CN104876335A - 具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池的构建方法,包括填料的筛选和两相反应区的设置,根据填料特性和吸附实验筛选出总磷吸附效率高的填料;所述两相反应区含有上述填料,为用于磷、氨氮、有机氮去除的好氧反应区和用于硝酸盐去除的缺氧反应区;将已知氮、磷含量的水从生物滞留池上方通入,通过测定不同高度出水口水样中氮、磷含量表征缺氧反应区高度对脱氮除磷效果的影响。本发明针对现有的生物滞留池存在的问题,以生物滞留技术为基础,通过强化生物滞留池中反硝化作用和填料吸附作用,同步提高生物滞留对径流中氮、磷的去除效果。本发明可应用于道路、城市开放空间等地表径流以及建筑屋面的雨水处理。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域,具体涉及一种构建具有同步脱氮除磷功能装置的方法及所得的装置。
背景技术
水体富营养化是中国目前面临的重大水环境问题之一,已成为制约中国经济发展的重要瓶颈。水体中氮和磷的过量输入和富集往往导致水生生态环境的恶化。城市河流水体所接纳的氮、磷类污染物中约1/2以上来自城市降雨径流携带的污染,2/3的河流水环境由于降雨径流氮、磷污染而丧失应有的功能,控制径流雨水中氮磷污染意义重大。
常规生物滞留池能够有效去除地表径流中的总悬浮固体、重金属、病原菌等污染物质,但对径流中氮、磷的去除效果不佳。
径流雨水中的氮主要以有机氮和氨氮形式存在,生物滞留池通过氨化作用、硝化作用将有机氮和氨氮转化成硝酸氮,硝酸氮经反硝化作用以气态形式从径流雨水中去除,具体过程如下:
(1)氨化反应
(2)硝化反应
总反应式为:
生物滞留系统中,由于填料颗粒带有负电荷,带正电荷的NH4 +很容易被填料吸附,使氨态氮的去除效果较好,Davis等的批量圆柱吸附实验表明:生物滞留设施对雨水径流中氨态氮的去除率为60%~80%。
(3)反硝化反应
反硝化反应是指在缺氧的条件下,硝酸盐氮(NO3 -)和亚硝酸盐氮(NO2 -)还原为N2的过程:
硝态氮主要通过反硝化作用以N2O或N2的形式被去除,而根据微生物反应机制,反硝化需在缺氧和充足碳源的条件下进行。常规生物滞留池通常采用快速排水的结构设计,无法满足其缺氧条件,且土壤对带负电荷的NO3 -不吸附,同时NH4 +在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下转化成NO3 -也增加了雨水中的NO3 -的含量,导致生物滞留系统出水中NO3 -浓度高于进水中NO3 -浓度的现象,且去除效果稳定性差。
要提高NO3 -的去除效果,需要结合反硝化作用的特点对生物滞留池的结构进行强化设计。
径流雨水中的磷主要是颗粒态磷和溶解态磷形式存在,颗粒态磷主要依附在径流中总悬浮固体表面通过过滤和沉降去除;溶解态磷主要通过雨水处理设施中填料的吸附和植物的吸收去除。常规生物滞留池常出现磷的解吸附现象。
目前对常规生物滞留池的改进技术往往仅解决了脱氮或除磷单方面的问题,对于两者同步去除的研究不足。即使在单项技术方面,也存在填料选择单一、缺氧反应区设置随意性较大的问题。
发明内容
针对现有技术中传统生物滞留池存在的不足之处,本发明的目的是针对生物滞留池对氮、磷的去除机理对其进行优化改进,设计新型的能同步强化氮磷去除的生物滞留池—两相生物滞留池,解决道路、城市开放空间、建筑屋面径流污染严重、雨水资源流失问题以及有效缓解河流水体富营养化。
本发明的另一目的是提出所构建的两相生物滞留池。
实现本发明目的的技术方案为:
一种具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池构建方法,包括填料的筛选和两相反应区的设置。
