一种抑制空调冷却水军团菌的装置和方法

摘要

本发明公开了一种抑制空调冷却水军团菌的装置和方法。本发明装置采用特殊的填料技术，并控制暗光条件，构造出有利于硝化菌等好氧有益微生物生长的环境，采用“在线筛选、在线培养有益生物，在线处理水体”的方法，构建微型生态系统，消化水体中的污染物，从根本上消除小球藻类生长的营养基础，抑制藻类生长，破坏军团菌的宿主阿米巴原虫赖以生存的环境，从而达到抑制空调冷却水军团菌生长、水质改善、无害化治理的目的。本发明净化空调冷却水的同时，无污泥、无藻类产生，无化学添加，不造成二次污染。本发明抑制空调冷却水军团菌的装置占地面积小，管理简单，节约能耗，实现了水体就地净化处理、高效处理的目的。

权利要求

1.一种抑制空调冷却水军团菌的装置，包括封闭式的反应池，所述反应池自下至上用密布有孔洞的挡板分割为1#区、2#区和3#区；1#区侧壁设有进水口，3#区侧壁设有出水口，反应池底部设有曝气系统；

所述1#区内设有花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料，2#区内设有花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料，3#区内设有螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料；

所述螺旋条状填料包括成弯曲条状的填料本体，填料本体包括呈连续“S”型的褶皱，所述褶皱的每个褶曲围成供流体进入的半封闭空间；

所述螺纹沟渠球形体包括由若干连续且收缩卷曲的卷边构成的球状本体，所述球状本体从中部向四周放射延伸，所述卷边的表面密布有沟渠；

装置内光线强度低于300lux。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：1#区、2#区和3#区的体积比为3～5：

2～4：1。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：1#区内花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料的体积比为2～4：1：4～7，2#区内花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料的体积比为1：4～6：2～3，3#区内螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料的体积比为6～8：1。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述螺旋条状填料的每个褶曲的内表面及外表面均密布设有沟渠。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：1#区、2#区间挡板的孔径大小为3～5mm；

2#区、3#区间挡板的孔径大小为0.1～1mm。

6.一种抑制空调冷却水军团菌的方法，包括以下步骤：空调冷却水自进水口进入抑制空调冷却水军团菌的装置，开启曝气系统，水体自下而上依次溢流至1#区、2#区和3#区，处理完成后，由出水口排出；

所述抑制空调冷却水军团菌的装置如权利要求1～5任意一项所述。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：控制水流速度，使空调冷却水在装置内停留5～6h。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：开启曝气系统，控制1#区产生的气泡直径为3.0～5.0mm，2#区产生的气泡直径为0.5～1.5mm，3#区产生的气泡直径为0.5～

1.0mm。

说明书

一种抑制空调冷却水军团菌的装置和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种抑制空调冷却水军团菌的装置和方法。

背景技术

[0002] “军团菌”最早是从美国退伍的老战士身上发现的。1976年7月，在美国费城一间旅馆内举行退伍军人会议，期间近200名与会者患上一种前所未见的肺炎和呼吸道感染病，导致29人死亡。病征是全身不适、头痛、恶心呕吐、腹泻、肌肉疼痛、发烧、咳嗽，初时是干咳，其后有灰色或血色的浓痰，病情急促和猛烈，若不及时医治，会死于肺炎及其他并发症。经过几个月的调查，并耗费200万美元，终于发现病原是一种当时尚未被人认识的杆菌，后称为“嗜肺性军团菌”。由于 这种病首次在退伍军人身上发现，因此称为“军团病”。

[0003] 集中空调系统冷却塔水被军团菌污染后，通过空调机入口、门窗和通风管被抽入室内或在冷却塔一定范围（200m内）形成气溶胶，军团菌通过含菌气溶胶方式在空气中播散并被人体吸入导致严重呼吸道感染。据世界卫生组织统计，截至2000年，世界各地因为中央空调造成的“军团菌病”暴发已有30多起，感染2000多人，死亡几百人。5月22日，广东省卫生研究所公布的数据显示，该所对广州市的医院、商场、地铁、宾馆等33处公共场所的中央空调进行检测，结果14家被检出军团菌呈阳性。人体感染上这种病菌后极易引起肺部恶性疾病,这种肺病治疗效果不佳，容易导致死亡。2003年SARS流行时期，国家疾控中心明令禁止开启中央空调，就是这个原因。

