CN115093033A - 模块化悬浮式生物膜固定床*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化悬浮式生物膜固定床***，为笼式悬浮装置。笼内为流化床层和适配菌群，可与笼外污水相通。笼式悬浮装置中心设置有石墨烯加热区，供冬季补充温度用。笼内填装聚氨酯海绵体为生物膜载体，富集适配菌群，依靠笼内充足的生物酶，促成笼内适配菌、污水中土著微生物共同以载体为基核，形成多种微生物共生的生物膜；只允许生物膜在笼内与污水交互作用，成为生物膜固定床。本发明的模块化笼式悬浮装置，便于在水面安装维修、更换笼内载体和适配菌群，发挥针对性选择适配菌的定向效率，适应改善不同水质指标的需求。本固定床***按需匹配新菌种，为污水池形成新的生物同化能力，提质增效快，节约投资显著。

Description

模块化悬浮式生物膜固定床***

技术领域

本发明涉及的是一种生物膜固定床***，具体涉及一种模块化悬浮式生物膜固定床***。

背景技术

传统污水处理厂工艺造成活性污泥浓度表层低于下层的效能差别。同时又具有生化池溶解氧浓度表层高于下层，光照作用表层大于下层，水力混合表层大于下层等潜力需要开发，为补短挖潜，特别开发旨在利用表层生物光合作用、高水力交换条件、高溶氧本底的生物膜固定床***，同时填补表层活性污泥浓度低的缺板。

现有污水处理厂应用各类膜，均固定于水下，本发明在形式上的唯一差别是设计为笼形，在表层水工作。为了发挥这一悬浮工作状态的增效优势，在选用笼中微生物载体、匹配高效微生物菌剂，特别是可与原有生物膜反应器匹配使用，做到增设定型装置，提高生化池20-30％净化污水效能。目前尚无功能和外观与本发明近似的实施方案。

本发明的中的模块化是指：自顶向下逐层把***划分成若干子***，并成为模块产品的过程。每一个单一装置均具有独立、完整的功能，可按需扩大具有同等功能的装置数量产生规模效应。

悬浮式：装置依靠外力固定于污水池表层，呈悬浮工作状态。

生物膜：多种微生物附着、富集、扩繁并与污水共生互动的膜状生命共同体；

固定床：沿用传统释义：一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。

***：优选适配生物与载体形成高效生物模实体，可水面悬浮、具有固定床功能的反应***。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种模块化悬浮式生物膜固定床***，设计笼式悬浮装置，便于在水面安装维修，更有利于满足不同指标提效要求，充分发挥针对性选择微生物的定向效率，从而达到减少投资的目的；可针对水体己有活性污泥和生物膜优势菌种的现状，匹配新菌种，形成新的生物同化能力，提质增效。特别设计模块式装置，在位置、数量、菌种配置方面均可因地制宜、因水而异。按照精准管理需要，不仅调配位置、数量求得***作用空间平衡，而且备有多类菌种，按需更新，实现生物膜多样性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：模块化悬浮式生物膜固定床***，包括流化床层、石墨烯加热区和适配菌群和笼式悬浮装置，笼式悬浮装置内中心设置有石墨烯加热区，石墨烯加热区***的笼式悬浮装置内为流化床层，流化床层内富集有适配菌群；所述的流化床层中填装聚氨酯海绵体为生物膜载体(承载体)，富集适配菌群，提供适宜的环境、充足的生物酶，促成适配菌、土著微生物扩繁加速，并以载体为基核，形成多种微生物共生的生物膜；只允许生物膜在笼内与污水交互作用，成为生物膜固定床。

作为优选，所述的适配菌群针对水质情况，筛选复配出针对性的适配菌，包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合耐盐菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌、复合硝化菌。

作为优选，所述的笼式悬浮装置(反应笼)安装在水下1-2米深度。

作为优选，所述的生物膜载体采用聚氨酯海绵体，孔径范围5-60ppi。

作为优选，所述的适配菌群的培养步骤为：分析水质--优选菌种--接种---培养---镜检---生化检测---鉴定---移种载体---填充反应笼。

作为优选，所述的生物膜在聚氨酯载体表面能作用下，微生物首先会均匀的占满表面，接着发生微生物之间的连接形成堆积，这样在20℃温度下4小时内便可挂膜，也能吸附水体中的污染物，并直接被微生物降解，且吸附能力可持续存在；最终形成土著微生物富集的生物膜，且在生物酶和适配菌群的作用下，在反应笼内高效除污。

