KOT应用于黑臭水体生态修复技术说明_图文

1、KOT 生物技术应用于河道湖泊生态修复技术说明目 录第一篇 KOT生物处理技术研制报告 . 2 1前言 . 2 2KOT 生物处理系统概述 . 2 3KOT 生物处理系统的特点 . 2 4KOT 微生物的生理 . 44.1 KOT微生物的化学组成 . . 4 4.2 KOT微生物的酶 . . 4 4.3 KOT微生物的营养 . . 5 4.4 KOT微生物的产能代谢和呼吸作用 . 6 4.5 KOT微生物的生产繁殖 . . 64.6 KOT微生物的生存因子 . . 75KOT 生物处理系统降解污染物的机理 . 8 5.1 污染物在 KOT 微生物体内的生物转运 . 9 5.2 污染物在 KOT

2、 微生物体内的生物转化 . 9 5.3 KOT微生物共代谢作用降解污染物的原理 . 9 5.4 KOT微生物的代谢活性对污染物降解速度的影响 . 10 5.5 KOT微生物降解动力学 . . 10 5.6 污染物降解过程与降解动力学的拟合性 . 115.7 有机物的可生物降解性 . . 126KOT 生物处理系统降解污染物的过程 . 13 6.1 KOT微生物对大分子有机物的降解 . 13 6.2 常规有机物的生物降解 . . 14 6.3 抑制和消除有机酸、 H 2S 、 NH 3-N . . 14 6.4 生物脱氮 . . 156.5 生物除磷 . . 157KOT 生物处理技术的应用 .

3、 16第二篇 KOT生物技术应用于黑臭河道生态修复技术说明 . 171前言 . 17 2城市黑臭河道的常规处理方法 . 17 3KOT 生物技术应用于黑臭河道的治理 . 18 3.1 KOT技术应用在黑臭河道治理中的优势 . 18 3.2 KOT黑河道生态修复技术曝气充氧原理 . 183.3 底泥的生态修复 . . 194KOT 技术生态修复黑臭河道具体实施方式 . 20 5KOT 技术生物修复黑臭河道的工程案例 . 21 5.1 上海长浜黑臭河道生态修复项目 . 21 5.2 无锡张周桥黑臭河道生态修复项目 . 25 5.3上海浦东黑臭河道生态修复项目 . 31 5.4昆山城北黑臭河道生态修

4、复项目 . 34 5.5上海虹桥机场围场河黑臭河道 生态修复项目 . 39 5.6上海胜利河黑臭河道生态治理项目 . 40 5.7上海朱家浜黑臭河道生态治理项目 . 40第三篇 KOT技术应用于湖体生态修复技术说明 . 41 1技术背景 . 41 2湖体治理常规技术介绍 . 41 3KOT 湖体生态修复技术的优点 . 42 4KOT 湖体生态修复技术的工艺流程 . 444.1 工艺流程 . . 444.2 工艺流程说明 . . 455KOT 湖体生态修复技术的工程实例 . 45 5.1苏州西园湖体生物修复项目 . . 45 5.2天津李港监狱湖体生态修复项目 . 47附件 . 48第一篇 KO

5、T生物处理技术研制报告1 前言由于科学技术的飞跃进步, 使工业、 交通和城市获得重大发展, 创造了前所 未有的物质文明, 使地球表面的环境发生了巨大变化; 同时, 亦产生了日益尖锐 的环境问题, 其中以生态平衡遭到破坏所带来的影响最为严重。 本公司聚集众多 生物科技专家,通过多年的潜心研究,开发了高效的水污染生物处理技术 KOT 生物处理技术,该技术获得多项国家专利。 KOT 将生物处理技术推向 了更高的里程碑,让地球水资源永续利用,使我们远离环境污染问题的困扰。2 KOT生物处理系统概述KOT 生物处理技术是一种生物强化技术(bio-augmentation ,它是采用从大 自然中筛选的多种

6、类优势微生物种群, 并经过定向驯化培育后用之于污染物的降 解的一种高效的污染物生物降解技术。 KOT 生物处理技术源自大自然的启示, 利 用大自然中原本存在的具有特定降解功能的微生物来降解污染物。 KOT 微生物具 有很强的环境适应性, 处理系统能长期自我维持, 并保持稳定。 KOT 微生物种群 可有效地将有机污染物分解为二氧化碳和水等稳定性物质,并彻底消除恶臭。3 KOT生物处理系统的特点KOT 生物处理技术是一种生物强化技术(bio-augmentation ,采用从大自 然中筛选的多种类优势微生物种群, 并经过定向驯化培育, 用之于污染物降解的 一种高效的污染物生物降解技术。 KOT 生