[0004] 采用传统处理方式灭杀、抑制军团菌主要存在以下缺点：

[0005] 1、使用氯消毒剂灭杀军团菌虽有一定的效果，但长期投放含氯消毒剂进行消毒处理，药效周期越来越短，微藻类和微生物的抗药性不断增强，药量不断加大，而消毒效果越来越差；

[0006] 2、含氯消毒剂在露天冷却塔的强烈散热作用下极易挥发，难以维持稳定的含量，同时污染的冷却塔的周边环境；

[0007] 3、长期投放消毒剂，会导致管道的严重及管件腐蚀；

[0008] 4、化学加药处理产生的污泥量大，污垢多，管道内生成的生物膜和水垢使消毒效果显著下降；

[0009] 5、化学加药法传统的靠人力来加药对人体危害大，工作量大，难以实现合理的药剂用量，存在滞后性；

[0010] 6、化学加药处理为了控制水中的钙镁离子，防止结垢，需经常跟换冷却用水，造成水资源的浪费，且带有化学物质的冷却水排放将造成水环境污染。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种抑制空调冷却水军团菌的装置和方法。

[0012] 本发明所采取的技术方案是：

[0013] 一种抑制空调冷却水军团菌的装置，包括封闭式的反应池，所述反应池自下至上用密布有孔洞的挡板分割为1#区、2#区和3#区；1#区侧壁设有进水口，3#区侧壁设有出水口，反应池底部设有曝气系统；

[0014] 所述1#区内设有花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料，2#区内设有花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料，3#区内设有螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料；

[0015] 所述螺旋条状填料包括成弯曲条状的填料本体，填料本体包括呈连续“S”型的褶皱，所述褶皱的每个褶曲围成供流体进入的半封闭空间；

[0016] 所述螺纹沟渠球形体包括由若干连续且收缩卷曲的卷边构成的球状本体，所述球状本体从中部向四周放射延伸，所述卷边的表面密布有沟渠。

[0017] 优选的，1#区、2#区和3#区的体积比为3～5：2～4：1。

[0018] 优选的，1#区内花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料的体积比为2～4：1：4～7，2#区内花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料的体积比为1：
4～6：2～3，3#区内螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料的体积比为6～8：1。

[0019] 优选的，所述螺旋条状填料的每个褶曲的内表面及外表面均密布设有沟渠。

[0020] 优选的，1#区、2#区间挡板的孔径大小为3～5mm；2#区、3#区间挡板的孔径大小为0.1～1mm。

[0021] 一种抑制空调冷却水军团菌的方法，包括以下步骤：空调冷却水自进水口进入抑制空调冷却水军团菌的装置，开启曝气系统，水体自下而上依次溢流至1#区、2#区和3#区，处理完成后，由出水口排出；

[0022] 抑制空调冷却水军团菌的装置如上所述。

[0023] 优选的，控制装置内光线强度低于300lux。

[0024] 优选的，控制水流速度，使空调冷却水在装置内停留5～6h。

[0025] 优选的，开启曝气系统，控制1#区产生的气泡直径为3.0～5.0mm，2#区产生的气泡直径为0.5～1.5mm，3#区产生的气泡直径为0.5～1.0mm。

[0026] 本发明的有益效果是：

[0027] 本发明装置采用特殊的填料技术，并控制暗光条件，构造出有利于硝化菌等好氧有益微生物生长的环境，采用“在线筛选、在线培养有益生物，在线处理水体”的方法，构建微型生态系统，消化水体中的污染物，从根本上消除小球藻类生长的营养基础，抑制藻类生长，破坏军团菌的宿主阿米巴原虫赖以生存的环境，从而达到抑制空调冷却水军团菌生长、水质改善、无害化治理的目的。