本发明在生化池内曝气自下而上的搅动和水体流动的剪切力下，富集微生物的聚氨酯载体在反应笼内自由的翻动，均匀的分布在反应笼内部，形成流化床，又因固定在反应笼内，整个流出床的床层位置却不变，固形成固定流化床***。

本发明的有益效果：

1、具备MBBR，BFBR所有功能。

2、可实现不停产、不停水、不动土建安装。

3、可根据实际需求进行提质增效，不必因单项问题而大动干戈，被迫全厂整改配套。

4、加入适配菌群和生物酶，不仅用生物酶充分利用土著微生物还加入降解效率更快的适配菌群。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明的适配菌群示意图；

图4为本发明的适配菌挂膜图；

图5为本发明的适配菌群电镜图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：模块化悬浮式生物膜固定床***，包括流化床层1、石墨烯加热区2和适配菌群3和笼式悬浮装置4，笼式悬浮装置4内中心设置有石墨烯加热区2，石墨烯加热区2***的笼式悬浮装置4内为流化床层1，流化床层1内富集有适配菌群3；所述的流化床层1中填装聚氨酯海绵体为生物膜载体(承载体)，富集适配菌群，提供适宜的环境、充足的生物酶，促成适配菌、土著微生物扩繁加速，并以载体为基核，形成多种微生物共生的生物膜；只允许生物膜在笼内与污水交互作用，成为生物膜固定床。

所述的适配菌群3包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合耐盐菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌、复合硝化菌。

本具体实施方式模块化悬浮式生物膜固定床***，基核是模块化固定床(如图1和图2所示)。是指在反应笼中填装聚氨酯海绵体为承载体，富集适配菌群，提供适宜的环境、充足的生物酶，促成适配菌、土著微生物扩繁加速，并以载体为基核，形成多种微生物共生的生物膜。只允许生物膜在笼内与污水交互作用，成为生物膜固定床。

悬浮式生物膜固定床***在克服传统流化床和生物接触氧化法两者缺点的同时，还兼具两者的的优点。即融合“附着相”和“悬浮相”生物两者优势，实现1加1大于2。源于聚氨酯填料既可吸附微生物生长，又因聚氨酯填料可自由翻动，与悬浮态微生物有更多的接触空间。这种微生物附着、悬浮两相共生共长条件适用性强，应用范围广，既可用于有机物去除，也可用于脱氮除磷。

本具体实施方式的生物膜载体——聚氨酯海绵体：

(1)比重接近于水，易于挂膜、不易结团、不易堵塞、耐酸碱、不易腐蚀、损坏率低，在笼内部可以自由翻动；

(2)孔径范围5-60ppi，孔型均匀、美观，开孔率高。比表面积大，其网状结构利于培菌，利于微生物繁殖生存。

(3)独特的孔径和比表面积，适于生物酶和适配菌群富集，成为多种微生物加速繁殖的必要条件；

(4)匹配好氧、缺氧、厌氧等多种微生物，利用载体形成共存共生***，硝化和反硝化可以同步进行，增加对氮和碳的辅助去除作用。

本具体实施方式的适配菌群：针对应用水质进行分析，筛选活性强、反应迅速、功能性强菌种，可浓缩富集在聚氨酯载体上者。这种将高效浓缩微生物集群，通过特殊的方式包裹固定在聚氨酯载体，形成一个超高密度的生物集群，自定义为适配菌群。通过专门的培养设备，接种已定筛选菌种，模拟真实水质条件，使其快速大量繁殖。镜检、生化检测等检验合格后，加入生物酶，将完成富集于亲水性聚氨酯载体放置于装置笼内。步骤为：分析水质--优选菌种--接种---培养---镜检---生化检测---鉴定---移种载体---填充反应笼。

本具体实施方式在聚氨酯载体表面能作用下，微生物首先会均匀的占满表面，接着发生微生物之间的连接形成堆积，这样在一定温度下(20℃左右)便可短时间挂膜(4小时内)，效果明显优于普通产品；另一方面，也能吸附水体中的污染物，并直接被微生物降解，且吸附能力可持续存在。最终形成土著微生物富集的生物膜，且在生物酶和适配菌群的作用下，在反应笼内高效除污。

在生化池内曝气自下而上的搅动和水体流动的剪切力下，富集微生物的聚氨酯载体在反应笼内自由的翻动，均匀的分布在反应笼内部，形成流化床，又因固定在反应笼内，整个流出床的床层位置却不变，固形成固定流化床***。固定流化床的优势如下：

