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黑臭河水治理中碳纤维填料生物膜技术研究

文档作者：余恒孙安民文档来源：宁波立升环保工程有限公司		更新日期： 2026年05月24日	点击数：
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上一篇：黑臭水体污染现状及治理方法探讨

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里
， ■'’ 臭河水治理中碳纤维填料生物膜技术研究
余恒孙安民
(宁波立升环保：[程有限公司 浙江宁波3 1 5000)
1导言
近年来，由于社会的飞速进步，城市河道水环境受到人们Et
常生活排放污水的影响，河水黑臭现象时常发生，河道生态环境
遭到破坏⋯，为此研究一种高效、生态、广谱、持续的快速削减河水
各种污染物的生物技术，恢复河道生态系统，才可以更好地促进
社会发展和生态环境建设。所以，找到科学合理有效的治理方法，
进而消除此类环境问题已经迫在眉睫。
2碳纤维填料生物膜技术分析
河水中特别河道底部本身含有大量的微生物，组成了一个天
然的生态系统。碳纤维填料生物膜技术则是对河流生态系统中的
微生物治理过程的一种强化处理，将河水中的各种物生物激活，
固定附着在碳纤维填料』 形成同定的高效生物膜系统。该生物膜
包含好氧菌、厌氧菌和大量的原生动物，主要是利用这些微生物
产生各种生物酶和生物絮粘剂，通过吸附截留、络合沉降、消化降
解等生物化学的途径去除污染物，营造了健康的水环境。伴随微
生物群落的发展、水质的改善，其他的水生生物逐步丰满和多样
化，各种微生物和其他水生动植物之间相互作用并构建生物链，
形成良性平衡的水生态系统⋯13。
其中该技术中碳纤维填料采用高分子中心绳和超细纤维丝
条制成。该填料具有巨大的微生物附着表面积，可以为微生物提
供8000m2／m 以上的生存空间，远远高于现有其他微生物载体。有
极强的抗老化性，使用寿命在l5年以上；填料上超细纤维之间具
有很多微细的孔隙，形成毛细管构造，该填料具有高吸水性和极强
的吸附能力，更有利于微生物的负载增殖。总结起来具备以下j
点功能：
2．1促使其大量繁殖的功能
碳纤维填料由于其Fi大的接触面积和亲和材质、惰性及化学
处理、多层精密及水体浮力精密计算的编制，赋予其能够为污染
水体中微生物、原生动物、后生动物提供了优势生存与大量繁殖
的栖息地，大大提高生物菌群量及消化与转换水中污染物速率。
2．2具有强大的生物过滤作用
碳纤维生物活性填料的加工制作特点，赋予它使用生物工程
化机理和精确的水生基质来培育大量微生物种群，并对水体中污
染物具有精确有效的吸附、生物降解作用，在水体中它具有天然
的生物过滤作用。
2．3具有同步脱氮除磷功能
由于具有强大的立体空间功能性及伸缩性，不但能实现平面
上的厌氧区、好氧区、兼氧区，而且能够在立面上、立体空问微观
上实现不同区域，大大提高了其具有同步脱氮除磷功能。
3实验部分
本文以河道底泥中培养驯化的活性污泥固定到碳纤维生物填
料上，探索该系统对黑臭河水中各污染物的去除能力和系统运行
特性，以期为该技术在黑臭河水治理养护中提供一定参考依据。
3．1实验准备
3．1．1微生物菌种
微生物菌种主要采用污水处理』一污泥浓缩池中的污泥浓缩液。
3．1．2实验装置
实验装置如图1所示。
图1 碳纤维填料生物膜装置示意图
3．2实验原水
取污染河道原水，原水黑臭，不断有气泡溢出，实测溶解氧为
零，原水水质见表1。
表1 黑臭河水原水水质
3．3实验方法
4组水箱分别装入2t黑臭河水。其中将l#水箱作为对照组；2#、
4#水箱内只放碳纤维填料生物膜系统；3#水箱放人碳纤维填料生物
膜系统，并安装微孔曝气装置。同时为了模拟在河道中的实际运行状
况，每天对l#，2#，3#水箱进行换水，4#水箱不换水。换水量为30IY
天，占水箱容积的6％。实验开始前10天不进行换水，主要进行活性
污泥中微生物菌种的培养和驯
化，系统实验周期为30天。
4结果与讨论
4．1黑臭河水CO1)cr处理效果
由图2可知：除了1#水箱
外，其它三个水箱CODer的浓
度是先上升，然后又开始下降
直到平稳。从结果可以看出3#
《资源节约与环保》2016年第3期
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图2 水样中CO1)含量的变化
水箱CODcr浓度下降幅度最大且下降速度最快：第1 0天监测数
据为21mg／L，之后20来天一直稳定在21mg／L左右波动；2≠}、4#
水箱CODcr浓度为18 mg／L 41mg／L。对照组1#水箱CODcr浓度
为59 mg／L～79mg／L，均高于其余3个水箱的CODcr浓度。在第
30天3#水箱的CODcr监测浓度委22．85mg／L，符合国标《地表水