[0028] 本发明净化空调冷却水的同时，无污泥、无藻类产生，无化学添加，不造成二次污染。

[0029] 本发明抑制空调冷却水军团菌的装置占地面积小，管理简单，节约能耗，实现了水体就地净化处理、高效处理的目的。

附图说明

[0030] 图1为抑制空调冷却水军团菌的装置示意图。

[0031] 图2为生物填料示意图，其中，A为花瓣状填料，B为生物悬浮球填料，C为螺纹沟渠球形体填料，D为YDT型弹性立体填料，E为螺旋条状填料。

[0032] 图3为螺旋条状填料的结构示意图。

[0033] 图4为螺纹沟渠球形体填料的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 如图1所示，本发明抑制空调冷却水军团菌的装置包括封闭式的反应池1，所述反应池自下至上用密布有孔洞的挡板8分割为1#区2、2#区3和3#区4；1#区2的侧壁设有进水口5，3#区4的侧壁设有出水口6，反应池底部设有曝气系统7。空调冷却水自进水口5进入该装置，水体通过挡板的孔洞自下而上依次溢流至1#区、2#区和3#区，完成处理后，由出水口6排出。

[0035] 该装置在1#区、2#区和3#区内设置了不同的生物填料9，其中，1#区内设有花瓣状填料（图2-A）、生物悬浮球填料（图2-B）和螺纹沟渠球形体填料（图2-C），2#区内设有花瓣状填料（图2-A）、YDT型弹性立体填料（图2-D）和螺旋条状填料（图2-E），3#区内设有螺纹沟渠球形体填料（图2-C）和螺旋条状填料（图2-E）；

[0036] 如图2所示，花瓣状填料（一种新型生物填料及其制作方法，申请号201110385624.6）（A）：花瓣状填料比较面积较大，有利于具有脱氮作用的固氮弧菌属、类硝化螺菌的生长，进行硝化反应，将水体中的氮转换成硝酸氮。

[0037] 生物悬浮球填料（B）：该填料基质为松果状，填料具有较大的内部空间，可使气液在空腔内循环混合，利于水气的充分接触融合，当优势菌种进入到生物悬浮球填料的空腔内时，其高氧环境容易使菌种迅速繁殖而形成种群优势。

[0038] YDT型弹性立体填料（D）：该填料为绒毛状，每个单独填料绒毛数约100～200，长约40～50cm。YDT型弹性立体填料有利于具有脱氮作用的反硝化生丝微菌属的生长，将硝酸氮转换成氮气。

[0039] 上述三种填料可通过商业渠道购买获得，或可自主生产加工。

[0040] 螺纹沟渠球形体填料（C）：如图3所示，该填料与常规花瓣状填料不同，包括由若干连续且收缩卷曲的卷边10构成的球状本体，所述球状本体从中部向四周放射延伸，所述卷边10的表面密布有沟渠11。卷边10表面密布的沟渠11极大的增加了填料表面的粗糙度，有利于截留环境中的有益生物，并在稳定附着在表面形成生物膜，即使在外界介质的冲刷下生物膜也不容易脱落，同时众多的沟渠增加了填料的比表面积，增加填料中生物附着-2 2量，提高了处理效率。该填料球状本体的比表面积达6～8×10 m/g，较常规花瓣状填料增加了40%～50%。

