申请日2017.05.18
公开(公告)日2017.09.08
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34; C02F3/12
摘要
本发明属于生态环境工程技术领域，具体涉及一种有利于生物填料表面生物膜生成的湿地处理型水处理方法。本发明提供一种湿地处理型水处理方法，包括如下步骤：将待处理水体引入生物填料单元进行生物膜处理，所述生物填料单元中设有生物填料;将经受生物膜处理后的水体引入湿地单元进行湿地净化处理，所述湿地单元按水体的流动方向依次包括挺水植物区和沉水植物区，至少部分的沉水植物区中的沉水植物和/或水体和/或泥作为碳源被回流至生物填料单元。本发明具有成型时间短、生物膜活性效果好、对水质净化效率高的特点，可提高生物填料应用在湿地、河道等自然水体处理时的生物膜处理水体的效果。
权利要求书
1.一种湿地处理型水处理方法，包括如下步骤：
将待处理水体引入生物填料单元进行生物膜处理，所述生物填料单元中设有生物填料;
将经受生物膜处理后的水体引入湿地单元进行湿地净化处理，所述湿地单元按水体的流动方向依次包括挺水植物区和沉水植物区，至少部分的沉水植物区中的沉水植物和/或水体和/或泥作为碳源被回流至生物填料单元;
所述生物填料单元中水体的总有机碳的含量≥12mg/L，所述生物填料单元中水体的含氧量为≥7.5mg/L，当生物填料上的生物膜老化时，吹落生物填料上老化的生物膜。
2.如权利要求1所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
A1)所述生物填料单元中水力停留时间为≥3h;
A2)所述生物填料单元的水深为1.0～2.0m;
A3)所述生物填料选自生物绳类填料和/或土工布类填料;
A4)通过引入气水混合物保持生物填料单元中水体的含氧量和/或吹落生物填料上老化的生物膜，所述气水混合物为待处理水体与气体混合所形成的混合物;
A5)所述生物膜老化具体指生物膜的活性下降50%以上，优选为下降60%以上，更优选为下降70%以上，更优选为下降80%以上。
3.如权利要求2所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
B1)按水体的流动方向，所述生物填料单元中依次设有生物绳类填料和土工布类填料;
B2)所述生物填料单元中，位于水体中的生物绳类填料的体积与生物填料区水体总体积之比≥75%;
B3)所述生物绳类填料的材质为聚丙烯和/或维尼纶，所述土工布类填料的材质为无纺土工布;
B4)所述生物绳类填料的外径为80～120mm;
B5)所述生物绳类填料的比表面积为1.6～2.4m2/m;
B6)所述土工布类填料的规格≥400g/m2，厚度≥3mm，等效孔径0.07～0.2mm。
4.如权利要求2所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
C1)在生物填料单元的底部引入气水混合物;
C2)所述气水混合物中的气泡粒径≤200nm;
C3)所述气水混合物中的溶解氧含量≥12mg/L;
C4)所述气水混合物的流量为≥1(m3·h-1)/(m3单位生物填料单元区体积)。
5.如权利要求3所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
D1)按水体的流动方向，土工布类填料位于生物填料单元后部，优选水体的后10～15%的部分;
D2)按水体的流动方向，土工布类填料的截留面积相对水体横截面的比例≥75%;
D3)所述生物填料单元中，生物绳类填料均匀地分布于生物填料单元的水体中。
6.如权利要求1所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
E1)所述挺水植物区的水力停留时间为≥36h;
E2)所述挺水植物区的水深为0.1～0.5m;
E3)所述挺水植物区中种植有挺水植物，所述挺水植物选自芦苇、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合;
E4)所述挺水植物的种植密度为≥6株/m2，每株挺水植物株高≥40cm。
7.如权利要求1所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
F1)所述沉水植物区的水力停留时间为≥24h;
F2)所述沉水植物区的水深为1.3～2.3m;
F3)所述沉水植物区中种植有沉水植物，所述沉水植物选自苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、眼子菜、伊乐藻、菹草中的一种或多种的组合;
F4)所述沉水植物的种植密度为≥10丛/m2，每丛≥10株，每株长度≥15cm;
F5)自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股中，总有机碳的含量≥40mg/L;
F6)自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股被回流至生物填料单元的底部;
F7)至少部分的沉水植物区中的沉水植物和/或水体和/或泥自沉水植物区的底部作为碳源被回流至生物填料单元;
F8)自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股还经受破碎处理;
F9)自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股的流量为≥0.5(m3·h-1)/(m3单位生物填料单元区体积)。
8.如权利要求7所述的一种湿地处理型水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的一种或多种：
G1)自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股中，泥所提供的有机碳的含量为≥15mg/g;