其中,待筛选填料包括沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂、果壳、活性炭、粉煤灰、炉渣,根据填料特性和吸附实验筛选出总磷吸附效率高的填料;所述两相反应区含有筛选出的填料,为用于磷、氨氮、有机氮去除的好氧反应区和用于硝酸盐去除的缺氧反应区;将已知氮、磷含量的水从生物滞留池上方通入,通过测定不同高度出水口水样中氮、磷含量表征缺氧反应区高度对脱氮除磷效果的影响。
具体而言,本发明所述具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池的构建方法,包括如下步骤:
1)填料的筛选:待筛选填料包括沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂、果壳、活性炭、粉煤灰、炉渣,向待筛选的填料中加入KH2PO4溶液,恒温在20~30℃下搅拌,在搅拌过程中取样测溶液中总磷的浓度,求得不同填料的总磷吸附效率;在吸附饱和的填料中加入蒸馏水,恒温在20~30℃下搅拌48h后测水样中总磷的浓度,求得不同填料的解吸附量;根据填料吸附效率和解吸附量,筛选出总磷吸附效果稳定的填料;
2)确定两相区的布置:步骤1)筛选出的填料填充在生物滞留池实验装置内,填料下方为砾石层,在生物滞留池实验装置的侧壁填料层和砾石层部分设置5~6个出水口,出水口高度位于填料层和砾石层高度的0~60%处,填料层下部和砾石层加起来构成缺氧反应区;将已知氮、磷含量的水从生物滞留池上方通入,由不同高度所取水样的氮、磷含量判断缺氧反应区的适宜高度;
3)构建两相生物滞留池:由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,种植土层的厚度为200~300mm,填料层和砾石层总厚度900~1100mm。
本发明提出的构建方法,用和生物滞留池同样布置的实验装置进行两相区的布置。在实验装置中,填料下方为砾石层,砾石层全部为缺氧反应区。具体可控制缺氧反应区高度为250~450mm。砾石层用于收集下渗雨水和生物滞留池的承重作用。
其中,所述步骤1)中,每克填料加入20mL浓度为1~10mg/L的KH2PO4溶液,恒温搅拌过程中每隔0.5h、1.5h、3h、5h、10h、24h取样测溶液中总磷的浓度,求得不同填料的总磷吸附效率。
其中,所述步骤1)中,填料对总磷的吸附效率由溶液中总磷的浓度求得,计算公式如式(1)所示:
式中R—填料对总磷的吸附效率,%;C0—实验开始时溶液中总磷浓度,mg/L;Ci—不同间隔取样时溶液中总磷浓度,mg/L;
进一步地,所述步骤1)筛选填料时,通过溶液中总磷减少的质量算出每种填料的饱和吸附量,计算公式如式(2)所示:
式中Q1—填料饱和吸附量,mg/g;C0—吸附实验前溶液中总磷的浓度,mg/L;Ce—吸附平衡时总磷的浓度,mg/L;V—实验中加入的总磷溶液体积,mL;W—实验中加入的填料质量,g;
其中,所述步骤1)中,每克吸附饱和的填料中加入50mL蒸馏水,恒温搅拌48h后测定水样中总磷浓度,求得不同填料的解吸附量。
进一步地,所述步骤1)筛选填料时,通过饱和解吸附后水样中总磷的质量算出每种填料的解吸附量,计算公式如(3)所示:
式中Q2—填料解吸附量,mg/g;C—解吸附后水样中总磷的浓度,mg/L;V—实验加入的蒸馏水体积,mL;W—实验加入的填料质量,g;
由吸附平衡时填料对总磷的吸附效率和填料的解吸附量筛选出总磷吸附性能好的填料。
组合填料优化实验方法:考虑到实际情况,生物滞留系统工程设计中的填料层的厚度是影响其出水水质和工程经济性的关键因素。通常情况下,填料层厚度值越大,对雨水中污染物的去除能力就越强,雨水在水系统内的水力停留时间也越长,污染物处理效果就越好。但是在实际工程应用中,填料层越厚,生物滞留设施的基建投资也越高。增加填料层厚度改善出水水质也有一个平衡值,超过这个平衡值后,即使填料层厚度的增幅很大,径流雨水的处理效果也不会有明显改善。