7、物处理技术应用的范围广泛,其特有的 污水处理器构造及生物培养器获得了多项国家专利。专利号分别为: ZL 00 1 32483.7 ZL 2005 2 0144718.4ZL 02 2 92031.5 ZL 2005 2 0144717.XZL02 2 92030.7 ZL 2005 2 0144719.9KOT 生物处理技术具有以下特点:1. 采用了特殊的多种属环境微生物菌群, 污染物分解彻底, 处理过程中无剩 余污泥产生,防止了二次污染,降低了处理成本。2. 处理过程环保、卫生、安全,不易产生硫化氢、氨氮等臭味。3.KOT 系统具有很强的脱氮、除磷效果。4.KOT 系统可模块化设计,多处理单

8、元并联组合,建设费用低,机电设备较 少,噪音低。5.KOT 生物处理系统运行管理方便,操作过程及维护简单,系统运行稳定。 4 KOT微生物的生理4.1 KOT微生物的化学组成KOT 微生物从外界环境中不断地摄取营养物质,经过一系列的生物化学反 应,转变成细胞组分,同时产生废物并排泄到体外。 KOT 微生物体质量的 70% 90%为水分,其余 10%30%为干物质,干物质由有机物和无机物组成,有机物 占干物质质量的 90%97%,包括蛋白质、核酸、糖类和脂类。无机物占干物质 质量的 3%10%,包括 P 、 S 、 K 、 Na 、 Ca 、 Mg 、 Fe 、 Cl 和微量元素 Cu 、 Mn

9、 、 Zn 、 B 、 Mo 、 Co 、 Ni 等。 C 、 H 、 O 、 N 是所有生物体的有机元素。糖类和脂类 由 C 、 H 、 O 组成,蛋白质由 C 、 H 、 O 、 N 、 S 组成,核酸由 C 、 H 、 O 、 N 、 P 组成。4.2 KOT微生物的酶KOT 微生物的代谢需要在酶的参与下才能正常进行。酶是在 KOT 微生物体 内合成的,催化生物化学反应的,并传递电子、原子和化学基团的催化剂。它同 时也是一种蛋白质。酶蛋白由 20中氨基酸组成的。 组成酶蛋白的氨基酸按一定的排列顺序由肽键 (-CO-NH-连接而成,两条多肽链之间或一条多肽链卷曲后相邻的基团之间以 氢键(C

10、=O H-N 、盐键(-NH 3+-OOC- 、酯键(R-CO-O-R 、疏水键、 范德华力及金属键等相连接而成。 酶蛋白与底物结合, 并起催化作用的小部分氨 基酸微区是酶的活性中心。构成活性中心的微区或处在同一条肽链的不同部位, 或处在不同肽链上; 在多肽键盘曲成一定空间构型时, 它们按一定的位置靠近在 一起,形成特定的酶活性中心。KOT 生物酶作为一种催化剂能加速生物化学反应的速度, 缩短反应达到平 衡的时间, 但不改变反应的平衡点。 KOT 微生物可以合成不同的酶, 每一种酶的 催化作用具有专一性。 一种酶只作用于一种物质或一类物质, 或催化一种或一类 化学反应, 产生一定的产物。 KO

11、T 微生物酶的催化作用条件温和, 只需要在常温、 常压和近中性的水溶液中就可催化反应的进行。 酶的催化效率极高, 它能降低反 应物所需的活化能。不同 KOT 生物酶的浓度下,酶的促反映速度有很大的差别,如图 1-1: 反 应 速 度 (v 底物浓度(S 图1-1 不同酶浓度下底物浓度和反应速度的关系由上图可以看出, 在底物浓度相同的条件下, 酶促反应速度与酶的初始浓度 成正比。 KOT 酶的初始浓度越大,其酶促反应速度就越快。4.3 KOT微生物的营养KOT 微生物需要的营养物质有水、 碳素营养源、 氮素营养源、 无机盐及生长 因子。 水是微生物的组分, 又是微生物代谢过程必不可少的溶剂。 它

12、有助于营养 物质的溶解和吸收,保证细胞内、外各种生物化学反应在溶液中正常进行。碳源的主要作用是构成微生物细胞的含碳物质和供给 KOT 微生物生长、 繁殖 及运动所需的能量。 从简单的无机碳化合物到复杂的有机碳化合物, 都可作为碳 源。 KOT 微生物细胞中的碳素含量相当高,占干物质质量的 50%左右。可见,微 生物对碳素的需求量最大。氮源有 N 2、 NH 3、尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、 硝酸钠、 氨基酸和蛋白质等。 氮源的作用是提供微生物合成蛋白质的原料。 无机 盐的生理功能包括:1、构成细胞组分; 2、构成酶的组分和维持酶的活性; 3、 调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等; 4、供