G2)自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股中，沉水植物所提供的有机碳的含量为≥85mg/g。
说明书
一种有利于生物填料表面生物膜生成的湿地处理型水处理方法
技术领域
本发明属于生态环境工程技术领域，具体涉及一种有利于生物填料表面生物膜生成的湿地处理型水处理方法和系统，更进一步涉及一种新的生物填料表面生物膜生成方法。
背景技术
目前在受污染饮用水源原水净化领域，应用较为广泛的生态净化技术主要有人工湿地、生态草人工介质、生态浮床等，近年来由生态净化技术组合形成的受污染饮用水源原水的生态净化工艺提升了饮用水源原水水质，申请号为201210181368.3的中国发明专利说明书中公开了一种工艺，工艺包括预处理净化单元、复合湿地净化单元、高效氧化净化单元、沉水植物净化单元和深度净化单元。该工艺使用中发现，由于饮用水源地原水水质相对较好，预处理单元中生物填料表面生物膜形成的周期长、生物膜活性不高、对水质净化的作用未能得到有效发挥。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种湿地处理型水处理方法和系统，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种湿地处理型水处理方法，包括如下步骤：
将待处理水体引入生物填料单元进行生物膜处理，所述生物填料单元中设有生物填料;
将经受生物膜处理后的水体引入湿地单元进行湿地净化处理，所述湿地单元按水体的流动方向依次包括挺水植物区和沉水植物区，至少部分的沉水植物区中的沉水植物和/或水体和/或泥作为碳源被回流至生物填料单元;
所述生物填料单元中水体的总有机碳的含量≥12mg/L，所述生物填料单元中水体的含氧量为≥7.5mg/L，当生物填料上的生物膜老化时，吹落生物填料上老化的生物膜。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中水力停留时间为≥3h。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元的水深为1.0～2.0m。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料选自生物绳类填料和/或土工布类填料。
在本发明一些实施方式中，按水体的流动方向，所述生物填料单元中依次设有生物绳类填料和土工布类填料。
在本发明一些实施方式中，按水体的流动方向，土工布类填料位于生物填料单元后部，优选水体的后10～15%的部分。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中，位于水体中的生物绳类填料的体积与生物填料区水体总体积之比≥75%。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中，生物绳类填料均匀地分布于生物填料单元的水体中。
在本发明一些实施方式中，所述生物绳类填料的材质为聚丙烯和/或维尼纶，所述土工布类填料的材质为无纺土工布。
在本发明一些实施方式中，所述生物绳类填料的外径为80～120mm。
在本发明一些实施方式中，所述生物绳类填料的比表面积为1.6～2.4m2/m。
在本发明一些实施方式中，按水体的流动方向，土工布类填料的截留面积相对水体横截面的比例≥75%。
在本发明一些实施方式中，所述土工布类填料的规格≥400g/m2，厚度≥3mm，等效孔径0.07～0.2mm。
在本发明一些实施方式中，通过引入气水混合物保持生物填料单元中水体的含氧量和/或吹落生物填料上老化的生物膜，所述气水混合物为待处理水体与气体混合所形成的混合物。
在本发明一些实施方式中，在生物填料单元的底部引入气水混合物。
在本发明一些实施方式中，所述气水混合物中的气泡粒径≤200nm。
在本发明一些实施方式中，所述气水混合物中的溶解氧含量≥12mg/L。
在本发明一些实施方式中，所述气水混合物的流量为≥1(m3·h-1)/(m3单位生物填料单元区体积)。
在本发明一些实施方式中，所述生物膜老化具体指生物膜的活性下降50%以上，优选为下降60%以上，更优选为下降70%以上，更优选为下降80%以上。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物区的水力停留时间为≥36h。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物区的水深为0.1～0.5m。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物区中种植有挺水植物，所述挺水植物选自芦苇、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物的种植密度为≥6株/m2，每株挺水植物株高≥40cm。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物区的水力停留时间为≥24h。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物区的水深为1.3～2.3m。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物区中种植有沉水植物，所述沉水植物选自苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、眼子菜、伊乐藻、菹草中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物的种植密度为≥10丛/m2，每丛≥10株，每株长度≥15cm。
在本发明一些实施方式中，自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股中，总有机碳的含量≥40mg/L。
在本发明一些实施方式中，自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股中，泥所提供的有机碳的含量为≥15mg/g。