1、兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性。

2、固定在表层，水中溶解氧充足，利于微生物生存、繁殖。

3、适配菌群和生物酶的双重提效，生物膜密集程度高，反应速率快，不易脱落。

4、固定流化床内部提供适宜的温度，充足溶解氧、充分提升土著微生物的处理效率。

本具体实施方式兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性。适配菌群和生物酶的双重提效，生物膜密集程度高，反应速率快，不易脱落。固定流化床内部提供适宜的温度，充足溶解氧，充分提升土著微生物的处理效率，模块化悬浮式，根据场地情况确定安装布局，安装在水下1-2米深度，且安装不停水、不停产、不动土建，极大的简化安装，便携运营。同时可以根据需求定制数量，避免有些污水厂因部分功能提标而被迫大动干戈。

适配菌实施例1：复合除油菌，采用多种除油菌种复合，除油效果远超国内外产品。本产品含有微生物生长所需的营养物质，不用再另外补加营养。主要成分：芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属，营养剂等；有效活菌数35-500亿以上；产品性状：灰褐色固体颗粒。适用范围：对石油及其衍生物等碳氢化合物的污染进行生物修复治理，包括：循环水油污泄露，开放或封闭水域中的原油泄漏污染，土壤、地面及地下水的碳氢化合物污染。在生物修复***中将柴油、汽油、机械油、润滑油等有机物等转变为无毒的二氧化碳和水。使用参数：溶解氧：≥2mg/L，温度：15～45℃，最适28-35℃pH 7-9；盐度：≤15000mg/L。

产品功效：

①降解石油及其衍生物等碳氢化合物。

②原位修复油类污染的水体、土壤、地面、机械表面。

③降解汽油类有机物(GRO)、柴油类有机物(DRO)。

④加强溶剂、涂料、表面活性剂、制药、润滑剂等的生物降解。

⑤抵抗毒性物质(包括碳氢化合物的突然流入和重金属浓度增加)。

⑥消除淤渣、淤泥等，不产生硫化氢，可减除毒性臭气。

储存方法:密封贮存于阴凉、干燥处，远离火源，同时不要与有毒物品一起存放。接触产品后，应用热肥皂水将手彻底洗净，避免吸入或接触眼部。

保质期:12个月。

实施例2：复合聚磷菌，用多种聚磷菌种复合，其抗逆性显著提高，能更好的适应各种不同类型污水。本产品含有微生物生长所需的营养物质，不用再另外补加营养。主要成分：气单胞菌属，假单胞菌属，不动杆菌属，营养剂等；产品性状：灰褐色固体颗粒

适用范围：适用于市政污水处理厂、各种化工废水、印染废水、垃圾渗滤液、食品废水等工业废水处理

使用参数：温度：15～45℃，最适28～35℃pH 7～9；盐度：≤15000mg/L。

产品功效：

①聚磷菌强效提高水体中磷的生化去除效率，促进污水***聚磷菌群的快速建立。

②有效降低水中磷的含量，提高污水***的除磷效率，快速启动，降低污水***除磷的运行成本。

储存方法及保质期同实施例1。

实施例3：复合耐盐菌采用多种耐盐菌种复合，其抗逆性显著提高，能更好的适应各种不同类型污水。含有微生物生长所需的营养物质，不用再另外补加营养。主要成分：气单胞菌属，假单胞菌属，不动杆菌属，营养剂等；有效活菌数35-500亿/克以上；产品性状：灰褐色固体颗粒。

适用范围：石油化工、制药、制革、造纸、印染、食品等高盐废水

使用参数：温度：15～45℃，最适28～35℃pH 7～9；盐度：40000-90000mg/L。

产品功效：适合高盐度污水处理厂生化***使用，属于中度嗜盐菌，在盐度为1％－4％范围内有良好的去除效果。在高盐环境中受到渗透胁迫时通过代谢积累相容性溶质，如谷氨酸、脯氨酸、可溶性糖类、甜菜碱等调节细胞内外的渗透压平衡防止细胞脱水而受损伤。在高盐的环境下同样具有降解芳烃的能力。能够加快厌氧反应器的启动，有效改善生化***对TOC(总有机碳)的去除效果。