其中,所述步骤2)中,将筛选出的填料四种组合,填充在生物滞留池实验装置内。
步骤1)中对待选的填料测总磷吸附效率、饱和吸附量,并同时得到解吸附量的数据,综合考虑价格因素,以及待筛选的涂料中铝污泥吸水后会膨胀的特性,以沸石和河砂作为基料,添加铝污泥作为改良剂,以陶粒、石英砂、麦饭石、无烟煤中的一种作为组合填料的主剂,控制沸石体积占填料总体积的30%,四种组合填料分布填充在生物滞留池实验装置内。本发明中石英砂和河砂均为市购,石英砂为工业净水材料,粒径0.5~2mm,河砂为建筑材料,粒径3~5mm。
具体地,本研究采用的组合填料的形式,是沸石+石英砂、沸石+麦饭石、沸石+陶粒、沸石+无烟煤四种,再添加铝污泥和河砂作为改良剂,按照3:1:1:5比例装填到生物滞留装置中。
其中,所述步骤2)中,所述已知氮、磷含量的水,是有机氮浓度为1~2mg/L、硝酸钾KNO3浓度为3~6mg/L、氯化铵NH4Cl浓度为4~8mg/L、磷酸二氢钾KH2PO4浓度为1~3mg/L的溶液。
其中,所述砾石层由粒径为12mm~35mm的碎砾石组成。
进一步地,所述步骤3)中,在砾石层底部埋设直径50~200mm的穿孔收集管,穿孔孔径为6~12mm,所述穿孔收集管连接出水管,收集的水经出水管排出,出水管的高度和缺氧反应区的高度相等;
所述步骤3)还可包括在种植土层上栽植植物的步骤,所述植物可以为羊茅草、马蹄莲、红叶景天、石莲花、万年草、小香蒲、黄花鸢尾、狐尾藻中的一种或多种。
本发明所述的构建方法构建得到的两相生物滞留池。
一种两相生物滞留池,由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,填料层由沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂中的四种组成,填料层下部和砾石层加起来构成缺氧反应区,缺氧反应区之上的填料部分及种植土层为好氧反应区,好氧反应区和缺氧反应区高度比为40~55:7;缺氧反应区的高度和两相生物滞留池的出水管的高度相等。
本发明的有益效果在于:
本发明针对现有的生物滞留池存在的问题,以生物滞留技术为基础,通过强化生物滞留池中反硝化作用和填料吸附作用,同步提高生物滞留对径流中氮、磷的去除效果。本发明可应用于道路、城市开放空间等地表径流以及建筑屋面的雨水处理。具体地,
(1)本发明将优选的填料进行级配组合,应用于生物滞留池的填料层中,主要用于去除径流雨水中的磷,并为有机氮和氨氮的转化提供场所;
(2)将生物滞留池的出水口提升一定高度,使池体内部形成缺氧反应区,主要集中在砾石层和填料层下部,为反硝化作用提供场所,促进反硝化作用对硝酸氮的去除;
(3)优化后的生物滞留池上部为非淹没区结构,为好氧反应区;下部为淹没区结构,为缺氧反应区,实现同步硝化反硝化脱氮和填料吸附除磷的功能。将收集的径流雨水汇流入生物滞留池,一部分水通过蒸发散失,大部分水通过下渗,在填料、植物和微生物的作用下实现脱氮除磷的目的;
(4)本发明提出一种同步脱氮除磷的两相生物滞留技术,使生物滞留池的出水达到排放标准,并且生物滞留池具有造价低,维护管理方便等优点,适于大规模推广应用,有效缓解城市径流污染问题。
附图说明
图1为本发明构建两相生物滞留池的实验装置上取水口布置图。
图2为实验装置侧视角度的结构图。
图3为实验装置柱体俯视图。
图4为构建两相生物滞留池的实验装置的系统图。
图5为构建两相生物滞留池的实验装置的侧视图。
图6为本发明提出的两相生物滞留池通过径流的原理示意图。
图中,1为溢流管,2为上多孔板,3为下多孔板,4为喷头,5为流量调节阀,6为设备层,7为取水口,8为试验容器器壁。
