阿克蔓生态基处理技术

阿克蔓生态基处理技术目录1生物膜技术综述 (3)2阿克蔓生态基分类及特点 (5)2.1阿克蔓生态基简介 (5)2.2阿克蔓生态基分类 (5)2.3阿克蔓生态基特点 (8)3设计程序 (8)4运行、维护、管理 (13)3.5工程案例 (14)阿克蔓生态基处理技术1生物膜技术综述生物膜技术是人们长期以来根据自然界中水体自净的现象，农田灌溉时土壤对污染物的净化作用以及有机物的腐败过程，总结、模拟而发展起来的一种污水处理技术。

生物膜技术以天然材料（如卵石、砾石及天然河床等）或人工合成接触材（如塑料、纤维等）为载体，利用在其表面形成的勃液状的生物膜中微生物的氧化分解作用，滤料及生物膜的吸附截流作用和沿水流方向形成的食物链的分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用对污染水体进行净化。

生物膜法净化河流的实质是对天然河流中所发生的生物过程的一种强化，把天然过程变成了天然过程和人工过程的结合体。

它根据天然河床上附着的生物膜的净化作用及过滤作用，人工填充滤料或载体，供细菌栖息繁殖生长，形成生物膜。

当污染的河水经过生物膜时，污水和滤料或载体上附着生长的菌胶团开始接触，菌胶团表面由于细菌和胞外聚合物的作用，絮凝或吸附了水中的有机物，与介质中的有机物浓度形成一种动态的平衡，使菌胶团表面既附有大量的活性细菌，又有较高浓度的有机物，成为细菌繁殖活动的适宜场所。

由于这种有利条件，菌胶团表面的细菌迅速繁殖，很快消耗水中有机物，这时污染河水中的有机物大部分被去除，水质也得到了改善。

生物膜降解污染物质的具体过程主要分为四个阶段：（1）污染物质向生物膜表面扩散；（2）污染物在生物膜内部扩散；（3）微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应；（4）代谢生成物排出生物膜。

生物膜由于固着在滤料或载体上，因此能在其中生长世代时间较长的细菌和较高级的微生物，如硝化菌的繁殖速度要比一般的假单胞菌慢40～50倍，这就使生物膜法在去除有机物的同时具有脱氮除磷的作用，尤其是对受有机物及氨氮污染的河流有明显的净化效果。

另外，在生物膜上还可能大量出现丝状菌、轮虫、线虫等，从而使生物膜净化能力大大增强。

其降解过程可分为三个阶段：（l）接触沉淀；（2）吸附；（3）生物降解。

生物膜技术具有较高的处理效率，它的有机负荷较高，接触停留时间短，占地面积小，投资少。

城市重污染河道普遍存在低透明度，低溶解氧和高有机悬浮物等问题使得传统高等水生动植物恢复技术的应用受到了严重限制，而生物填料却能较好的克服上述难题。

因此，非常适合于城市中小河流及湖泊的直接净化。

目前可采用的方法主要有：人工接触材氧化法、薄层流法、伏流净化法、砾间接触氧化法、生物活性炭净化法和生物廊道等。

日本、韩国及一些欧美国家都有使用生物膜技术对江河大水体修复的工程实例。

位于日本江户川支流坂川古崎净化场，是采用生物膜方法对河道水体进行修复的典型工程。

其原理是利用卵石接触氧化法对水体进行净化。

古崎净化场建在江户川的河滩地下，充分节省了土地，是地下廊道式的治污设施。

水净化场结构十分简单，主体结构是高4.5m，长28m的地下矩形廊道，内部放置直径15～40cm不等的卵石，用水泵将河水泵入栅形进水口，经导水结构后水流均匀平顺流均匀平顺流入甬道。

另外有若干进气管将空气通入廊道内。

净化作用主要由以下三方面组成：（1）接触沉淀作用，污水经过卵石与卵石间的空隙，水中的漂浮物触到卵石即沉淀；（2）吸附作用，由于污染物自身的电子性质，或由于卵石表面生物膜的微生物群产生的粘性吸附作用；（3）氧化分解作用卵石表面形成一种生物膜，生物膜的微生物把污染物作为食物吞噬，然后分解成水和二氧化碳。