13、给自氧微生物的能源。 KOT 微生物所需要的无机盐有磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐。这些无 机盐中含有钾、钠、钙、镁、铁等元素,其中,微生物对磷和硫的需求量最大。 此外,微生物还需要锌、锰、铜等微量元素。4.4 KOT微生物的产能代谢和呼吸作用KOT 微生物进行生长繁殖、 合成细胞组分及维持生命活动所需的能量要依赖 产能代谢提供。 KOT 微生物呼吸作用的本质是氧化与还原统一过程, 这过程中有 能量的产生和能量的转移。 KOT 微生物呼吸作用有三种方式:发酵、 好氧呼吸及 无氧呼吸。 这三者都是氧化还原反应, 即在化学反应中一种物质失去电子被氧化, 另一种物质得到电子被还原。 KOT

14、 微生物的产能代谢是通过上述三种氧化还原反 应来实现的, KOT 微生物从中获得生命活动所需要的能量。在 KOT 微生物的呼吸过程中,底物的氧化分解产生能量;同时, KOT 微生 物将能量用于细胞组分的合成。在这两者之间存在能量的转移中心 ATP ,它 在发酵、好氧呼吸及无氧呼吸中生成的。 ATP 含高能磷酸键(PO 4 ,它水解释 放出高能键,每一个高能键含 31.4KJ 的能量。 ATP 只是一种短期的储能物质,若 要长期储能,还需要转换形式。 KOT 微生物的能量释放、 ATP 的生成都是通过呼 吸作用实现的。4.5 KOT微生物的生产繁殖KOT 微生物在适宜的环境条件下, 不断吸收营养

15、物质, 按照自己的方式进行 新陈代谢。正常情况下,同化作用大于异化作用,微生物的细胞不断迅速增长。 当单细胞个体生长到一定程度时, 由一个亲代细胞分裂为两个大小、 形状与亲代 细胞相似的子代细胞, 使个体数目增加。 KOT 微生物质量的变化只反映了细菌分 裂的数目, 质量则包括细菌个数增加和每个菌体细胞物质的增长。 KOT 菌群内各 细菌的生长的速率不一, 每一种细菌都有各自的生长曲线, 但曲线的形状基本相 同。 KOT 微生物的生长繁殖期可细分为 6个时期:停滞期(适应期 、加速期、对 数期、减速期、静止期及衰亡期。由于加速期和减速期历时都很短,可把加速期 并入停滞期,把减速期并入静止期。因

16、此, KOT 微生物的生长繁殖可粗分为 4个 时期,如图 4-2所示。 处于停滞期的 KOT 微生物细胞特征如下:在停滞期初期,一部分细菌适应 环境,而另一部分死亡,细菌总数下降。到停滞期末期,细菌的细胞物质增加, 菌体体积增大, 其长轴的增长速度特别快。 处于这一时期的细胞代谢活力强, 细 胞中 RNA 含量高、嗜碱性强,对不良环境条件比较敏感,其呼吸速度、核酸及 蛋白质的合成速度接近对数期细胞,并开始细胞分裂。继停滞期的末期, 细菌的生长速度增至最大, 细菌数量以几何级数增加。 当 细菌总数与时间的关系在坐标系中成直线关系时, 细菌即进入对数期。 对数期的 细 胞 个 数 按 几 何 级

17、数 增 加 :12481632 , 即 20212223242n 。处于对数期的细菌生长繁殖迅速, 消耗了大量的营养物质, 致使一定容积的 培养基浓度降低, KOT 微生物即进入了静止期。静止期的 KOT 微生物数量达到 最大值, 并恒定一段时间, 新生的 KOT 微生物数和死亡的微生物数相当。 到此阶 段的初期, KOT 微生物的培养即结束。4.6 KOT微生物的生存因子KOT 微生物除了需要营养外,还需要合适的环境生存因子,例如温度、 pH 、 氧气、渗透压、氧化还原电位等。温度是 KOT 微生物的重要生存因子。 在适宜的温度范围内, 温度每升高 10, 酶促反应速度将提高 12倍, KO

18、T 微生物的代谢速率和生长速度均可相应提高。适宜的培养温度使微生物以最快的生长速率生长。微生物的生命活动、物质代谢与 PH 有密切的关系。 KOT 生物处理系统的 pH 值宜在 6.58.5左右,较低的 pH 值会导致 KOT 微生物分泌的粘性物质减少,微生 物的吸附性能降低,处理效果下降。KOT 微生物对氧化还原电位(Eh 有一定的要求,一般要求氧化还原电位 在 +600mV-250mV 。氧化还原电位受氧分压的影响:;氧分压高,氧化还原电 位高;氧分压低,氧化还原电位低。在培养 KOT 微生物过程中,由于微生物生长 繁殖消耗了大量的氧气, 分解有机物产生氢气, 使氧化还原电位降低, 在微生

