[發明專利]一種用于城市污染水體修復的生物處理方法與系統

在審

• 申請號: 201710015219.2
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106587352A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王慧;肖垚;張少華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 關暢,王春霞

技術領域

本發明涉及一種用于城市污染水體修復的生物處理方法與系統，屬于水環境污染控制技術領域。

背景技術

近年來，隨著我國城市建設不斷推進，城市人口不斷增長，在許多發展迅速的城市地區水體周邊居民人口不斷上升，污染物直接排入水體造成的水體污染不斷加劇，使得水體自凈能力喪失，黑臭、富營養化現象不斷發生。受污染河道不僅表觀污濁，而且污染物含量高，嚴重威脅著居民的健康安全，因此，城市重污染水體的凈化是治理城市水體的必要技術。

由于污染水體通常表現出高污染物負荷、低溶解氧的特征，底泥則長期厭氧、耗氧能力強，因此，在降低污染物濃度的同時改善污染河道的缺氧狀態十分必要。此外，水體氮磷濃度升高是造成水體富營養化的重要原因，其中，氨氮濃度的升高不僅會加劇水體富營養化，同時對于水體黑臭、缺氧狀態的發生起著不可或缺的作用。因此，污染河水脫氮技術有著迫切的需求。

目前對于污染水體常處于厭氧狀態的問題，常用的凈化技術主要有物理方法和化學方法。其中物理方法主要是曝氣，可以直接提升水體溶解氧，但一般水體曝氣效率、氧氣利用率較低，且無法有效去除水體氨氮；化學方法主要是投加氧化劑，見效快，但氧化劑成本高，投加低成本氧化劑如硝酸鈣則會增加水體氮負荷，同時投加氧化劑無法保證長期凈化效果，且可能對水生生態系統造成破壞。

對于污染水體高氨氮濃度的問題，目前主要的凈化技術為生物方法，包括人工濕地、生態浮島等，其投資和運行成本相對物化方法較低，但見效慢、負荷低，因此需要較長的水力停留時間和較大的占地面積，且人工濕地易堵塞，生態浮島通過收割植物去除污染物效率較低。同時生物方法對于水體溶解氧無有效提升作用。

綜上，在現有污染水體水質凈化的技術中，缺乏能夠同時實現改善水體厭氧狀態和高效脫氮的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于城市污染水體修復的生物處理方法與系統，本發明能夠快速消減城市重污染水體的氨氮負荷，同時提高水體氧化還原電位和溶氧水平，實現快速凈化水質和改善水體生態環境的目的，解決目前城市重污染水體厭氧狀態和高氨氮的問題。

本發明所提供的用于城市重污染水體修復的生物處理方法，包括如下步驟：

污染水體經氧化后再排入至原污染水體中進行原位反硝化脫氮，所述氧化步驟和所述原位反硝化脫氮步驟循環進行，即實現對污染水體的修復。

上述的生物處理方法中，排入所述原污染水體之前，所述方法還包括對所述污染水體進行曝氣的步驟，為氧化反應提供充足的溶解氧。

上述的生物處理方法中，所述氧化步驟在生物膜反應器中進行，所述生物膜反應器的反應區內填充有高比表面積填料，填料表面富集形成的生物膜對水體中的污染物尤其是氨氮進行快速氧化，從而快速獲得高硝氮、高溶解氧出水；

可采用現有技術中常規的填料，如：粒狀填料，其材質為無機的陶粒或石英砂，纖維球填料等，具有表面粗糙、易于附著生物、截留懸浮污染物的能力強的優點，但阻力大、易于堵塞；不規則多孔填料，目前常用的有哈凱登和多面空心球等，可用陶瓷、石墨金剛砂、塑料或金屬制成，結構簡單，價格低廉，但流體分布不均；蜂窩狀或波紋板狀填料，其材質通常為玻璃鋼或塑料斜管填料，其主要的優點是結構簡單、孔隙率高、質輕但強度高、防腐性能好、衰老生物易于脫落等。主要的缺點是生物在填料表面的生長與脫落平衡不易控制，填料內難以得到均一的流速；可根據所處理的污染水體的水質進行選擇；

所述生物膜反應器設于所述污染水體之外。

上述的生物處理方法中，所述生物膜反應器的底部設有曝氣管，實現對水體的曝氣。

上述的生物處理方法中，通過引水系統將所述污染水體引出進行所述氧化步驟；

所述引水系統包括設于所述污染水體中的取水頭和設于所述污染水體之外的儲水器，所述取水頭與所述儲水器相連通；所述儲水器中的水輸出進行所述氧化步驟；

所述儲水器設于所述污染水體之外，所述儲水器用于調節處理流量，所述儲水器與一溢流管道連接，用于在取水流量超過處理流量時將溢出河水引回河道。

上述的生物處理方法中，通過若干布水管將經所述氧化后的污染水體循環均勻至原污染水體中，以強化原位反硝化脫氮過程，并通過局部水力優化，提高原污染水體的水動力；

高硝態氮出水(經生物膜反應器處理后的水體)在河流中與水體中的氨氮發生短程硝化反硝化、氨氮氧化、硝酸鹽氮反硝化等綜合脫氮作用，即形成水體原位反硝化區。