环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ类水的要求。另外2#、4#水
箱分别降至29．98、33．09mg／L，也满足V类水的要求。从下图可看
出该系统对黑臭河道中CODcr去除效果明显。其中3#水箱的去
除速度和去除率相对于其它水箱均为最佳，表明该系统在曝气条
件下效果最佳。
4．2黑臭河水中浊度处理效果
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图3 水样浊度的变化
图3中，除了1#水箱
外，其它三个水箱浊度也是
跟COD变化趋势一样，浊度
先上升然后又开始下降直到
平稳。同时从结果可以看出
3#水箱的浊度下降幅度最
大且下降速度最快。3#水箱
从第11天开始，水体基本能
清澈见底，2#水箱从第17
天开始透明度也提高很多，水体清澈，但效果略差于3#水箱。实
验到第20天，2#、3}}水箱透明度很高，基本处于清澈见底状态，浊
度监测接近3NUT，4}}水箱在第25天浊度监测值为1 0NUT。可看
出2#、3#和4}}三个水箱的浊度均低于1#水箱。结果表明系统对
河道水质的净化起到一定的作用。其中3#水箱处理效果最佳，表
明系统在微孔曝气的辅助作用下效果最佳。
4．3黑臭河水中NH厂N处理效果
图4 水样NH 一N含量的变化4#水箱NH，一N浓度分别为
0．219mg／L，O．201mg／L，均达到Ⅱ类水的要求。
1#水箱在实验第30天，NH广N浓度也降至0．5mg／L。主要原
因为是由于水箱是露天放置，1#水箱受光照面积最大，光照时间
也相对长些，有利于水箱中藻类生长，从而通过光合作用吸收了
河水中的氮[41，所以NH3一N浓度也相应降低。
4．4碳纤维填料生物膜系统对黑臭河水中总磷的处理效果
．．．_l】· t+ l3 II4 1#水箱TP下降的主要原
图5 水样TP含量的变化 因与该水箱氨氮下降的原因
一样，主要由于1样水箱受光照的影响，水箱中藻类生生成过程中
通过光合作用吸收了河水中的磷f4I，所以总磷浓度也相应下降。
4．5系统对黑臭河水的各污染物净化效果
从上面碳纤维填料生物膜系统对黑臭河水中各种主要污染
物的降解分析来看，从实验第10天后，3#水箱系统已经到达了一
定的净化效果，水质明显得到改善，但其余3个水箱水质指标仍
在变化。在实验进行到第l8天后，4个水箱水样水质通过监测科
看出基本均处于稳定状态，水质变化相对较少，因此选用第18天
所测数据计算去除率，结果见表2。
表2 黑臭河水污染物去除率
5实验结论
从上面的实验过程和实验监测结果分析可知：(1)实验结束
时，放置了碳纤维填料生物膜系统的2}}、3≠}和4#这三个水箱的
水质都比对照组1#水箱中的各污染物浓度要低，各污染物都得
到了较高的去除率，说明纤维填料生物膜系统对黑臭河水的治理
养护效果较好；(2)从实验结果可看出，3#水箱CODcr浓度降至
21mg／L，达到Ⅳ类水的要求，NH 一N浓度降至0．2mg／L，达到Ⅱ类
水的要求，总磷降至0．214mg／L，达到Ⅳ类水的要求，特别COD降
解率达到75．79％，NH 一N的降解率达到98．66％，说明辅助曝气
增氧设备的3#水箱比单纯放置碳纤维填料生物膜系统的2#和
4#水箱对污染物的降解速度更快，降解率更高。3、在以后黑臭河
水质量养护的过程中，碳纤维填料生物膜系统应配置微孔曝气系
统进行辅助治理，效果才最佳。
6在河道中实际应用
宁波市江东区一条河道全长约210m，平均宽度10m，水质治
理面积2292mz。周边均为住宅小区，水质为劣V类，长期处于黑
臭状态，严重影响周边居民生活。该河道自2015年9月共投入8
台碳纤维生物模块，并配合河道布置的曝气系统，经过长达3个
月的水质治理养护，通过第三方水质监测单位监测情况来看，主
要指标均达到Iv类水标准，甚至部分指标达到III以上，如氨氮
基本维持在1．0mg／L左右。因此可见，该技术在河水治理中具备很
好的效果，在河水治理净化领域具备很好推广意义。
参考文献
[1】郝桂玉，黄民生，徐亚同．生物修复原理及其在黑臭水体治理中
的应用[J]净水技术，2004，23(2)：39—41．
【21赵健亚周为琴，郭玉华．有效微生物的组成特性及其应用【J1．饲
料博览，2004(1 1)：7—9．
【3]魏薇，曹文平．生物膜技术在生物一生态修复技术治理污染水体
中的研究[J]．节水灌溉，2013(1 1)：39—43．
[4]罗加，李祥林，石玉洁．应用藻类防治河水黑臭的试验研究[J]_江
苏环境科技，1997(2)：2-5．
作者简介
余恒(1982一)，男，湖北蕲春人，本科，工程师。主要研究方
向：环境工程。
《资源节约与环保》2016年第3期
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