19、物 生长的对数生长期中下降到最低点。环境中的 pH 对氧化还原电位也有影响, pH 低时,氧化还原电位低; PH 高时,氧化还原电位高。KOT 微生物需要氧作为呼吸的最终电子受体, 并参与部分物质合成, 同时又 能抵抗在利用氧的过程中所产生有毒物质,如过氧化氢(H 2O 2 、过氧化物和羟 自由基(OH· 。 KOT 微生物体内有相应的过氧化氢酶,过氧化氢酶和超氧化歧 化物酶分解上述物质,使自身不致中毒。KOT 微生物在不同的渗透压的溶液中呈不同的反应, 在等渗溶液中 (如浓度 为 58.5g/l的 NaCl 溶液 KOT 微生物生长得很好; 在低渗溶液中 (如浓度为 0.1g/l的

20、 NaCl 溶液 ,溶液中的水分子大量渗入微生物体内,使微生物细胞发生膨胀; 在高渗溶液中(如浓度为 200g/l的 NaCl 溶液 , KOT 微生物体内水分子大量渗到 体外,使细胞发生质壁分离。5 KOT生物处理系统降解污染物的机理KOT 微生物对环境中的污染物有强大的降解与转化能力,主要因为 KOT 微 生物的以下特点:个体微小、比表面积比较大,成为巨大的营养物质接触面,所 以 KOT 微生物有惊人的活性。 KOT 微生物菌群包含不同的营养类型、理化性状 的种属 , 它们的代谢活动,对环境中形形色色的物质的降解转化,起着至关重要 的作用。 巨大的比表面积, 使微生物对生存条件的变化具有极

21、强的敏感性; 又由 于微生物繁殖快, 数量多, 可在短时间内产生大量变异的后代。 对进入环境的 “ 新 ” 污染物, KOT 微生物可通过基因突变,改变原来的代谢类型而适应并降解 “ 新 ” 污染物。5.1 污染物在 KOT 微生物体内的生物转运KOT 微生物个体微小, 比表面积比较大, 当大的比表面积和环境接触, 成为 巨大的营养物质接触面。 KOT 微生物的生物膜由脂质分子和蛋白质分子组成。 脂 分子主要是磷脂类, 其亲水的磷酸部分和碱基部分向着膜的内外表面, 疏水的脂 肪酸部分向着膜的中心。 蛋白质分子镶嵌在脂质分子层内, 疏水性氨基酸多在膜 内, 亲水性氨基酸则露在膜外。 接触到 KO

22、T 微生物的环境污染物通过生物膜的生 物运转作用透过生物膜进入微生物体内, 生物转运作用主要分为三种形式:被动 转运、 特殊转运、 胞饮作用。 被动转运是污染物由生物膜浓度高的一侧进入浓度 低的一侧或通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程; 特殊转运依靠 KOT 微生物的 代谢能量使污染物从生物膜浓度低的一侧向浓度高的一侧转运; 胞饮作用是利用 生物膜具有的可塑性和流动性把污染物包围从而进入微生物体内。 KOT 微生物体 外还会合成一种胞外酶, 可以将大分子有机物水解, 变成小分子有机物以利于转 运。5.2 污染物在 KOT 微生物体内的生物转化进入 KOT 微生物体内的污染物在生物酶的作用下会发

23、生一系列代谢变化过 程。 KOT 微生物能合成各种降解酶,酶具有专一性,又有诱导性。微生物可灵活 地改变其代谢和调控途径, 同时产生不同类型的酶, 以适应不同的环境, 将转运 进入体内的污染物降解转化。 生物转化分为两个连续的作用过程:在第一个过程 中, 污染物在有关酶的的催化下经由氧化、 还原或水解反应改变化学结构, 形成 某些活性基团(如 -OH 、 -SH 、 -COOH 、 -NH 2等或进一步让这些活性基团暴露; 在第二个过程中, 一级代谢物在另外一些酶系统的催化下通过上述活性基团与微 生物体内的某些化合物结合,转化为对环境无害的简单化合物。5.3 KOT微生物共代谢作用降解污染物的

