基本信息
- 項目名稱：
- 一種生物膜處理污水的方法及其設備
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項目是一種改進的生物膜技術，用于河涌等生活廢水的治理，能夠在傳統的技術上節(jié)約運行成本，提高對化學需氧量和氨氮的去除效果。
- 詳細介紹：
- 隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市基礎設施發(fā)展跟不上人口的增加，大量的生活污水未經處理直接排入附近水體。許多城鎮(zhèn)河涌接納大量污水，遠遠超過其自凈能力，嚴重的有機污染導致水中溶解氧快速消耗，河水由于厭氧呈現黑臭狀態(tài)，嚴重影響了城鎮(zhèn)居民的生產生活和區(qū)域水環(huán)境質量，甚至阻礙城市的發(fā)展，迫切需要發(fā)展有效的治理技術控制污染，修復受破壞的河流生態(tài)系統。 生物膜技術由于可在單位空間上固定富集大量具有降解功能的微生物，比較有利于流動水環(huán)境中有機物、氨氮等可生物降解污染物的去除，已成為采用較多且有效的污染河流原位生物治理技術之一。但已有的河流生物膜原位處理技術工藝，主要是借鑒污水處理中的接觸氧化工藝，生物膜及載體完全淹沒于水下，這樣的處理方式在河水有機物濃度較高時，易受水中低溶解氧的制約，出現厭氧狀態(tài)，再有就是，大量形成及脫落的生物膜很難收集帶走，容易導致新的有機污染。針對這兩個問題，本發(fā)明致力于研究一種新型懸掛毛細傳質生物膜技術，利用介質的毛細作用將可溶性有機物、氨氮轉移到水上的生物膜，利用空氣中的氧將其氧化，提高污染物的去除效率。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 已有的河流生物膜原位處理技術工藝，主要是借鑒污水處理中的接觸氧化工藝，生物膜及載體完全淹沒于水下，這樣的處理方式在河水有機物濃度較高時，易受水中低溶解氧的制約，出現厭氧狀態(tài)，再有就是，大量形成及脫落的生物膜很難收集帶走，容易導致新的有機污染。針對這兩個問題，本發(fā)明致力于研究一種新型懸掛毛細傳質生物膜技術，利用介質的毛細作用將可溶性有機物、氨氮轉移到水上的生物膜，利用空氣中的氧將其氧化，提高污染物的去除效率。 （一）具體研究開發(fā)內容和要重點解決的技術關鍵問題 （1） 毛細傳質介質和生物膜載體材料的篩選， （2） 毛細傳質生物膜單元的構建方式（載體與毛細傳質介質結合方式）研究 （3） 掛膜方式比較研究 （4） 懸掛生物膜污染物去除能力研究 （5） 處理裝置輔助設施的設計開發(fā) 擬解決的技術難點： 本項目所研究的懸掛生物膜對污染物去除速率最主要的限制在于水及污染物的傳質速度，這主要與傳質材料的傳遞性能有關，因此本技術擬解決的技術難點主要有兩個： （1）具較強毛細作用及耐腐蝕特性且價廉易得介質材料的篩選。 （2）可有效進行水分及污染物傳遞的毛細傳質生物膜單元的構建方式。 （二）項目的特色和創(chuàng)新之處 主要創(chuàng)新點： 首次提出利用毛細作用將有機污染嚴重的河涌水污染物轉移到水上，利用懸掛生物膜原位處理的方式，擺脫水中溶解氧較低的限制，使得原位生物膜技術可以用于有機污染較嚴重的河涌治理
科學性、先進性
