1生物碳纖維原位生物修復技術

生物碳纖維原位生物修復技術是在受污染區域直接進行污染水體的原位處理，不需要搬運或輸送污染水體(包括底泥和岸邊受污染的土壤)，直接采用微生物、酶與生物碳纖維為載體的自固定化技術對污染水體就地處理的凈化處理。該技術在保證原有水體功能的同時實現了水質的凈化處理，為被污染的水體提供了一個可靠的、卓有成效的修復方法，具有治理費用低、環境無影響、最大程度降解污染等特點。

2生物碳纖維浮島技術

湖泊、河流等由于面積大等原因，利用一般工業或者生活污水采用的工藝不現實，所以選擇生態浮島工藝，在凈化水質的同時也能起到景觀的效果。其凈化污水的機理為（1）水生植物能吸收污水中的N、P等有機物作為營養物質用于自身的合成；（2）水生植物的發達根系能分泌促進有機物降解的物質；（3）水生植物能遮蔽陽光，能抑制藻類的生長；（4）水生植物發達根系表面附著大量微生物能降解污染物。 但是，由于植物吸收能力有限，再加上根系上微生物量和種類有限等原因，導致這種傳統的浮床工藝處理效果受限。

針對以上不足，圍繞生物碳纖維材料，本中心提出采用人工浮島+生物接觸氧化的組合工藝處理河流、湖泊等微污染水體，將生物碳纖維與植物相結合，形成了生物碳纖維浮島技術，由浮床框體、浮床床體、浮床基質、浮床植物、生物碳纖維材料五個部分組成。

生物碳纖維浮島組合結構

本組合工藝具有以下幾點優點：

（1）生物纖維材料具有高比表面積，吸附性能強，適應微生物生長及高強度等特點，完全解決了傳統的生態浮島存在的問題；

（2）生物纖維材料的性狀與水生植物的根系有很好的相似性，利用水生植物和纖維填料附著的生物膜,強化植物與微生物之間的協同作用，提高微生物對水體的凈化效果；

（3）生物纖維與床體的組合中放置于水中的纖維會受到水的牽引力，使得浮島整體不容易移動，提高浮島的穩定性和牢固性。

基于本中心的生物碳纖維浮島技術，根據水生植物載體材料的差異，本中提出了4種用于污水處理的生物碳纖維浮島組件，它們分別是：

（1）生物碳纖維填料+竹管浮島；

（2）生物碳纖維填料+PVC管浮島；

（3）生物碳纖維填料+聚乙烯泡沫浮島；

（4）生物碳纖維填料+聚苯丙烯浮島。

3生物碳纖維接觸氧化技術

由于生物碳纖維具有高比表面積，強的吸附能力，因此本中心提出將其作為填料用于接觸氧化池內，形成生物碳纖維接觸氧化技術，該技術具有以下優勢：

（1）BOD容積負荷高，污泥生物量大，處理效率較高，而且對進水沖擊負荷的適應力強；

（2）處理時間短。因此在處理水量相同的條件下，所需裝置的設備較小，因而占地面積小；

（3）能夠克服污泥膨脹問題；

（4）有較高的生物濃度。

4生物碳纖維MBR技術

膜生物反應器（MBR）最大的特點便是用膜組件代替傳統工藝中的二沉池進行固液分離以得到澄清的出水。以本中心研發的生物碳纖維雙層平板膜為膜組件，形成了生物碳纖維MBR技術。與傳統活性污泥法相比有以下明顯優勢：

（1）污染物去除率高，出水水質好。

（2）負荷變化適應強，耐沖擊負荷。

（3）污泥排放量小。

（4）工藝流程短，系統設備簡單緊湊，占地省。

（5）易實現自動化控制，維護簡單，節省人力。

（6）系統啟動速度快，水質可以很快達到處理要求。

并且，由于生物碳纖維雙層平板膜的高吸附能力，該技術還具備了降低膜污染速度的優點。

生物碳纖維雙層平板膜組件

5生物碳纖維+膜組件一體化反應器技術

生物碳纖維+膜組件一體化反應器是將生物碳纖維作為填料的接觸氧化池與MBR膜反應器結合處理廢水的反應器，進水先經過生物碳纖維材料的吸附和其表面生物凈化作用之后進入MBR反應器中。活性碳纖維材料對COD的去除率在85%以上，氨氮去除率在60%以上。這種新型研發的一體化反應器技術采用碳纖維這種高吸附能力的材料作為膜組件的預處理，大大減少了膜污染的問題。不僅利用自身的吸附能力凈化水質，而且它表面所形成生物膜能在很大程度上去除COD、氨氮、總磷。該技術具有以下優點：

（1）工藝參數易于控制；

（2）污泥產量低；

（3）設備緊湊，占地面積少；

（4）辮帶式生物纖維這種高吸附能力的材料作為膜組件的預處理。大大減少了膜污染的問題；

（5）辮帶式生物纖維不僅利用自身的吸附能力凈化水質，而且它表面所形成生物膜能在很大程度上去除COD、氨氮、總磷。減少了后續的膜處理所需要的驅動壓力；

（6）維護簡便，膜組件可以實現在線清洗及維護；

（7）污染物去除率高，出水水質好。

生物碳纖維+膜組件一體化反應器

6UASB+生物碳纖維接觸氧化組合反應器

該組合反應器包括升流式厭氧污泥床（UASB）與生物碳纖維結合粗氧化池組合。UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器（包括沉淀區）和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。經過UASB處理后的污水COD的去除率在80%以上，氨氮去除率在50%。再經過生物碳纖維填料的接觸氧化池處理。淹沒在廢水中的填料上長滿生物膜，廢水在與生物膜接觸過程中，水中的有機物均被微生物吸附，氧化分解和轉化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜，隨水流流出。微生物所需要的氧氣來自水中，空氣來自池子底部的布氣裝置，在氣泡上升過程中，一部分氧氣溶解在水里。（北京化工大學）