24、原理KOT 微生物在可用作碳源和能源的基质上生长时, 会伴随着一种非生长基质 的不完全转化, 这就是 KOT 微生物的共代谢作用。 共代谢微生物不能从非生长基 质的转化作用中获得能量、碳源和其它营养。微生物在利用生长基质 A 时,同时非生长基质B 也伴随着发生氧化或其它反应,这是由于B 与A 有类似的化学结构,而微生物降解生长基质A 的初始酶E 1的专一性不高,在将A 降解为C 的同时,将B 转化为D 。但接着攻击降解产物的酶E 2,则具有较高专一性,不会把D 当作C 继续转化。所以,在纯培养情况下,共代谢只是一种截止式转化,局部转化的产物会聚集起来。在自然环境下,这种转化可以为其它种类的微生

25、物所进行的共代谢对某种物质的降解铺平道路,其代谢产物可以继续降解。因此,若KOT 微生物不能依靠某种有机污染物生长,并不一定意味着这种污染物就是难以生物降解与转化的。因为在合适的底物和环境条件时,该污染物就可通过共代谢作用而降解。一种酶或KOT 微生物的共代谢产物,也可以成为另一种酶或微生物的共代谢底物。微生物的共代谢作用对于难降解污染物的彻底分解起着重要的作用。5.4 KOT 微生物的代谢活性对污染物降解速度的影响污染物的量(m g /L K O T 微生物的量(个/m l 时间图1-2 KOT微生物的活性与有机物降解速率的关系KOT 微生物本身的代谢活性是其对物质降解与转化的最主要的因素。

26、在生长速度最快的对数期,代谢最旺盛,活性最强。以污染物为唯一的碳源或主要碳源作降解试验,以时间为横坐标,微生物和污染物量为纵坐标,可得到两条基本对应的双曲线(见图1-2,显示KOT 微生物经迟缓期进入对数生长期,污染物相应由迟缓期进入迅速降解区。同样的道理,在自然环境中可存留几天或几周的有机物,在KOT 生物菌群的环境中几个小时就被降解。5.5 KOT 微生物降解动力学KOT 微生物对污染物的降解速度与污染物浓度、生物量等因素之间有直接的关系,在理想状态下,降解速度和污染物浓度的关系如下:V=dc-=Kc ndt从上式可以看出,降解速度V与污染物浓度成正比;式中c为污染物浓度;K 为速度常数,

27、它是单位浓度的反应速度,又称反应比率;n为反应级数。本数学模型主要用于KOT微生物的污水处理。反应级数大于1,当n=1时,以上模型就简化为:V=dc-=Kcdt此即一级反应方程。它表示,反应速度与有机物物浓度c成正比。5.6 污染物降解过程与降解动力学的拟合性在封闭式系统投加KOT微生物的初期,KOT微生物经适应过程而污染物降解的反应速度不同(如图5-2曲线1所示。起初,微生物要经历一个对基质(污染物的适应过程,这期间,污染物浓度基本保持不变,KOT微生物处于迟缓期。而后,参与降解的KOT微生物增殖,降解速度渐增,这与KOT微生物的数量成正比,也与微生物适应化合物之后引起的降解率增加成正比。当

28、KOT微生物进入对数生长期,化合物的浓度逐渐下降。随后,KOT微生物增殖减慢,此时若不再补充有机污染物,KOT微生物就会停止增殖直至有机污染物被耗净;至于降解速度,先是不再增加,而后随剩余有机污染物浓度的降低而降低,此即进入了一级反应阶段。若反应速度发生改变,反应级数将介于零级和一级之间,其值根据化合物浓度而定。如果在经历第一次适应降解过程后,接着第二次投加同一种有机污染物,底物浓度就会迅速增加而无迟缓期。C 160有机物浓度200401008031C tDED 1E 1B 2A 图1-3 KOT微生物对有机化合物的降解曲线微生物通过共代谢而致化合物降解的反应速度不同(如图1-3曲线2:对于未

29、被微生物优先选作能源的有机污染物,通常靠共代谢反应降解。这个反应过程没有迟缓期,降解速度从高浓度下的零级反应速度转为低浓度下的一级反应速度。如图1-3,曲线1为微生物经适应过程降解化合物:AB 迟缓期;BC 富集期;CD 转化为一级反应速度;DE 从一级降解速度到化合物完全降解。曲线2为通过共代谢降解:C 1D 1转化为一级降解速度;D 1E 1从一级降解速度到有机污染物完全被降解。曲线3为第二次投加同一化合物后的快速降解。5.7 有机物的可生物降解性KOT 微生物可以通过生命活动来改变污染物的化学结构,但由于特性和化学结构的不同,污染物最终被KOT 微生物降解的程度不同。为定量了解有机污染物