具体实施方式
以下以具体实施例来进一步说明本发明技术方案。本领域技术人员应当知晓,实施例仅用于说明本发明,不用于限制本发明的范围。
实施例中,如无特别说明,所用技术手段为本领域常规的技术手段。
实施例1:填料的筛选
选择合适的填料对磷的去除至关重要。填料本身含磷的多少对磷在生物滞留系统中的迁移转化影响很大。含磷指标高的填料,对磷的吸收容量较小,含磷指标接近饱和时不仅会影响填料的吸磷能力,还会严重增加出水中磷的浓度。因此应选择含磷指标适中的填料,以便既能保证植物正常生长,又能收到较好的除磷效果。
本研究所用填料为沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂、果壳、活性炭、粉煤灰、炉渣等,分别对筛选的填料进行吸附动力学实验和等温解吸附实验,按照实验结果将优选的填料进行级配组合,作为生物滞留池的填料层。饱和吸附实验方法:将筛选出的填料在自然通风条件下风干两周,每种填料准确称取5.0g,放入250mL的具塞磨口锥形瓶中,再分别加入预先配置好100mL、浓度为5.0mg/L的KH2PO4溶液,然后将具塞磨口锥形瓶放入SHY-2A型恒温振荡水浴锅内,将温度设置为27±0.5℃,转速设置为170±10r/min,自温度达到设定温度起,每隔0.5h、1.5h、3h、5h、10h、24h分别取样,采用钼酸铵分光光度法测试溶液中总磷的浓度,利用公式(2)计算填料对总磷的饱和吸附量;解吸附实验方法:将吸附饱和的填料中加入蒸馏水,恒温在20~30℃下搅拌48h后测水样中总磷的浓度,利用公式(3)求得不同填料的解吸附量。实验重复三次以减小误差。
表1:各填料总磷饱和吸附量和解吸附量
结合待选填料的综合特性,如吸附性能、解吸附性能、填料实用性、原材料价格、应用性能等方面选择填料。铝污泥饱和吸附量较大,但吸水容易膨胀,若使用量大容易造成系统堵塞;果壳和活性炭填料比重小,且解吸附量大,应用到生物滞留池中系统稳定性差;沸石原材料价格相对较低,而石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤等填料饱和吸附量大,能够起到良好的除磷效果。因此本研究选择沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、河砂为主要填料。
根据初选填料的特点,本研究以50%的河砂和10%的沸石为基料,针对解吸附现象添加10%的铝污泥改良生物滞留池的解吸附性能,并分别添加10%的石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤填料改善生物滞留池的吸附性能,形成石英砂组合、麦饭石组合、陶粒组合、无烟煤组合的填料系统,应用于装置中,其组成和配比如表2所示。
表.2组合填料配比
改良填料类型 | 组合填料成分 | 填料配比(体积比) |
石英砂组合 | 沸石+石英砂+铝污泥+河砂 | 3:1:1:5 |
麦饭石组合 | 沸石+麦饭石+铝污泥+河砂 | 3:1:1:5 |
陶粒组合 | 沸石+陶粒+铝污泥+河砂 | 3:1:1:5 |
无烟煤组合 | 沸石+无烟煤+铝污泥+河砂 | 3:1:1:5 |
(2)组合填料除磷效果实验
将优选的填料按照填料配比分别装填在实验柱中,分析其对径流雨水中磷的去除效果,其进出水浓度值及去除量和去除率如下表所示。
表3组合填料对TP去除效果
在不同时间取样,出水磷去除率在60min后达到80%以上,且能长期保持稳定,适合本发明提出的填料组合适宜实际水处理工艺。
实施例2:确定两相区的布置
