供的用于原水生物預處理的外源植物營養(yǎng)消化液的制備工藝，給底泥提供寡營養(yǎng)條件下的菌源，有利于且適宜于寡營養(yǎng)條件的功能微生物富集；本工藝源料廉價易得，能夠有效節(jié)約運行成本。
【具體實施方式】
[0022]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]實施例1:
[0024]采用12cmX 12cmX30cm的序批式生物膜反應器，接種微污染河水底泥，接種底泥取自嘉興地區(qū)水源地0.4m水深底泥，接種干重為0.lkg/L反應器載體填充體積，懸掛彈性填料載體，實體積填充率為2.18%，比表面積為18m2/m3。
[0025]在反應器底部潛水泵，水力擾動復氧的水流速度為150L/h。所添加的外源植物為干枯的蘆葦消化液。消化液制備方法為:將洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中120°C，加熱提取lh，制得有機碳(TOC)濃度為315mg/L的的營養(yǎng)液；冷卻添加與反應器中，使得進水C/N比為2.2。隨著反應的運行，反應器總氮平均去除率分別為48.2%，而對照組只有18.7%，反應器脫氮效率提高了 2.6倍，而生物多樣性指數(shù)由對照組的1.87提高到了 2.40 ?
[0026]實施例2:
[0027]運行條件同實施例1。水C/N比為3.2。隨著反應的運行，反應器總氮平均去除率分別為58.7%，而對照組只有18.7%，反應器脫氮效率提高了 3.14倍，而生物多樣性指數(shù)由對照組的1.87提高到了 2.86。
[0028]實施例3:
[0029]運行條件同實施例1。水C/N比為4.2。隨著反應的運行，反應器總氮平均去除率分別為85.0%，而對照組只有18.7%，反應器脫氮效率提高到4.5倍，而生物多樣性指數(shù)由對照組的1.87提高到了 2.88。
[0030]實施例4:
[0031]采用12cmX 12cmX30cm的序批式生物膜反應器，接種微污染河水底泥，接種底泥取自嘉興地區(qū)水源地0.1m水深底泥，接種干重為0.4kg/L反應器載體填充體積，懸掛彈性填料載體，實體積填充率為2%，比表面積為7m2/m3。
[0032]在反應器底部潛水泵，水力擾動復氧的水流速度為5L/h。所添加的外源植物為干枯的海草消化液。消化液制備方法為:將洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中120°C，加熱提取lh，制得有機碳(TOC)濃度為200mg/L的的營養(yǎng)液；冷卻添加與反應器中，使得進水C/N比為4.7。隨著反應的運行，反應器總氮平均去除率分別為86.4%，而對照組只有18.7%，反應器脫氮效率提高了 4.6倍，而生物多樣性指數(shù)由對照組的1.87提高到了 2.90。
[0033]實施例5:
[0034]采用12cmX 12cmX30cm的序批式生物膜反應器，接種微污染河水底泥，接種底泥取自嘉興地區(qū)水源地1.5m水深底泥，接種干重為0.lkg/L反應器載體填充體積，堆積彈性填料載體，實體積填充率為4%，比表面積為9m2/m3。
[0035]在反應器底部潛水泵，水力擾動復氧的水流速度為300L/h。所添加的外源植物為干枯的蘆葦消化液。消化液制備方法為:將洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中120°C，加熱提取0.5h，制得有機碳(TOC)濃度為1000mg/L的的營養(yǎng)液；冷卻添加與反應器中，使得進水C/N比為2.00隨著反應的運行，反應器總氮平均去除率分別為87.2%,而對照組只有18.7%，反應器脫氮效率提高了 4.7倍，而生物多樣性指數(shù)由對照組的1.87提高到了 2.67。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:包括以下步驟: 1)原水生物預處理反應器池接種水源地水體底泥； 2)懸掛或堆積反應器載體，常溫運行并水力攪拌； 3)制備并添加外源植物營養(yǎng)消化液以強化反應器的運行性能。
2.根據(jù)權利要求1所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所述步驟I)中，所述水源地底泥為地表水源地底泥且常年淹沒于水體之下的底泥，接種底泥干重為0.1-0.4kg/L反應器載體填充體積。
3.根據(jù)權利要求2所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所述水源地底泥采用距離水面深度為0.1-1.5m的底泥，優(yōu)選深度0.4m的底泥。
4.根據(jù)權利要求1所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所述的反應器載體采用纖維狀彈性填料。
5.根據(jù)權利要求4所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所述彈性填料載體的比表面積大于5m2/m3、實體積填充率為2-4%，優(yōu)選實體積填充率為2.18%。
6.根據(jù)權利要求1所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所述步驟2)中，所述的水力攪拌裝置為潛水泵，置于反應器底部，水力擾動復氧的水流速度為5-300L/h，優(yōu)選 150L/ho
7.根據(jù)權利要求1所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所述步驟3)中，所添加的外源植物營養(yǎng)消化液為干枯的蘆葦、米糠、海草、樹葉或麥桿的消化液。
8.根據(jù)權利要求7所述的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，其特征在于:所添加的外源植物營養(yǎng)消化液按如下方法制得: 將干枯的蘆葦、米糠、海草、樹葉或麥桿洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中，120°C下加熱0.5-lh，過濾得有機碳TOC濃度為200-1000mg/L的營養(yǎng)液；添加于生物預處理反應器中，使得進水C/N比濃度為2.0-4.7:1。
9.一種用于原水生物預處理的外源植物營養(yǎng)消化液的制備工藝，其特征在于:將干枯的蘆葦、米糠、海草、樹葉或麥桿洗凈烘干后采用粉碎機制成粉末狀，加水置于高壓鍋中，120°C下加熱0.5-lh，過濾得有機碳TOC濃度為200-1000mg/L的營養(yǎng)液；添加于生物預處理反應器中，使得進水C/N比濃度為2.0-4.7:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，1)原水生物預處理反應器池接種水源地水體底泥；2)懸掛或堆積反應器載體，常溫運行并水力攪拌；3)制備并添加外源植物營養(yǎng)消化液以強化反應器的運行性能。本發(fā)明提供的外源植物營養(yǎng)強化原水生物預處理工藝，基于異養(yǎng)反硝化特征，在原水生物膜預處理工藝中進行菌源及微生物營養(yǎng)強化，通過改善原水生物預處理工藝運行條件，加快功能微生物的生長和生物膜的形成，強化工藝的脫氮性能。
【IPC分類】C02F3-34, C02F3-00
【公開號】CN104556349
【申請?zhí)枴緾N201410763636
【發(fā)明人】馮麗娟, 陽廣鳳, 劉俊稚
【申請人】浙江海洋學院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月11日