30、的生物可降解性,可采用适当的方法预先测定KOT 微生物在某种有机污染物被降解过程中的代谢强度,以确定所必须采取的处理方法和有关运行参数。通过测定KOT 微生物的对该污染物的耗氧曲线的方法可以评价这种污染物的可降解性能。当KOT 微生物处于内源呼吸时,利用的底物是微生物自身的细胞物质,其呼吸速度是恒定的,耗氧量与时间呈直线关系,这称为内呼吸线。当供给KOT 微生物外源有机物时,耗氧量随时间变化是一条特性曲线,称生化呼吸线。把不同的有机污染物的生化呼吸线与内呼吸线加以比较时,可能出现如图1-4所示的三种情况:如1所示,生化呼吸线位于内呼吸线之上,说明该有机物或废水可以被KOT 微生物氧化分解。两条

31、呼吸线之间的距离越大。该有机物或废水的生物降解性能越好。如2所示,生化呼吸线与内呼吸线基本重合,表明该有机污染物不能被KOT 微生物降解,但对微生物的生命活动无抑制作用。如3所示,生化呼吸线位于内呼吸线下,说明该有机物对KOT 微生物产生了抑制作用,生化呼吸线越接近横坐标,则抑制作用越大。6 KOT 生物处理系统降解污染物的过程6.1 KOT 微生物对大分子有机物的降解 多糖类的生物降解多糖类是由10个以上单糖残基,以配糖体方式连接起来的高分子缩聚物,如纤维素、淀粉、半纤维等。它们被微生物分解时,首先都由相应的细胞外酶系统把它们水解成单体,然后由细胞内酶再进一步降解。纤维素是由3002500个

32、葡萄糖分子组成的高分子缩聚物,它的降解是在产纤维素酶的KOT 微生物作用下,被分解成二糖或单糖。淀粉可以作为KOT 微生物的碳源和能源,KOT 微生物可以产生的淀粉酶,使淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖,再进入细胞内被微生物分解利用。 脂类的生物降解脂肪类的生物降解途径如下:时间(h 时间(h 时间(h 生化呼吸线内呼吸线耗氧量(m g /g 生化呼吸线耗氧量(m g /g 内呼吸线耗氧量(m g /g 生化呼吸线内呼吸线 图1-4 KOT微生物生化呼吸和内呼吸比较脂肪+H 2O 脂肪酸甘油+高级脂肪酸甘油能被KOT 微生物利用作为碳源和能源,脂肪酸则通过氧化,分解成多个乙酸,最终彻底氧化成CO 2

33、。6.2 常规有机物的生物降解222R O CO H O +好氧菌(生物好氧氧化2222OR R RCOOH CO H O +兼氧菌好氧菌(生物水解+生物好氧氧化242R R RCOOH CH H O +兼氧菌(生物厌氧消化 6.3 抑制和消除有机酸、H 2S 、NH 3-N 有机酸的消除兼氧菌降解有机污染物产生的有机酸快速被好氧菌和厌氧菌分解,使系统无有机酸异味产生。 NH 3-N 的消除有机酸经氨化菌氨化成NH 4+,经硝化菌氧化成亚硝酸盐及硝酸盐,再经反硝化菌在厌氧条件下进行脱氮。223423H ONO R H NHNH N NO -+-氨化菌 硫化物的消除KOT 系统中的硫化物可以被微

34、生物以三种方式氧化:第一种方式是以硫杆菌为代表的硫化细菌进行的氧化。硫杆菌属于好氧微生物,为专性或兼性自养细菌,它们主要氧化硫化物、单质硫或硫代硫酸盐为硫酸或硫酸盐,其氧化过程为:S 0 硫化物(H 2S 、HS -S 0 SO 32- SO 42-第二种方式是以丝状硫细菌进行的氧化。以硫细菌、发硫菌为代表的丝状硫细菌可将H 2S 氧化成单质硫,积累在细胞中。当需要时,细胞可氧化其自身体内贮存的硫并获得能量,其氧化过程为:硫化物(2H S 、HS -丝状硫细菌0S 丝状硫细菌24SO - 第三种方式是由光合硫细菌进行的氧化。光合细菌中的绿硫细菌和红硫细菌能把H 2S 氧化成单质硫,红硫细菌能把

35、H 2S 进一步氧化成硫酸盐,其氧化过程为:222222H S CO CH H O S +绿硫细菌红硫细菌 6.4 生物脱氮生物脱氮分为硝化和反硝化两个反应过程。生物硝化作用是化能自氧型的硝化细菌将氨态氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过程,这一过程需要在好氧环境下完成。生物反硝化作用是异养型的反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气的过程,这一过程需要在缺氧环境和碳源充足的条件下完成。硝化反应和反硝化反应的过程为:硝化反应:224232NH O NO H H O +-+硝化细菌 反硝化反应:65537633222NO CH OH CO N H O OH +-+反硝化菌在KOT 系统中,缺氧和好氧环境同时存在,

