南京市生态环境保护科学研究院 江苏南京 210013
摘要：目前，有大量需要临时水处理的场所，但是，目前的水处理普遍采用刚性外壳，存在造价高、实施周期长、不方便存放等缺点。本生化反应器采用柔性材料作为反应器外壁，使用硝化菌种和硅藻土作为反应器的内容物，并通过曝气系统、管道系统连接成为一个整体水处理系统。通过使用该系统，力图解决临时水处理的难题。
关键词：临时水处理、生化反应器、养殖水处理、硝化
引言
目前对于养殖水的处理，普遍采用直接排入河道或入湖的方法，这样的方法只是将污染转移，并没有真正地解决水污染；也有在养殖塘旁修建固定式水污染治理设施的处理方法。
但是这些方法均存在要不不能从根本上去除水污染，要不投资费用高，建成后大部分时间都停止使用，这对于低收益的养殖项目来说是无法承受的。
因此，寻求一种低成本、便于储存、便于运输、便于安装、便于临时使用、便于的处理设备具有较大的现实意义。
1工艺路线
我们在南京市溧水区选择了一块螃蟹养殖塘作为实例进行研究，在该养殖塘中，使用了一种新型生化反应器。该工程化项目由水体循环系统、曝气增氧系统、连续滤层生化反应器等单元组成。
2水体循环系统
该系统用管道将整个养殖塘中的水体进行循环，管道出水经气提进入用集水袋，集水袋内的水则经泵提升进入连续滤层生化反应器，反应器出水经曝气后进入养殖塘。
3曝气增氧系统
3.1 曝气设备
对于曝气设备的选择，可以选择的有罗茨风机、回转式风机、曝气射流泵、涡流风机等曝气方式。其中，涡流风机和微孔曝气机用于养殖水体的增氧具有以下优点：
（1）节能、安全。与传统增氧方法相比，达到同样效果，可以节电40%～60%；在主机功率相同的情况下，增氧能力是叶轮式曝气机的1-2倍。
（2）改善养殖水体生态环境。涡流曝气增氧可向水体中产生足够的气泡流，充足的气流与大面积的水面接触，能保证水体底部的溶解氧上升，加速水体底部沉积的有机物和亚硝酸盐等有害物质的氧化分解，并能把有害有毒气体带出水面，从而改善和稳定水质，为水产生物创造适宜的生长环境，可减少病害的发生。
（3）可显提高养殖密度。涡流风机和微孔曝气增氧为静态的水体增氧，使整个经过处理的水体均得到有效的处理，溶解氧充足，提高了水体各层空间养殖对象的活动能力，增加食欲，缩短养殖周期，为增加水体生物负载创造了条件。
（4）使用方便。
基于涡流风机的以上优点，本项目研究后决定采用涡流风机，功率为0.37Kw。
3.2气泡分散设备
气泡分散设备的种类很多，按照外形分，包括盘式微孔曝气设备、管式曝气设备；按照曝气表面材质分，可分为橡胶膜片式曝气设备、石英砂式曝气设备。其中微孔管式曝气器具有如下优点：
微孔管式曝气器的气体扩散胶板是由优质合成橡胶制成的，橡胶膜片扩散出来的气泡直径小，气液界面面积大，因此具有较高的优质速率，充氧效率高，这样与其他现行曝气装置相比，可以大大节省电耗，降低污水处理的运行成本。
本项目采取在反应器外的布袋中进行曝气，经曝气充氧后的出水进入反应器进行处理。经反应器处理后的出水则进入养殖塘中。在反应器排入养殖塘中处设置微孔曝气管进行进一步的充氧，以免经处理后的出水溶解氧浓度过低，影响水产的生存环境。
4连续滤层生化反应器
该反应器由柔性材料制成，直径为6米，高度为1.50米，配置有穿孔布水管、穿孔出水管、硅藻土填料层。
4.1进出水系统
本项目采取穿孔布水管,布水主管为外径75mm塑料管，支管为外径32mm的塑料管，孔直径为10mm，每孔服务面积为0.23平方米，总孔数量为124个，穿孔流速控制为1.10m/s，进水方式采取潜水泵间歇进水方式，即进水2分钟，停水8分钟；
