一种用于城市污染水体修复的生物处理方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于城市污染水体修复的生物处理方法与系统。所述生物处理方法包括如下步骤：污染水体经氧化后再排入至原污染水体中进行原位反硝化脱氮，所述氧化步骤和所述原位反硝化脱氮步骤循环进行，即实现对污染水体的修复，排入所述原污染水体之前，所述方法还包括对所述污染水体进行曝气的步骤。本发明专利技术生物处理方法及系统能有效改善水体黑臭、脱氮效果好，同时能够改善水动力，增加溶解氧，增强水体自净能力。本发明专利技术生物处理方法及系统在改善水体水质的同时提高水体的氧化还原电位，抑制底泥内源释放，快速扭转水体生态环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于城市污染水体修复的生物处理方法与系统，属于水环境污染控制

技术介绍
近年来，随着我国城市建设不断推进，城市人口不断增长，在许多发展迅速的城市地区水体周边居民人口不断上升，污染物直接排入水体造成的水体污染不断加剧，使得水体自净能力丧失，黑臭、富营养化现象不断发生。受污染河道不仅表观污浊，而且污染物含量高，严重威胁着居民的健康安全，因此，城市重污染水体的净化是治理城市水体的必要技术。由于污染水体通常表现出高污染物负荷、低溶解氧的特征，底泥则长期厌氧、耗氧能力强，因此，在降低污染物浓度的同时改善污染河道的缺氧状态十分必要。此外，水体氮磷浓度升高是造成水体富营养化的重要原因，其中，氨氮浓度的升高不仅会加剧水体富营养化，同时对于水体黑臭、缺氧状态的发生起着不可或缺的作用。因此，污染河水脱氮技术有着迫切的需求。目前对于污染水体常处于厌氧状态的问题，常用的净化技术主要有物理方法和化学方法。其中物理方法主要是曝气，可以直接提升水体溶解氧，但一般水体曝气效率、氧气利用率较低，且无法有效去除水体氨氮；化学方法主要是投加氧化剂，见效快，但氧化剂成本高，投加低成本氧化剂如硝酸钙则会增加水体氮负荷，同时投加氧化剂无法保证长期净化效果，且可能对水生生态系统造成破坏。对于污染水体高氨氮浓度的问题，目前主要的净化技术为生物方法，包括人工湿地、生态浮岛等，其投资和运行成本相对物化方法较低，但见效慢、负荷低，因此需要较长的水力停留时间和较大的占地面积，且人工湿地易堵塞，生态浮岛通过收割植物去除污染物效率较低。同时生物方法对于水体溶解氧无有效提升作用。综上，在现有污染水体水质净化的技术中，缺乏能够同时实现改善水体厌氧状态和高效脱氮的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于城市污染水体修复的生物处理方法与系统，本专利技术能够快速消减城市重污染水体的氨氮负荷，同时提高水体氧化还原电位和溶氧水平，实现快速净化水质和改善水体生态环境的目的，解决目前城市重污染水体厌氧状态和高氨氮的问题。本专利技术所提供的用于城市重污染水体修复的生物处理方法，包括如下步骤：污染水体经氧化后再排入至原污染水体中进行原位反硝化脱氮，所述氧化步骤和所述原位反硝化脱氮步骤循环进行，即实现对污染水体的修复。上述的生物处理方法中，排入所述原污染水体之前，所述方法还包括对所述污染水体进行曝气的步骤，为氧化反应提供充足的溶解氧。上述的生物处理方法中，所述氧化步骤在生物膜反应器中进行，所述生物膜反应器的反应区内填充有高比表面积填料，填料表面富集形成的生物膜对水体中的污染物尤其是氨氮进行快速氧化，从而快速获得高硝氮、高溶解氧出水；可采用现有技术中常规的填料，如：粒状填料，其材质为无机的陶粒或石英砂，纤维球填料等，具有表面粗糙、易于附着生物、截留悬浮污染物的能力强的优点，但阻力大、易于堵塞；不规则多孔填料，目前常用的有哈凯登和多面空心球等，可用陶瓷、石墨金刚砂、塑料或金属制成，结构简单，价格低廉，但流体分布不均；蜂窝状或波纹板状填料，其材质通常为玻璃钢或塑料斜管填料，其主要的优点是结构简单、孔隙率高、质轻但强度高、防腐性能好、衰老生物易于脱落等。主要的缺点是生物在填料表面的生长与脱落平衡不易控制，填料内难以得到均一的流速；可根据所处理的污染水体的水质进行选择；所述生物膜反应器设于所述污染水体之外。上述的生物处理方法中，所述生物膜反应器的底部设有曝气管，实现对水体的曝气。上述的生物处理方法中，通过引水系统将所述污染水体引出进行所述氧化步骤；所述引水系统包括设于所述污染水体中的取水头和设于所述污染水体之外的储水器，所述取水头与所述储水器相连通；所述储水器中的水输出进行所述氧化步骤；所述储水器设于所述污染水体之外，所述储水器用于调节处理流量，所述储水器与一溢流管道连接，用于在取水流量超过处理流量时将溢出河水引回河道。上述的生物处理方法中，通过若干布水管将经所述氧化后的污染水体循环均匀至原污染水体中，以强化原位反硝化脱氮过程，并通过局部水力优化，提高原污染水体的水动力；高硝态氮出水(经生物膜反应器处理后的水体)在河流中与水体中的氨氮发生短程硝化反硝化、氨氮氧化、硝酸盐氮反硝化等综合脱氮作用，即形成水体原位反硝化区。