从监测结果来看，进入古崎净化场的BOD5为23mg/L、SS为24mg/L，氨为7.6mg/L，经净化后，出水BOD5为5.7mg/L、SS为9.1mg/L、氨为2.2mg/L，水质变化十分明显。

生物膜法多是作为一种异位修复方法应用，其建设运行成本也较高。

近年来研究学者们在治理城市景观水体、富营养化湖泊时，尝试直接向水体投加诸如阿科蔓之类的生物填料进行原位修复，水体的微生物在生物基上生长形成生物膜，通过直接的接触氧化降解河水中的污染物，取得了不错的治理效果。

由于目前河道生物膜技术中阿科蔓应用较普遍，因此，以下着重介绍阿科蔓生态基技术。

2阿克蔓生态基分类及特点2.1阿克蔓生态基简介阿克蔓生态基是一种应用于生态性水处理的高科技材料，由美国梅瑞地安水生科技公司发明，并于1995年推广应用于世界各地的水生态环境修复和水污染防止领域。

2001年由广州阿科蔓生态环境技术有限公司从美国引进应用于水产养殖的第一代生态基产品，开始了生态基技术在国内环保领域的探索。

经过10年研发和应用，生态基技术已取得多项专利，成为一种成熟的生态性水环境综合治理技术，并在微污染治理、河道治理、城镇生活污水处理、农村污水治理、工业废水处理、水产养殖等领域获得应用。

生态基技术实际上是固定化微生物技术的一种，其基本原理为在载体上聚集并繁殖出一定生物量的微生物群落，通过微生物的代谢作用去除污水中的污染物。

其中，阿科蔓生态基作为高效微生物载体，是生态基技术的核心。

阿科蔓生态基是材料学与微生物学的完美结合，是一种由特殊的织物材料制成的新型生物载体，通过独特编织技术和表面处理，使其具有巨大的生物接触表面积、精细的三维表面结构、合适的表面吸附电荷，通过微生物的“自然优选”，发展出生物量巨大、物种丰富、活性极高的土著微生物群落，并通过微生物的代谢作用高效降解污染物。

2.2阿克蔓生态基分类对不同的应用领域，阿科蔓生态基产品分别设计相应的形态和材料特性，形成丰富的产品系列。

根据其材料及安装形式，阿科蔓生态基主要分为SDF型和BDF型两大类。

（1）SDF型阿科蔓生态基图3.2-1 SDF型生态基SDF型生态基主要由上部疏松层和下部密实层组成，其中疏松层有利于藻类生长，密实层有利于菌类生长，也可设计成只有疏松层和密实层。

其下部材料可以切割成条带状，或流出过水缝口，有利于水流的控制。

SDF的上部带有黑色套筒，在安装中可以把尼龙绳穿过套筒，绳子两端固定在岸边或池壁的桩或挂钩上，从而将SDF型生态基悬挂安装在水体或处理池表面（也可分层安装）。

如果跨度较大，在尼龙绳上可安装浮球，保持浮力。

在曝气池中，SDF型生态基可以在下面也设置套筒，避免被气流吹起。

SDF型生态基可以大规模发展菌类的生物量，对污染物的去除效率高，脱膜性能好，适用于处理较高浓度的污水，其主要应用领域包括生活污水、农村污水、畜禽养殖废水、工业废水的处理及水产养殖。

图3.2-2 SDF型生态基的安装（2）BDF型阿科蔓生态基图3.2-3 BDF型生态基BDF型生态基的材料主要由编织层和泡沫层组成。

其中编织层可根据实际需要设置纤维的疏密程度，使其表面形成藻菌共生的微生物体系。

泡沫层位于两层编织层的中间，通过特殊的处理使其与编织层紧密贴合在一起，它可以使BDF 型生态基在水流中保持漂浮状态。

BDF的上部切割成条带状，形成仿生水草形态，有利于生物膜与水流的接触，底部缝制成套筒，其中可以装入砂石重物，使其稳定地放置在水体的底部。

BDF型生态基可以培养物种极丰富的微生物群落，包括菌类、藻类、原生动物和后生动物，可对水体进行深度处理，而且BDF对水体景观的影响很低，因此可以应用于对水质和景观要求较高的水体治理，如微污染水体治理及水质维护、农村面源污染治理及家居水族养殖等。