36、硝化和反硝化反复进行,由此强化了生物脱氧作用,与传统生物处理相比,脱氮效率显著提高。 6.5 生物除磷KOT 生物反应器中,沙雷氏菌等磷细菌可卵化有机磷,硝化细菌等细菌能把不溶性的磷酸盐转化为可溶性的磷酸盐。在多种微生物的协同作用下,磷酸盐可被还原为磷化氢而逸出,其作用过程为:矿化作用磷酸盐(沉积吸附于载体内微生物有机磷化物厌氧 R +PH 3+CO 2 磷酸盐磷化作用PH 37 KOT 生物处理技术的应用KOT 作为一种先进的生物处理技术,有广泛的应用,具体的应用有: 城市黑臭河道的生态修复; 小区生活污水处理及中水回用工程; 景观湖体的生态修复; 污水的深度处理及回用工程; 水资源循环利用

37、工程; 化粪池粪便污水及城市粪便消纳站处理工程; 各类食品、屠宰、酿造、畜产、水产等工业废水处理工程; 医院污水处理工程; 垃圾渗滤液处理工程。第二篇KOT生物技术应用于黑臭河道生态修复技术说明1 前言传统的城市黑臭河道的治理方法大多采用绿化、驳岸、配水、截污、清淤、换水、甚至底质硬化、明渠覆盖等工程手段,未重视底泥和水体生物修复及河道生态系统的建立,出现边治边黑,边黑边治,河岸绿树成荫,河水黑臭依然的窘境,黑臭河道已成为许多城市迫在眉睫的难题。2 城市黑臭河道的常规处理方法城市黑臭河道的治理方法,大致可归结为物理法、化学法以及生物法,目前主要以物理法为主。一般河道的底泥比较厚,且底泥中含有大

38、量的污染物,如有机质、氮、磷等。城市河道大多为开放式,河水主要的污染源有两类,一为排入河道的污水,另一类是从底泥释放到河水的污染物。常规的治理河道的方法是清淤和截污,清淤的办法是利用河道的闸门或人工做围堰,将河道两端封闭,再将河水抽干后采用机械的方法将淤泥清理干净;截污是将排入河道的污染源截流处理。清淤包括机械或人工挖泥的方法,前者只能作为简易的辅助手段,根本不能从根本上解决问题,而且耗费大量人力物力,效果甚微。机械挖泥法虽然能使局部环境短期内得到改善,但这种方法难以全部彻底清除底泥的,而只挖去部分底泥对水质不会发生任何变化,因为剩余的底泥仍会向水中释放污染物,而且会造成短期内污染物浓度增高的

39、现象,直至达成新的溶解与释放平衡,水质没有任何改善。城市黑臭河道的常规处理方法有三方面缺点:河道清淤的工程量大,周期长、工程成本高;河道截污管理的难度大,短期内无法实施;水质改善后难以保持,由于开放式河道难以杜绝控制污染物排入,治理一段时间后,河道又逐渐黑臭,并逐渐形成新的污染底泥。3 KOT生物技术应用于黑臭河道的治理3.1 KOT技术应用在黑臭河道治理中的优势与常规的黑臭河道治理技术相比,采用KOT生物技术治理城市黑臭河道有以下优势:1、短时间内即可消除河道的黑臭,效果立竿见影;2、河道不用清淤,多种自然环境微生物可逐渐降解河道淤泥;3、不用截污,经过本方法治理后,河道可以降解沿途受纳的污

40、染物;4、经本方法治理后的河道可逐渐恢复河道固有的自净能力,河道水质不会再次恶化。3.2 KOT黑河道生态修复技术曝气充氧原理溶解氧含量是反映水体污染状态的一个重要指标,污染水体溶解氧浓度的变化过程反映河流的自净过程。溶解氧在河水自净过程中起着非常重要作用,并且水体的自净能力直接与曝气能力有关。河水中的溶解氧主要来源于大气复氧和水生植物的光合作用,其中大气复氧是水体溶解氧的主要来源。有机物降解过程中耗氧速率大于大气复氧与水生生物光合作用的复氧速率之和,使溶解氧迅速下降,甚至消耗殆尽而出现无氧状态,有机物的分解便从有氧分解转为厌氧分解。细菌厌氧分解产生的二价硫和铁形成硫化亚铁(FeS,硫化亚铁沉