上述的生物处理方法中，经所述氧化后的污染水体循环排入至原污染水体的上游，即本专利技术处理方法采用下游进水上游出水的循环方式，可大大提升原有水体的水动力，从而维持水体的自净能力。本专利技术还提供了一种用于城市重污染水体修复的生物处理系统，它包括引水系统、反应器和布水与水力优化系统；所述引水系统设于污染水体中，所述反应器和所述布水与水力优化系统均设于污染水体之外；所述引水系统与所述反应器相连通，所述反应器对污染水体进行氧化；所述反应器的出水口与所述布水与水力优化系统相连通；所述布水与水力优化系统的出水口与原污染水体相连通，即经所述反应器氧化后的高硝氮、高溶解氧出水进入原污染水体(河流)中与污染水体中的氨氮发生短程硝化反硝化、氨氮氧化、硝酸盐氮反硝化等综合脱氮作用，即形成水体原位反硝化区。所述的生物处理系统中，所述引水系统设于所述污染水体的下游处，通过所述反应器氧化后再通过所述布水与水力优化系统排入至污染水体的上游处，即形成下游进水上游出水的循环方式。所述的生物处理系统中，所述反应器可为生物膜反应器；所述生物膜反应器的底部设有曝气管；所述布水与水力优化系统包括若干布水管。本专利技术生物处理系统将引水系统、生物膜反应器、布水与水力优化系统和水体原位反硝化区四个部分构成一个循环式系统(即使水体循环流动)，能够连续脱氮和氧化有机污染物，提升水体自净能力，提供循环水动力。本专利技术提供了一种由外置(生物膜)反应器与治理河道构成的一个循环生物处理方法及系统。生物膜反应器由处理河道取水并氧化水体中的有机物和氨氮，降低水体COD，将氨氮快速氧化为硝氮，获得高硝氮和溶解氧及高氧化还原电位的水体，再将此水体通过布水管循环回到河道，进行河水原位反硝化脱氮，同时改善底泥厌氧状态，消除河流厌氧状态，最大限度去除水体氮素，同时改善水体的流动性，并形成良性的水循环。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术生物处理方法及系统能有效改善水体黑臭、脱氮效果好，同时能够改善水动力，增加溶解氧，增强水体自净能力。(2)本专利技术生物处理方法及系统在改善水体水质的同时提高水体的氧化还原电位，抑制底泥内源释放，快速扭转水体生态环境。(3)本专利技术本专利技术生物处理方法及系统简单、快速，容积负荷大，且占地面积小，易于实施和管理，在城市重污染水体治理领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术用于城市污染水体修复的生物处理系统的现场布置示意图。图中各标记如下：1引水系统、2生物膜反应器、3布水与水力优化系统、4水体原位反硝化区。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。如图1所示，根据水质监测指标在污染严重的下游设取水头1和进水管，上游设出水管。取水头1的尺寸为0.6m×0.6m×0.6m，每面布置11×11个取水孔，孔间距50mm，孔直径20mm，取水头1采用4根钢管固定于河床底部，深入河床至少1m，钢管上端与布水头焊接在一起。取水头1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于城市重污染水体修复的生物处理方法，包括如下步骤：污染水体经氧化后再排入至原污染水体中进行原位反硝化脱氮，所述氧化步骤和所述原位反硝化脱氮步骤循环进行，即实现对污染水体的修复。

【技术特征摘要】
1.一种用于城市重污染水体修复的生物处理方法，包括如下步骤：污染水体经氧化后再排入至原污染水体中进行原位反硝化脱氮，所述氧化步骤和所述原位反硝化脱氮步骤循环进行，即实现对污染水体的修复。2.根据权利要求1所述的生物处理方法，其特征在于：排入所述原污染水体之前，所述方法还包括对所述污染水体进行曝气的步骤。3.根据权利要求1或2所述的生物处理方法，其特征在于：所述氧化步骤在生物膜反应器中进行；所述生物膜反应器设于所述污染水体之外。4.根据权利要求3所述的生物处理方法，其特征在于：所述生物膜反应器的底部设有曝气管。5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物处理方法，其特征在于：通过引水系统将所述污染水体引出进行所述氧化步骤；所述引水系统包括设于所述污染水体中的取水头和设于所述污染水体之外的储水器，所述取水头与所述储水器相连通；所述储水器中的水输出进行所述氧化步骤。6.根据权利要求1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧，肖垚，张少华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11