一种富营养化水体生态修复的微生物活化方法及系统技术方案

一种富营养化水体的生态净化方法，通过激活水体本土微生物，用水体本身代替传统的有限生物反应器，释放微生物生长空间，发挥微生物繁殖过程中对水体中污染物质产生的分解能力，提高微生物的有效生物量和功能性，重组、完善和优化水体微生物生态系统，进而强化建立微生物中心枢纽作用，实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流转移，促使水体恢复自我净化调节能力，实现水体原位生态修复。本发明专利技术还公开了实现所述的富营养化水体的生态净化方法的系统，以及其中使用的特异性微生物活化填充料及其制备方法。本发明专利技术所需设备少、管理运行方便、能耗低，可为景观水体治理提供技术支持，具有良好的社会、经济与环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境工程
，涉及用于富营养化水体生态修复的微生物活化工艺系统。
技术介绍
随着经济社会的快速发展，一些地表水体受到了不同程度的污染与破坏，诸如富营养化严重、透明度降低、散发恶臭等。富营养化是当前水体常规污染中的重要表现，即水体中氮、磷等营养元素物质大量积累，其本质问题是水体生物多样性的破坏，由此造成系统丧失自我维持、自我调节的能力与系统平衡失稳，并最终导致水生生态系统的破坏和环境问题的进一步加剧。随着人类对环境资源利用活动日益增加，特别是工农业生产大规模发展，大量含有氮、磷营养元素的生活污水排入附近的湖泊、河流和海洋，增加了水体的营养物质负荷量，污染失衡现象时有发生，水污染危害逐年加剧。水中含氮、磷等有害物质已成为我国水环境灾害的主要污染物，且成为制约社会和经济可持续发展的重要因素。为提高生态环境质量水平，以富营养化为代表的地表水体污染问题必须得到解决。随着国家“水十条”政策的颁布，国家已将此技术攻关列入科技规划中的专项重点课题，相关技术具有广阔的市场应用前景与重要的社会环境效益。富营养化河流治理是一项复杂的系统工程，纵观目前国内外已在使用或已使用的河道污染控制与修复的技术，依据处理的原理不同可分为物理法、化学法、生物法、生态修复法四大类。物理法水体修复技术包括疏浚，引清调水，曝气充氧等。底泥疏浚技术往往工程量巨大,且容易带来二次污染问题；引清换水、稀释水中的杂质浓度通过引水换水来治理水污染是比较常用的方法，但对于孤立的偏远封闭水体,引清释浊往往变得困难；曝气充氧可以提高水体溶解氧，改善黑臭水体，但很难从根本上去除污染物质，往往治标不治本，污染物只是得到了转移并没有消除，水体自净能力未得到有效恢复。如郑正等人在申请号为CN204079637U的专利中提出了一种湖泊藻水分离工艺，该工艺包括预处理部分和分离部分，但其采用的溶气也是借助于空压机和溶气罐，溶气效率低，而且专利说明书部分并没有清楚说明该技术处理后的改善情况。化学方法：如加入化学药剂杀藻，加入铁盐促进磷沉淀，加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染，且运行成本极高，通常只可作为对付突发性水体污染的应急措施。蒋晓嵘等人在公开号为CN202519104U的专利中提出利用一种工艺处理景观水体，其工艺路线为：景观水体通过水泵提升进入絮凝反应池，在絮凝反应池进水管道上设有混合器便于加药，其后水经过接触室，气浮分离器。此工艺与传统气浮方法相同，但增加了化学投药装置，引入大量氯离子二次污染，且工序繁琐。传统的生物旁通水处理工艺，可以有效的去除废水中的有机C、N、P，但其生物去除机制是在封闭的微生物作用单元内完成，并且磷的去除主要通过污泥的排放完成，大量污泥的产生不仅造成了二次污染，投资和运行费用也极高，如何有效的处理处置大量过剩的活性污泥成为现代污水处理厂的发展瓶颈。以活性污泥法为代表的传统生物处理工艺难以应用于河道及景观水体的修复中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简单、见效快、能耗费用低的适用景观水体的净化工艺。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种富营养化水体的生态净化方法，通过激活水体本土微生物，特异性微生物数量呈几何级数增殖，用水体本身代替传统的有限生物反应器，大大释放了微生物生长空间，充分发挥微生物大量繁殖过程中对水体中污染物质(C、N、P等)产生的强大的分解能力，提高微生物的有效生物量和功能性，重组、完善和优化水体微生物生态系统，进而强化建立微生物中心枢纽作用，实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流传递，促使水体恢复自我净化调节能力，从而高效去除诱发藻类过度生长的N、P等相关污染物，有效降低水体中的悬浮藻类、悬浮颗粒含量，降低浊度，增加透明度，提升水体溶解氧水平，从根本上改善水质与水体生态系统的物料平衡状态，最终达到并保持水体自净的生态修复目的。本技术所采用的关键技术核心是：缺氧区、好氧区体积比为1:3～1:5，反应器总体积0.3～0.8m3，缺氧区填充颗粒状、悬浮型、特异性微生物活化填充料(工艺起始阶段一次性投加量为1000～4000mg/L，好氧区采用固定式纤维状填料(填料比表面积10～15m2/g)，控制水力停留时间8～10h，工艺起始阶段系统内部自循环24h实现微生物挂膜培养，正常运行时进水流量0.05～0.1m3/h，控制系统名义水力停留时间6～12h，通过调节阀门(1)和阀门(2)控制进出水比例，进而设置目标内循环比，以保证待活化微生物在系统中的停留时间，通常内循环比为400％～500％，采用可编程逻辑控制系统控制好氧区溶解氧为2～3mg/L。