储存方法及保质期同实施例1。

实施例4：复合脱氮菌富含多种硝化细菌、反硝化细菌，脱氮效率远超国内外同类产品。由于采用多种菌种复合，其抗逆性显著提高，能更好的适应各种不同类型污水。本产品含有微生物生长所需的营养物质，不用再另外补加营养。主要成分：亚硝化单胞菌属，硝化杆菌属，营养剂等；有效活菌数35-500亿/克以上；产品性状：灰褐色固体颗粒；

适用范围：各类高氨氮废水，如养殖废水、制药废水、石化废水等；

使用参数：溶解氧：≥2mg/L，温度：15～45℃，最适28～35℃pH 7～9；盐度：≤15000mg/L。

产品功效：快速消除水体氨氮和亚硝酸盐，促进污水***硝化菌群的快速建立；

储存方法及保质期同实施例1。

实施例5：复合脱硫菌，采用多种脱硫菌种复合，其抗逆性显著提高，能更好的适应各种不同类型污水。含有微生物生长所需的营养物质，不用再另外补加营养；主要成分：硫杆菌属，假单胞菌属，不动杆菌属，营养剂等；有效活菌数35-500亿/克以上；产品性状：灰褐色固体颗粒

适用范围：适合各种含硫较高的废水，如煤化工废水等；

使用参数：溶解氧：≥2mg/L，温度：15～45℃，最适28～35℃pH 7～9；盐度：≤15000mg/L。

产品功效：对水中的硫化物有很好的去除效果，解除硫化物对污泥的抑制作用，促进污水***脱硫菌群的快速建立，提高出水水质。

储存方法及保质期同实施例1。

实施例6：复合硝化菌，所含有的多种菌剂均从不同污染环境中筛选而来，能有效的强化好养污水处理***，快速去除COD，其COD去除能力显著优于只含有一种微生物的类是产品。由于采用多种菌种复合，其抗逆性显著提高，能更好的适应各种不同类型污水。本产品含有微生物生长所需的营养物质，不用再另外补加营养。主要成分：枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌及营养剂，有效活菌数≥200亿/克；产品性状：灰褐色固体颗粒；

适用范围：各类曝气污水***，如A/O曝气池，接触氧化池等

使用参数：溶解氧：≥2mg/L，温度：15～45℃，最适28～35℃pH6～9；盐度：≤30000mg/L。

产品功效：提高好氧***COD、总氮、氨氮、总磷去除率，快速消除有机污染物；同时有效降低水体氨氮及总磷，提高出水水质。

储存方法及保质期同实施例1。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，包括流化床层(1)、石墨烯加热区(2)和适配菌群(3)和笼式悬浮装置(4)，笼式悬浮装置(4)内中心设置有石墨烯加热区(2)，石墨烯加热区(2)***的笼式悬浮装置(4)内为流化床层(1)，流化床层(1)内富集有适配菌群(3)；所述的流化床层(1)中填装聚氨酯海绵体为生物膜载体，富集适配菌群，提供适宜的环境、充足的生物酶，促成适配菌、土著微生物扩繁加速，并以载体为基核，形成多种微生物共生的生物膜；只允许生物膜在笼内与污水交互作用，成为生物膜固定床。

2.根据权利要求1所述的模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，所述的适配菌群(3) 针对水质情况，筛选复配出针对性的适配菌，包括复合除油菌、复合聚磷菌、复合耐盐菌、复合脱氮菌、复合脱硫菌、复合硝化菌。

3.根据权利要求1所述的模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，所述的笼式悬浮装置(4)安装在水下1-2米深度。

4.根据权利要求1所述的模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，所述的生物膜载体采用聚氨酯海绵体，孔径范围5-60ppi。

5.根据权利要求1所述的模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，所述的适配菌群的培养步骤为：分析水质--优选菌种--接种---培养---镜检---生化检测---鉴定---移种载体---填充反应笼。

6.根据权利要求1所述的模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，所述的生物膜在聚氨酯载体表面能作用下，微生物首先会均匀的占满表面，接着发生微生物之间的连接形成堆积，这样在20℃温度下4小时内便可挂膜，也能吸附水体中的污染物，并直接被微生物降解，且吸附能力可持续存在；最终形成土著微生物富集的生物膜，且在生物酶和适配菌群的作用下，在反应笼内内高效除污。

7.根据权利要求1所述的模块化悬浮式生物膜固定床***，其特征在于，在生化池内曝气自下而上的搅动和水体流动的剪切力下，富集微生物的聚氨酯载体在反应笼内自由的翻动，均匀的分布在反应笼内部，形成流化床，又因固定在反应笼内，整个流出床的床层位置却不变，固形成固定流化床***。

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