41、淀造成黑色沉积,并产生臭味,使水生生态系统遭到严重破坏(如图2-1。如果在适当位置向河水中进行人工充氧,加速水体复氧过程,避免出现缺氧状态,提高水体中的KOT好氧微生物活力,使水体污染物质得到净化,从而改善河流水质。 图2-1:溶解氧与污染物浓度及水生生物关系示意图曝气系统能保证水体的好氧环境,提高水体中好氧KOT微生物活性。人工曝气能在河底沉积层形成一个以兼性菌为主的环境,并使沉积物表层具备KOT好氧菌群生长刺激的潜能。在采用曝气生态净化系统的黑臭河道内形成了一种多种KOT微生物和水生动植物共存的复杂生态系统,有细菌、真菌、霉菌、藻类、原生动物、后生动物、底栖动物、水生动植物等。通过物理吸附

42、、生物吸收和生物降解等作用以及种类微生物和水生生物之间功能上的协同作用去除污染物,并形成食物链,达到去除污染物目的;同时,人工曝气还能及时将氧气输送到根区附近,保证水生根区周围的好氧环境,以发挥生态系统的最大净化功能。对黑臭河道进行人工智能曝气,加速水体复氧过程,迅速氧化有机物厌氧降解时产生的H2S及FeS等等致黑臭物质,有效地改善或缓解黑臭现象,并且会形成Fe(OH2沉降,在底泥表层形成一个密实“沉积层”,可防止上层的底泥上浮,并防止底泥中的化学物质进入到水体。3.3 底泥的生态修复水体底泥污染,是世界范围的一个环境问题。就污染底泥来说,目前曾应用过的生物修复工程技术有原位处理、生物通风/曝

43、气和疏浚等。这些方式从理论上都是可行的,并且效率较高,但是在实际实施过程中却会碰到各种问题,大规模的应用和推广比较困难。目前在实际的工程实施中,我司采用加大人工曝气量的做法,这样即可以改变底泥的供氧环境,通过寄宿在底泥里的KOT 微生物逐渐降解底泥,工程实施简单,且运行成本低廉。4 KOT 技术生态修复黑臭河道具体实施方式每个城市黑臭河道的水质、水量、底泥厚度、污染源等情况都不同,所以采用KOT 技术生态修复黑臭河道的实施方式也不同,比较普遍的做法是:在开放式黑臭河道中,在河道一定长度的河段两端分别通过垃圾格栅和土工布隔离设置一个生化缓冲区,形成有利于KOT 微生物生长的环境;通过充氧设备对黑

44、臭河道进行充氧和推流,形成顺流推动的平衡生态;利用KOT 好氧、兼氧、厌氧微生物来降解河道中污染物(如图2-2和图2-3所示,快速消除河道的黑臭;同时利用KOT 微生物的降解作用逐渐减少河道的底泥,以河道底部及驳岸土壤作为具有自净能力的KOT 微生物的宿居载体,使河道内河水恢复自净能力。下游上游格栅土工布曝气机 河道图2-2: KOT 生物处理技术治理黑臭河道流程示意 厌氧区兼氧区好氧区下游上游土工布KO T微生物自然复氧曝气机水底图2-3:KOT 生物处理技术治理黑臭河道原理示意在待处理河道的两端均采用垃圾格栅和土工布隔离设置一个生化缓冲区,其目的为:1、拦截河水中大的悬浮物和漂浮物,城市河

45、道中的垃圾比较多,拦截这些垃圾可以保证处理河段内的设备正常运行;2、缓冲河水对待处理区域的河水水质和水量的冲击负荷;3、在生化缓冲区内设有曝气装置,对河水进行生化预处理,生化缓冲区可为自然环境微生物提供正常的生长环境。河道中的充氧设备还具有推流作用,可以增加河水的流动性和大气复氧的效果,形成一个顺流推动的平衡环境。5 KOT 技术生物修复黑臭河道的工程案例5.1 上海长浜黑臭河道生态修复项目长浜位于上海市宝山区与普陀区的交界处,与苏州河支流桃浦河相连。每天排入长浜的工业废水和未经处理的生活污水约30005000吨, 本项目治理河段长约800米,为长浜与桃浦河相连的下游河道,平均宽度为18米,河底淤泥平均厚度为0.6米。本项目经过长达两年的专家论证,于2005年7月开始项目施工,7月下旬开始系统调试,8月底完成调试工作。9月初通过了上海水务局领导与专家的现场验收。治理前河道状况(一 治理前,河水黑臭现象严重治理前河道状况(二 水体的溶解氧几乎为零,透明度为零,河水中鱼虾绝迹。 投加KOT微生物后数日内,水质即可明显改善,处理区水由黑色变成黄色。水体的臭味开始明显降低。 河水的透明度提高到0.3-0.4