前文所述特异性微生物活化填充料，由包括以下质量比例的各组分制成所述微生物激活剂为硝化细菌、反硝化细菌、氨基酸、多糖、蛋白质、蛋白酶、腐殖酸或小分子有机酸等中的一种或一种以上。所述无机搭载体为蒙脱石、膨润土、硅藻土的一种或一种以上。所述有机高分子聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯或纤维素中的一种或一种以上。所述无机絮凝物为聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚硅硫酸铝中的一种或一种以上。所述无机金属盐为NaCl、KCl、MgSO4.7H2O中的一种或一种以上。上述特异性微生物活化填充料的制备方法，包括以下步骤：将质量比为(1～8):(0～0.5):(0～0.5):(2～4)的无机搭载体、无机絮凝物、无机金属盐、活性炭，将其充分混合分散于60～80℃水中，待上述悬浊液冷却至30～40℃，加入微生物激活剂，控制其与无机搭载体的比例为0～0.3:1～8，然后在充分搅拌的同时以1～3mL/min的速率滴入溶解于75～95℃水中的有机高分子聚合物用于固定微生物激活剂于无机搭载体表面，最终实现有机高分子聚合物与无机搭载体的质量比为(0～0.5):(1～8)，待混合液冷却至室温沉淀后，弃去上清液，即可获得下部沉积物制得的特异性微生物活化填充料。由于采用上述技术方案，本专利技术获得的有益效果包括：突破传统水体净化采用的旁通单元式封闭水处理工艺，通过激活水体本土微生物，特异性微生物数量呈几何级数增殖，用水体本身代替传统的有限生物反应器，大大释放了微生物生长空间，充分发挥微生物大量繁殖过程中对水体中污染物质(C、N、P)产生的强大的分解能力，提高微生物的有效生物量和功能性，重组、完善和优化水体微生物生态系统，进而强化建立微生物中心枢纽作用，重组、完善和优化了微生物的生态系统，实现有机、N、P污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流转移，促使水体恢复自我净化调节能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：通过激活水体本土微生物，用水体本身代替传统的有限生物反应器，释放微生物生长空间，发挥微生物繁殖过程中对水体中污染物质产生的分解能力，提高微生物的有效生物量和功能性，重组、完善和优化水体微生物生态系统，进而强化建立微生物中心枢纽作用，实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质流转移，促使水体恢复自我净化调节能力，实现水体原位生态修复。

【技术特征摘要】
2016.01.18 CN 201610031301X1.一种富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：通过激活水体本土微生物，用水体
本身代替传统的有限生物反应器，释放微生物生长空间，发挥微生物繁殖过程中对水体中污染
物质产生的分解能力，提高微生物的有效生物量和功能性，重组、完善和优化水体微生物生态
系统，进而强化建立微生物中心枢纽作用，实现污染物沿水体生态系统不同营养级之间的物质
流转移，促使水体恢复自我净化调节能力，实现水体原位生态修复。
2.根据权利要求1所述的富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：设置缺氧区和好
氧区，在缺氧区投加特异性微生物活化填充料，活化特异性微生物，使之排放入自然水体改善
水体水质，调节水生态系统物质和能量平衡，最终实现水体自净，在好氧区对其中水体进行充
氧。
3.根据权利要求2所述的富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：进出水管分区布
设，对于封闭水体采取中心抽水周边布水的形式；对于河道采取分段式处理，处理段采用中间
抽水两段出水模式。
4.根据权利要求2所述的富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：所述特异性微生
物活化填充料，依据水质情况和处理要求，药剂量工艺起始时一次性投加，投加量控制在
1000～4000mg/L。
5.根据权利要求2所述的富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：进水、出水、内
循环同步完成，回流比控制在400％～500％；优选的，好氧区其溶解氧浓度大于2mg/L。
6.根据权利要求2所述的富营养化水体的生态净化方法，其特征在于：
控制水力停留时间8～10h，工艺起始阶段系统内部自循环24h实现微生物挂膜培养，正常
运行时进水流量0.05～0.1m3/h，控制系统名义水力停留时间6～12h，通过调节阀门(1)和阀门
(2)控制进出水比例，进而设置目标内循环比，以保证待活化微生物在系统中的停留时间，
通常内循环比为400％～500％，采用可编程逻辑控制系统控制好氧区溶解氧为2～3mg/L。
7.实现权利要求1-6中任一所述的富营养化水体的生态净化方法的系统，其特征在于：
包括缺氧区和好氧区，在缺氧区设置有特异性微生物活化填充料；在好氧区设有微纳米气
泡发生器；
附属设备包括：自吸泵，进水管干管、出水干管，内回流管、进水调节阀、回流调节阀，
自吸泵的进水管与待净化处理的富...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴晓利，戴晓虎，武博然，杨宁，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31