技术领域
[0001] 利用蚯蚓去除水体中藻类的方法,涉及一种水体除藻方法。具体采用蚯蚓
生物滤池处理水体中的藻类。技术背景
[0002] 经过多年发展,目前已有多种除藻技术应用于实践。现有的除藻技术主要分为机械除藻技术、化学除藻技术和生物学除藻技术。
[0003] 机械除藻技术是利用
微生物过滤、
声波、各种射线、紫外线、
电子线、
电场、气浮等物理学方法,对藻类进行灭杀或抑制技术。如国内有用高频电子工业磁化设备、电子处理器等设备用于水体藻类的控制和灭杀。物理处理设备相对简单、维护操作简单、寿命长、运行
费用较低、对环境不产生污染,但缺点是能耗高,设备购置和运行成本大。 [0004] 化学除藻技术是目前国内外使用最多、也是最为成熟的杀藻技术。因其发展史较长,技术相对比较完善。这类技术是利用化学药剂对藻类进行杀除。目前已合成和筛选出的杀藻剂有:松香胺类、三连氮衍生物、
有机酸、
醛、
酮等有机物,
铜盐(
硫酸铜、
氧化铜)、高锰酸
钾、磷的沉淀剂等无机物。其中应用最广泛的是硫酸铜,用
铁盐、
铝盐作增效剂,可以提高硫酸铜的除藻效果。化学法的主要优点是操作简便,一次性使用成本低,缺点是对环境产生污染。
[0005] 生物除藻技术是利用藻类的捕食者如
原生动物、藻类生长的抑制物如藻类病原菌或者是利用微生物的氧化分解作用来杀灭藻类。使用这些生物控藻,不会像营养盐控制和“生物操纵”那样对湖泊
生态系统产生根本的改变,但是其缺点是只适合在水华发生初期使用,短期内能控制藻类生物量或者阻止藻类大量繁殖,而对于已富营养化水体却处理效果不佳。
[0006] 许多
水处理的传统工艺也被用于藻类的去除,如
移动床生物膜反应器、陶粒生物滤池、臭氧-生物活性
碳工艺、扬水曝气/生物
接触氧化工艺等,这些工艺和反应器的除藻机理多依赖于以下几种作用:生物膜的
吸附、附着,微生物的氧化分解,填料的生物絮凝与机械截留,原生动物的捕食,脱落生物膜的生物絮凝、 沉淀。属于机械除藻与生物除藻相结合的范畴。这些工艺具有不产生二次污染,在藻类数量较少时能达到很好的去除效果的有点,但其缺点是对于藻类大量增殖的水体,使用这些工艺易引起反应器堵塞、处理效果差的缺点。
[0007] 蚯蚓生物滤池(VBF)最早是由法国农业科学院士
土壤动物生态学家于1995年设计而成,最早用于
污水处理,它是在普通生物滤池的
基础上引入包含有特定蚯蚓种类的有机分解处理层。由于蚯蚓具有吞食有机物质,提高土壤通透性(透水,通气)和与微生物协同作用促进有机物质的降解等生态学功能,因此,可以提高滤料的
空隙率,促进污水中有机质的降解,并清除滤池中可能出现的堵塞现象,从而提高滤池的处理能
力和处理效率。蚯蚓过滤分解层的引入,不仅提高了污水中有机污染物的分解处理效率,而且还克服了普通生物滤池运行中容易堵塞这一严重的缺点。
[0008] 经对
现有技术的文献检索发现,已有用蚯蚓生物滤池来处理污水和
污泥的技术,如中国
专利申请号2001/00115433.8,专利名称为:生活污水的微生物-蚯蚓生态滤池水处理系统,该专利自述为:采用符合生态学组成食物链联结的微生物-蚯蚓生态滤池,在相同面积负荷下整个污水处理系统比现有技术简化,并且产生了更好的环境效应和处理效果。中国专利号200810042365.5,专利名称为:利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法则是蚯蚓生物滤池用于污泥处理技术的代表。本
发明是利用蚯蚓对藻类及生物膜的
摄食特性来除藻的。目前尚未有蚯蚓生物滤池应用于藻类去除方面的报道或消息。 发明内容
[0009] 本发明的目的是提供一种工艺简单,处理成本低廉,能直接处理水体中的藻类的处理方法,经过本发明后的景观水体出水中藻类取得了很好的去除效果。
[0010] 生态学认为系统食物链越长,
能量损失就越多,可用于生物体合成的能量就越少。本发明采用现代生态设计理念,延长和扩展了普通生物滤池的微生物代谢链,在生物滤池中引入赤子爱胜蚓,通过人工强化生态系统富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种自然调控作用,在蚯蚓和微生物的协同作用下,通过控制进水条件,使得出水的藻类浓度大大降低。在此系统中,微生物在滤料颗粒表面形成生物膜,对藻类进行氧化分解作用,而滤床中的蚯蚓既可以藻类为食料,同时又吞食生物膜,利用自身丰富的消化酶系统将藻类迅速分解,转
化成自身和其他生物量易于利用的营养物质及少量的
排泄物,达到对藻类进行去除的效果。
[0011] 具体实施步骤如下:
[0012] 第一步,藻类预处理
[0013] 将含藻类水体闲置2-3日,至水中藻类呈现腐烂的状态,以增强蚯蚓对藻类的适8
口性;控制含藻水体的藻
密度在10 个/L以内。
[0014] 第二步,搭建生物滤池和接种蚯蚓
[0015] 将传统生物滤池作为蚯蚓生物滤池,该滤池分为布水区、填料区和排水区三个部分。布水区内设有布水器连续布水。填料区分一层:为3-5mm小陶粒,在装填陶粒同时,将11
蚯蚓均匀接种在陶粒中,滤池投加的蚯蚓为赤子爱胜蚓,滤池初始投加蚯蚓是按10 个藻/(kg蚯蚓·d)进行,每条蚯蚓重约0.3g;填料区
底板开孔,孔洞分布均匀,孔径为2mm,含藻水体流经填料区后通过孔洞出流,进入滤池下方的
沉淀池。
[0016] 第三步,对蚯蚓生物滤池进行驯化
[0017] 根据出水水质情况,进水水力负荷可由2m3/(m2滤料·d)逐步提升到5m3/(m2滤料·d),将水
泵入第二步构建的蚯蚓生物滤池,30-40天之后观察滤池周围蚯蚓逃逸情况,蚯蚓逃逸现象消失说明蚯蚓已适应滤池环境及所给食料。
[0018] 第四步,用蚯蚓生物滤池处理水体中的藻类
[0019] 蚯蚓生物滤池驯化结束之后,将第一步进行预处理的含藻类水体用
蠕动泵连续对蚯蚓生物滤池布水,藻类在蚯蚓作用下被消化。对出水进行测定,藻类叶绿素a去除率为60%-80%。
[0020] 本发明的优点如下:
[0021] 1.由于蚯蚓生物滤池中引进了蚯蚓,延长和扩展了滤池中原有的微生物代谢链,与滤池中的微生物协同作用促进藻类的降解,通过水力负荷等的控制,快速达到高藻类去除率的效果。因此具有工艺流程简单,处理效果明显的特点。
[0022] 2.与现有的机械除藻技术相比,设备投资与运行费用低、运行管理要求低;与化学除藻技术相比,具有不产生二次污染的优点;与生物除藻技术相比,具有对高藻类浓度的水体处理效果良好的优点。
[0023] 3、由于蚯蚓在滤池内的活动,使得滤料之间的孔隙不容易被藻类残留物堵 塞,因此蚯蚓生物滤池能长期连续地工作。
[0024] 4.主要耗电设备仅为进水
提升泵,充分发挥蚯蚓等人工生态系统富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种自然调控作用,因此与机械除藻工艺相比,有能量转换率和资源利用率高,可大幅度节省能耗等优点。
[0025] 5.产生的蚓粪是一种营养丰富的团粒结构,是优良的
土壤改良剂。 [0026]
附图说明
[0028] 具体实施方式
[0030] 请参阅图1。第一步,藻类预处理。将含藻类水体闲置2天,至水体中藻类呈现腐8
烂状态,以增强蚯蚓对藻类的适口性。控制含藻水体的藻密度在10 个/L以内。 [0031] 第二步,搭建蚯蚓生物滤池和接种蚯蚓。进同济大学三好坞景观水体,测得水体
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叶绿素浓度为40μg/L水左右,VSS为19mg/L左右。进水流量为0.16m/d。蚯蚓生物滤池采用敞口的圆柱状滤池,可形成自然通
风。滤池直径30cm,总高度为40cm,顶部10cm为布水区,布水区内设有传统的布水器,进行连续布水,布水区下方为填料区,有效高度为30cm,采用直径为3-5mm的小陶粒,可增大藻类截留面积。所选陶粒为江西省全兴化工填料有限公司生产,是
页岩轻质球形陶粒,材质轻,硬度大,耐风化,耐水蚀,且其表面粗糙,微孔结构丰富,
比表面积大、吸附能力强,适合微生物生长,其物理、化学性质均适用于该滤池。滤池投加的蚯蚓为赤子爱胜蚓,正蚓科,爱胜蚓属,俗称红蚯蚓,属于粪蚯蚓类,个体较小,体长
40-150mm,体宽3-5mm,体节80-110节。体色多样,有红、紫、暗红、淡红色等,多为紫红色。滤池初始投加蚯蚓约200条。蚯蚓生物滤池底部为排水区,滤池隔板上开孔,孔洞分布均匀,孔径为2mm,含藻水体流经填料区后经孔洞流出,进入滤池下方的沉淀池。
[0032] 第三步,蚯蚓生物滤池启动和驯化。初始运行的一个月时间为驯化期,根据出水水3 2 3 2
质情况,进水水力负荷由2m/(m 滤料·d)提升到5m/(m 滤料·d),将水逐步泵入第二步构建的蚯蚓生物滤池,30-40天之后观察滤池周围蚯蚓逃逸情况,蚯蚓逃逸现象消失说明蚯蚓已适应滤池环境及所给食料,反应器连续布水, 所测叶绿素去除率为60%-80%。 [0033] 第四步,用蚯蚓生物滤池处理水体中的藻类。将第一步进行预处理的含藻类水体用蠕动泵连续对蚯蚓生物滤池布水,藻类在蚯蚓作用下被消化。对出水进行测定,藻类叶绿素a去除率为60%-80%。