- 本發(fā)明在已有生物膜原位治理技術基礎上，嘗試研究將生物膜載體懸掛在水面以上，利用毛細作用將水中部分可溶性污染物轉移到載體上培養(yǎng)富集微生物，載體表面形成生物膜暴露于空氣中，氧傳遞速度快，完全可滿足高濃度污染物好氧生物降解，再通過與水下生物膜技術聯合應用，可實現有機污染嚴重河涌高效且低成本的原位治理。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010年9月22日經中華人民共和國國家知識產權局接收 2011年3月18日獲得華南農業(yè)大學丁穎杯二等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 本發(fā)明將原位生物膜技術通過毛細傳質技術，轉移到水面之上，具有有機負荷高，供氧成本低，構建管理容易，管理靈活等優(yōu)點。解決了目前生物膜技術低溶解氧限制的問題，可以應用于河流的原位處理，尤其是高污染的河段。運行和制備成本低，可持續(xù)的進行污水進化，凈化效果持續(xù)有效。無需曝氣裝置的加入，運用于住宅區(qū)具有零噪聲的優(yōu)點。造價成本低，適用于農村和城鎮(zhèn)分散式生活污水的處理，從源頭控制污染源，改善河道水質。推廣于河涌治理可以有效消除有機污染河涌的黑臭，提高河流水環(huán)境質量，改善河流周邊居民的生活環(huán)境，改善廣州市的河涌環(huán)境，為廣州市的碧水工程貢獻一份力量，還人民以清潔的河水和親水的心。使用這種毛細傳質的生物膜技術不需要人工曝氣，通過自然復氧減少的曝氣成本和運行維護費用，裝置放置在河邊自動運行，管理方便，節(jié)約人力。在河道周邊可以建設一些親水工程，讓市民游覽，欣賞景觀之余可以了解我們技術的基本情況，增加對環(huán)境污染和治理的認識。
同類課題研究水平概述
- 河流原位治理生物膜技術主要措施是在污染河道中放置或填充能附著大量微生物生長的填料，微生物在表面不斷生長逐漸形成生物膜，流過生物膜表面的污染物吸附降解，河水被凈化。已有的凈化河流的生物法有礫間接觸氧化法、溝渠內接觸氧化法、生物柵法等。礫間接觸氧化法通過在河道內人工填充礫石，使河水與生物膜的接觸面積提高數十倍以上，強化自然狀態(tài)下的河流中的沉淀、吸附和氧化分解。20世紀90年代，日本和韓國有許多受污染的河流采用礫間接觸氧化法凈化河道水質，最有代表性的是日本野川和韓國的良才川。溝渠內接觸氧化法是在單一排水功能的河道內填充各種材質、形狀大小的接觸材料，如卵石、木炭、廢陶、石灰石以及波板纖維或塑料材質的填料等，提高生物膜面積，強化河流的自凈作用，日本研究人員曾將沸石粒覆蓋的無紡布作為載體投加到污染河流中，無紡布表面富集的硝化細菌對氨氮的削減量達到50mg/L/d，強化氨氮的硝化作用。在國內，上海污染黑臭河流的治理中，黃民生等曾研究應用掛膜的生物柵技術處理河水中有機污染物；金臘華等研究嘗試利用混凝土生態(tài)膜和懸浮生物膜對廣州的污染河涌水進行處理，這些研究表明，利用受污染河水中土著微生物完全可以進行自然掛膜，生長成熟的生物膜對河水中COD、氨氮等具較好的去除效果。但這些河流原位治理生物膜技術主要借鑒污水處理的接觸氧化工藝，生物膜淹沒于水下，靠河水流動自然復氧提供生物降解所需溶解氧，比較適用于有機污染較輕的河流，當水中有機物濃度較高時，自然復氧往往不能滿足溶解氧的需求，必須強化供氧才能有效的對污染物進行去除，特別是氨氮。目前生物膜原位治理技術強化供氧主要是引入人工曝氣裝置，而且采用較大的曝氣強度才能對污染物等有較高的去除效率，如操家順等研究表明只有在充分曝氣，水中溶解氧達到4mg/L時，COD等才具有70%以上的去除率，中度和微曝氣時去除率都在50%以下。但人工曝氣裝置的動力消耗，以及日常操作、維護管理等極大地增加了投資成本和管理難度，而且機械曝氣加快生物膜表面水流，較強的水力剪切力致使生物膜的脫落加快從而形成較多污泥絮體，肖羽堂等對曝氣富氧生物膜處理受污染河水研究表明，要保證較高的COD、氨氮去除率必須定期排泥，但在河道原位治理中，脫落的生物膜絮體易隨水流帶走，較難收集排除，容易導致新的污染。