[0041] 螺旋条状填料（E）：如图4所示，该填料包括成弯曲条状的填料本体，所述填料本体包括呈连续“S”型的褶皱，所述褶皱的每个褶曲12围成供流体进入的半封闭空间，所述褶皱的表面形成微生物附着面，同时在填料内形成间隔的多个厌氧、缺氧、好氧区，可促进菌群高效稳定运作。更优化的，所述每个褶曲12的内表面及外表面均密布设有沟渠13，沟渠13的存在极大增加了填料本体的表面粗糙度，有利于截流水体环境中的有益生物，并且使得有益生物得以稳定附着在表面形成生物膜，即使在水流的冲刷下生物膜也不容易脱落导致水质受影响。同时众多的沟渠13增加了填料的比表面积，从而增加填料中有益生物的-2 2附着量，提高处理效率。填料本体的比表面积达10～15×10 m/g，较螺纹沟渠球形体填料增加了10%～15%。当水流流经褶曲12时，在褶曲12围成的半封闭空间内打转而形成漩涡，并且与水、气充分混合，有效的提高了水和气体的利用率，提高处理效率。同时，弯曲条状的填料本体在散装堆填时，其弯曲与褶皱相互叠合，形成稳固的一体，在快速或大水量的冲击下时，不易形成翻滚，可有效保护填料表面附着的生物膜，确保生物膜的稳定性。

[0042] 本发明采用上述特别的生物填料，通过特殊的沟壑构造，形成多条弯曲水流，增加水、气和填料的接触时间，在填料表面迅速附着培养有益的生物群落，形成种群优势，达到快速高效降解水体中污染物的目的，并提高抗冲击的能力和水体处理能力。

[0043] 优选的，控制装置内光线强度低于300 lux，为了强化暗光效果，该装置采用密闭系统，仅预留水进出口、出水口，与外部空间连接、连通，确保内部处于暗光状态。

[0044] 进一步的，利用曝气系统进行底部集中曝气，结合挡板孔径的大小，控制各区溶解氧的变化，装置内自下至上1#区的溶解氧含量最高，3#区的溶解氧含量最低，从而有效抑制厌氧微生物及病菌的生存、促进好氧微生物迅速生长、控制微生物种群结构及防止水质恶化。

[0045] 通过挡板的孔径大小来控制各分区的气泡大小，优选的，1#区、2#区间挡板的孔径大小为3～5mm；2#区、3#区间挡板的孔径大小为0.1～1mm。1#区产生的气泡直径为3～5mm，2#区产生的气泡直径为0.5～1.5mm，3#区产生的气泡直径为0.5～1.0mm。

[0046] 本发明水体处理过程中，通过控制暗光条件，在抑制空调冷却水军团菌的装置的有限空间内，1#、2#、3#三个区域内的填料表面迅速附着富集了高级、中级及低级的生物群，形成完整的微型生态系统：1#区附着的生物以微生物群落为主，对污水中易降解的污染物进行快速降解以及将大分子降解成小分子物质；2#区附着的生物以细小动物为主，主要对微生物的排泄物、尸体及部分难降解物质进一步降解；3#区附着的生物以小动物为主，可对前两个区域产生的微生物或细小动物的尸体进行吞噬，同时对难降解的物质进行再次分解，达到净化水质和气体的目的。

[0047] 综上所述，本发明装置采用特殊的填料技术，并控制暗光条件，构造出有利于硝化菌等好氧有益微生物生长的环境，采用“在线筛选、在线培养有益微生物，在线处理水体”的方法，构建微型生态系统，消化水体中的污染物，从根本上消除小球藻类生长的营养基础，抑制藻类的生长，破坏军团菌的宿主阿米巴原虫赖以生存的环境，从而达到空调冷却水无害化治理、水质改善、抑制军团菌的目的。

[0048] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。

[0049] 实施例1

[0050] （1）工艺参数如下：

[0051] 抑制空调冷却水军团菌的装置1#区、2#区和3#区的体积比为4：3：1。

[0052] 1#区：花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料的体积比=4：1：4，曝气产生的气泡直径为4mm；

[0053] 2#区：花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料的体积比=1：5：3，曝气产生的气泡直径为1mm；

[0054] 3#区：螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料的体积比=6：1，曝气产生的气泡直径为1mm。