出水系统：通过顶部设置5mm的出水孔，孔速控制在1m/s，总孔数量为124个，顶部出水全部集中至PVC出水管排出。
进水系统控制方式采用间歇开启和停止水泵的方式，开启3分钟，停止12分钟的运行模式。
4.2填料层选择
本项目的可以添加填料有多种选择，包括粉末活性炭、粉末硅藻土、聚氨酯泡沫块等，以下重点介绍硅藻土的特性及在水处理中的应用。
⑴硅藻土的特性及其改性
硅藻土是古代单细胞低等植物硅藻的遗体堆积后, 经过初步成岩作用而形成的一种具有多孔性的生物硅质岩。它的主要化学成分是无定性的SiO2, 并含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO 和有机质等，其由硅藻的壁壳组成, 壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔。这种独特的微孔结构, 赋于它许多优良的性能：空隙率高、比表面积大、比重小、吸附性强、耐磨、耐酸、热导性低、隔热阻燃、保温隔音等, 被广泛地应用于饮食、建材、化工、橡胶、石化、医药、冶金、涂料、机械、能源、油漆、水处理等行业中。尤其是硅藻土吸附性强, 能吸附等于自身质量1.5—4倍的水和1.1—1.5倍的油分。它的电位为负, 绝对值大, 吸附正电荷能力强。因此对污水有极好的净化效果。对于采用吸附塔净化装置, 除吸附作用外, 还有筛分作用和深度效应。在污水处理领域, 我们关心的也主要是硅藻土的表面性质、精度及孔系结构等。
⑵硅藻土活性污泥水处理技术的原理
硅藻土用于污水处理时的工艺设备对其处理效果也有很大的影响。而对于一般污水的处理, 由于污水中含有大量的有机物和微生物, 通过在进水中充氧，并均匀不至于反应器底部，会在反应器底部形成的活性污泥悬浮层而达到去除有机物的作用。主要是因为污泥悬浮层有筛虑作用, 可截留絮体颗粒; 悬浮层中没达到其饱和状态的硅藻土, 还可进一步吸附絮凝未絮凝的胶体和水中的溶解态污染物, 使硅藻土的潜能大到最大限度的发挥。
基于硅藻土具有以上优点，因此，本项目投加200目的硅藻土微粒作为填料，投加量为24公斤，在悬浮状态下，将在反应器底部500~700mm的区域形成1500~2000mg/L的硅藻土悬浮层。通过硅藻土微粒上生长微生物膜，生长有微生物膜的硅藻土微粒进水时底部水流的冲击下会形成流化床，在停止进水时会下沉，这样对刚刚进入反应器的水会形成向下不断压缩的连续过滤层，从而实现高效地吸附降解进水中的污染物。
4.3菌种
考虑到该项目水体中氨氮作为典型的污染物，因此，本项目选择硝化菌种作为接种菌。
根据本项目工艺要求，决定投加硝化菌作为接种菌用以达到去除水中氨氮、COD等污染物。硝化菌干粉的投加量为6公斤，投加后将在反应器底部形成1500~2000mg/L的硝化菌浓度，后期经过调试，硝化菌将会逐渐增值至一个稳定的数值，进水菌种浓度将会逐渐提高，处理效果得到进一步显现。
5使用情况介绍
本项目经过现场运行，COD、氨氮、溶解氧等水质指标在经过系统处理1~2小时的时间即可提高1个等级，比如从地表水三类水提高到二类水，实现良好的环境效益。
在现场水处理完成之后，我们课题组在1天的时间就拆除了所有的设施，直径6米、高度为1.50米、使用总体积为42立方米的反应器最终存放占用的面积不到1立方米，大大方便了运输和存放。
6 结论
因此，本项目中新型生化反应器系统的使用，可以满足养殖水处理的需要，大大方便了需要临时水处理的场所，该新型反应器可以为其他类似场所提供较为可靠、方便和有效的临时水处理系统。