在本发明一些实施方式中，自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股中，沉水植物所提供的有机碳的含量为≥85mg/g。
在本发明一些实施方式中，自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股被回流至生物填料单元的底部。
在本发明一些实施方式中，至少部分的沉水植物区中的沉水植物和/或水体和/或泥自沉水植物区的底部作为碳源被回流至生物填料单元。
在本发明一些实施方式中，自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股还经受破碎处理。
在本发明一些实施方式中，自沉水植物区被回流至生物填料单元的流股的流量为≥0.5(m3·h-1)/(m3单位生物填料单元区体积)。
本发明第二方面提供一种湿地处理型水处理系统，包括：
用于对待处理水体进行生物膜处理的生物填料单元，所述生物填料单元中设有生物填料;
用于对经受生物膜处理后的水体进行湿地净化处理的湿地单元，所述湿地单元按水体的流动方向依次包括挺水植物区和沉水植物区;
所述生物填料单元与湿地单元之间通过生物填料单元出水管道流体连通，所述生物填料单元与湿地单元之间还通过回流管道流体连通。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中水力停留时间为≥3h。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元的水深为1.0～2.0m。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料选自生物绳类填料和/或土工布类填料。
在本发明一些实施方式中，按水体的流动方向，所述生物填料单元中依次设有生物绳类填料和土工布类填料。
在本发明一些实施方式中，按水体的流动方向，土工布类填料位于生物填料单元后部，优选水体的后10～15%的部分。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中，位于水体中的生物绳类填料的体积与生物填料区水体总体积之比≥75%。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中，生物绳类填料均匀地分布于生物填料单元的水体中。
在本发明一些实施方式中，所述生物绳类填料的材质为聚丙烯和/或维尼纶，所述土工布类填料的材质为无纺土工布。
在本发明一些实施方式中，所述生物绳类填料的外径为80～120mm。
在本发明一些实施方式中，所述生物绳类填料的比表面积为1.6～2.4m2/m。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元中设有用于放置生物填料的生物填料框架。
在本发明一些实施方式中，按水体的流动方向，土工布类填料的截留面积相对水体横截面的比例≥75%。
在本发明一些实施方式中，所述土工布类填料的规格≥400g/m2，厚度≥3mm，等效孔径0.07～0.2mm。
在本发明一些实施方式中，所述生物填料单元与气水混合物发生装置流体连通，所述气水混合物发生装置包括气水混合物发生器，所述气水混合物发生装置的流体出口优选位于生物填料单元的底部，气水混合物发生装置流体出水孔均匀分布于生物填料单元中。
在本发明一些实施方式中，所述气水混合物发生装置所产生的气水混合物中的气泡粒径≤200nm。
在本发明一些实施方式中，所述气水混合物发生装置所产生的气水混合物中的溶解氧含量≥12mg/L。
在本发明一些实施方式中，所述气水混合物发生装置所产生的气水混合物的流量为≥1(m3·h-1)/(m3单位生物填料单元区体积)。
在本发明一些实施方式中，还包括待处理水体存储单元，所述待处理水体存储单元与生物填料单元之间通过生物填料单元入水管道流体连通，所述待处理水体存储单元与气水混合物发生装置之间还通过气水混合物输送管道流体连通。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物区的水力停留时间为≥36h。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物区的水深为0.1～0.5m。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物区中种植有挺水植物，所述挺水植物选自芦苇、香蒲、菖蒲、再力花、水葱、茭草中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述挺水植物的种植密度为≥6株/m2，每株挺水植物株高≥40cm。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物区的水力停留时间为≥24h。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物区的水深为1.3～2.3m。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物区中种植有沉水植物，所述沉水植物选自苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、眼子菜、伊乐藻、菹草中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述沉水植物的种植密度为≥10丛/m2，每丛≥10株，每株长度≥15cm。
在本发明一些实施方式中，回流管道的入口位于沉水植物区的底部。
在本发明一些实施方式中，回流管道的出口位于生物填料单元的底部，回流管道出水孔通常均匀分布于物填料单元中。
在本发明一些实施方式中，所述回流管道上还设有破碎处理装置。
在本发明一些实施方式中，回流管道的流量为≥0.5(m3·h-1)/(m3单位生物填料单元区体积)。
本发明第三方面提供一种湿地处理型水处理方法，使用所述湿地处理型水处理系统对待处理水体进行处理。