[0055] 1#区、2#区间挡板孔径为3mm；

[0056] 2#区、3#区间挡板孔径为1mm。

[0057] 填料容积：共1.5m3。

[0058] 处理温度：28.3℃。

[0059] 光线强度低于300 lux。

[0060] 处理污水总量：0.3m3/h。

[0061] 污水停留时间：5h。

[0062] （2）处理结果如下：

[0063] 进水浓度：COD：70.3mg/L；TN：6.61mg/L；TP：5.17mg/L；TSS：130mg/L；总叶绿素浓度：190.60ug/L。

[0064] 出水浓度：COD：12.4mg/L；TN：2.10mg/L；TP：0.381mg/L；TSS：10mg/L；总叶绿素浓度：14.19ug/L。

[0065] 空调冷却水排出后，分别自1#区、2#区和3#区中的不同位置随机取10个填料，显微镜下分析附着其上的生物群落，镜检发现，1#区附着有大量以菌胶团、聚磷菌、硝化菌为主的微生物；2#区附着有大量的钟虫、轮虫、熊虫、瓢体虫等细小生物；3#区附着有大量卤虫、水蛭纲、多足纲幼虫等小动物。

[0066] 实施例2

[0067] （1）工艺参数如下：

[0068] 抑制空调冷却水军团菌的装置1#区、2#区和3#区的体积比为5：4：1。

[0069] 1#区：花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料的体积比=2：1：6，曝气产生的气泡直径为3mm；

[0070] 2#区：花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料的体积比=1：4：2，曝气产生的气泡直径为0.8mm；

[0071] 3#区：螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料的体积比=8：1，曝气产生的气泡直径为0.5mm。

[0072] 1#区、2#区间挡板孔径为4mm；

[0073] 2#区、3#区间挡板孔径为0.5mm。

[0074] 填料容积：共2m3。

[0075] 处理温度：29.4℃。

[0076] 光线强度低于300 lux。

[0077] 处理污水总量：0.31m3/h。

[0078] 污水停留时间：6h。

[0079] （2）处理结果如下：

[0080] 进水浓度：COD：112mg/L；TN：14.7mg/L；TP：6.31mg/L；TSS：98mg/L；总叶绿素浓度：240.55ug/L。

[0081] 出水浓度：COD：15.3mg/L；TN：2.84mg/L；TP：0.292mg/L；TSS：8mg/L；总叶绿素浓度：16.58ug/L。

[0082] 空调冷却水排出后，分别自1#区、2#区和3#区中的不同位置随机取10个填料，显微镜下分析附着其上的生物群落，镜检发现，1#区附着有大量以菌胶团、聚磷菌、类硝化螺菌、丝状菌为主的微生物；2#区附着有大量的钟虫、轮虫、熊虫、鼬虫等细小生物；3#区附着有大量卤虫、水蛭纲、多足纲幼虫等小动物。

[0083] 实施例3

[0084] （1）工艺参数如下：

[0085] 抑制空调冷却水军团菌的装置1#区、2#区和3#区的体积比为3：2：1。

[0086] 1#区：花瓣状填料、生物悬浮球填料和螺纹沟渠球形体填料的体积比=3：1：7，曝气产生的气泡直径为5mm；

[0087] 2#区：花瓣状填料、YDT型弹性立体填料和螺旋条状填料的体积比=1：6：3，曝气产生的气泡直径为1.5mm；

[0088] 3#区：螺纹沟渠球形体填料和螺旋条状填料的体积比=7：1，曝气产生的气泡直径为0.8mm。

[0089] 1#区、2#区间挡板孔径为5mm；

[0090] 2#区、3#区间挡板孔径为0.1mm。

[0091] 填料容积：共1.5m3。

[0092] 处理温度：32.6℃。

[0093] 光线强度低于300 lux。

[0094] 处理污水总量：0.25m3/h。

[0095] 污水停留时间：6h。

[0096] （2）处理结果如下：

[0097] 进水浓度：COD：162mg/L；TN：17.1mg/L；TP：7.04mg/L；TSS：160mg/L；总叶绿素浓度：282.54ug/L。

[0098] 出水浓度：COD：14.8mg/L；TN：1.96mg/L；TP：0.256mg/L；TSS：10mg/L；总叶绿素浓度：16.38ug/L。