图3.2-4 BDF型生态基的安装阿克蔓生态基厂家报价：SDF型生态基：90元/m2BDF型生态基：110元/m22.3阿克蔓生态基特点（1）投资、营运成本低采用自然化的建设模式，避免土建工程和大规模设备安装，大幅削减基建投资成本。

同时，对于这种大规模河道的治理，必须最大程度降低能耗、管理等方面费用，否则将产生极高的长期运行费用，带来沉重的经济负担。

在设计负荷条件下，可实现零营运费的目标。

（2）实施、管理简单、见效快设计必须考虑实施的简单性，否则将会导致施工时间变得很长，投资费用也会大大增加。

系统的设计还应该考虑管理、维护的简单性，采用自动化的管理系统。

治理系统的建设在2个月内完成，完成后1个月内见效，并在3 个月内达到治理目标。

（3）不影响河道泄洪对于重要泄洪河道，雨季洪峰水量很大，必须保证河道通畅，水质治理系统绝对不可影响泄洪。

此外，治理系统自身必须能经受大规模洪峰的考验，不被暴雨造成的洪水所破坏。

（4）不影响河道景观对于城区内的河道，水质治理工程应融于自然，不破坏周边环境的景观效果，不可影响水体的观赏性。

（5）分段治理在治理河道中，随着污染物浓度的削减，系统对污染物的去除负荷也随之降低，对配套设备的要求也相应改变。

因此，必须根据河段的特征进行因地制宜的设计，实行分段治理、逐级削减，实现治理效果与建设成本、运行费用的最佳平衡。

3设计程序根据一般河道的特性，相当于利用河道容积作为一个生态基高效泛氧化塘，对进入河道的河水进行处理。

一般可将河道净化与生态修复分为三个治理段。

强化处理段 稳定降解段 深度净化段（6h ） （15h ） （6h ）图3.3-1治理分段示意图阿科蔓用量的计算根据治理目标进行总量计算，然后根据各治理河段污染状况、水文和地理条件进行重点和分散布置。

各河段阿科蔓的布置考虑到该段内水流速等水文条件的影响，计算公式为：0()T Q S S A K q⨯-=⨯其中 A ：阿克蔓用量，m 2K T ：温度的影响因素系数Q ：污水处理规模，m 3/dS 0：进水水质，mg/LS ：目标水质，mg/L q ：阿克蔓对COD Cr 的表面去除负荷，g ·COD Cr /m 2·d河道阿科蔓用量的计算根据治理目标进行总量计算，然后根据各治理河段水文和地理条件进行重点和分散布置。

各河段阿科蔓的布置还应考虑到该段内水流速等水文条件和行船的影响。

（1）强化处理段强化处理段位于治理段前端，通过均匀布置生态基，并配合微孔软管曝气区，对进入治理段的河水进行高效净化。

本段的污染物去除率占总体去除率的60~70%，确保下一治理段的河水黑臭消失和水体的景观效果。

a.布置方式：为避免影响河道泄洪、防止生态基被底泥埋没，阿科蔓生态基平行于水流方向放置，均匀地布置于治理段中。

一般布置在水面下1m 以下，避免影响河道景观及行船。

b.安装方式：生态基底部填装水泥柱，并通过钢筋向下固定在河道底泥中。

d.停留时间：6h 。

e.水体用量比：0.025m 2/m 3。

图3.3-2强化处理段阿克蔓生态基布置平面示意图图3.3-3强化处理段阿克蔓生态基安装示意图1图3.3-4强化处理段阿克蔓生态基安装示意图2图3.3-5阿克蔓生态基安装实景照片c.微孔软管曝气系统如果河道溶解氧含量较高，阿科蔓生态基表面物种丰富的菌类群落可充分利用水中的溶解氧，因此曝气系统无需长期开启或者不用设置。