本实施例使用的实验装置如图1-5。该装置为生物滞留强化脱氮除磷实验模型;装置长×宽×高=500mm×500mm×1200mm;从上到下以依次为种植土层、填料层、砾石层。装置容器为有机玻璃焊接成型,装置内壁打毛处理。该试验容器器壁8上设置出水口7。装置内,填料层与砾石层之间设置上多孔板2并铺设土工布,板厚20mm,板面穿孔,孔径5mm,其他层间不设;底部设置下多孔板3收集下渗水,并铺设土工布防止植物土向下方溢入砾石层。装置底部设置连接喷头4的升流管,升流管上设置流量调节阀5;升流管为DN20/UPVC粘接管,升流管竖向进行固定。
如图4,实验系统为双喷头单控式试验设备,蓄水箱为定型塑料制品。试验容器2台同时进行,试验后取下可换之。设备层安装流量计及控制装置。流量调节阀门可以单独控制对应的喷头4,喷头管为180度回转杆。设备框架为不锈钢材料。
蓄水箱为塑料成型箱,溢流管由硅胶软管直接排入蓄水箱。水泵采用4500升/小时、扬程4米潜水泵。
两相生物滞留池形状为柱体,柱体上端设置有溢水管,柱体内底部放置下多孔板3,下多孔板3上方300mm处放置上多孔板2。下多孔板3上放置厚度30cm的砾石层,由粒径为12mm~35mm的碎砾石组成;上多孔板2上放置组合填料,总高度600mm,在从柱体底向上0cm,25cm、30cm、35cm、40cm、45cm依次设置出水口7,编号1#至6#。
用已知氮、磷含量的水,其中有机氮浓度为2mg/L(用烟酸配制)、硝酸钾KNO3浓度为5mg/L、氯化铵NH4Cl浓度为5mg/L、磷酸二氢钾KH2PO4浓度为2mg/L。将已知氮、磷含量的水从喷头4通入,由不同高度所取水样的氮、磷含量判断去除效果,从而判断淹没区的适宜高度。
表4不同淹没区深度下组合填料脱氮除磷效果
表中负号表示出水中氮或磷比进水中有增加。
根据上表实验结果,淹没区深度为35cm,石英砂组合填料和无烟煤组合填料的脱氮除磷效果好,并确定两相反应区的高度比为好氧:缺氧=51:7。淹没区高度为40cm时麦饭石组合填料和陶粒组合填料的脱氮除磷效果好,两相反应区的高度比为好氧:缺氧=25:4。
实施例3
一种两相生物滞留池,由上向下分别为种植土层(厚度200mm)、填料层和砾石层,填料层由沸石+石英砂+铝污泥+河砂按体积比3:1:1:5组成,填料层厚度600mm,砾石层厚度300mm,在砾石层底部埋设直径100mm的穿孔收集管,穿孔孔径为6mm,穿孔收集管连接有穿孔排水管,穿孔收集管向上弯曲,其出水口位于填料层底部向上5cm高度处。本发明构建的两相生物滞留池处理径流的原理见图6。
用于测试的水质为总磷、氨氮、硝酸盐氮、总氮等指标。水处理实验结果:两相生物滞留池对TP、NH4-N、NO3-N、TN的去除率分别为88.22%、86.67%、60.80%、68.35%,脱氮除磷的效果明显。
实施例4
一种两相生物滞留池,由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,填料层由沸石+麦饭石+铝污泥+河砂按体积比3:1:1:5组成,种植土层厚度200mm,填料层厚度600mm,砾石层厚度300mm,在砾石层底部埋设直径100mm的穿孔收集管,穿孔孔径为6mm,穿孔收集管连接有穿孔排水管,穿孔收集管向上弯曲,其出水口位于填料层底部向上10cm高度处。本发明构建的两相生物滞留池处理径流的原理见图6。
用于测试的水质为总磷、氨氮、硝酸盐氮、总氮等指标。水处理实验结果:两相生物滞留池对TP、NH4-N、NO3-N、TN的平均去除率分别为73.41%、81.99%、50.81%、63.22%,脱氮除磷的效果明显。
实施例5
一种两相生物滞留池,由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,填料层由沸石+陶粒+铝污泥+河砂按体积比3:1:1:5组成,种植土层厚度200mm,填料层厚度600mm,砾石层厚度300mm,在砾石层底部埋设直径100mm的穿孔收集管,穿孔孔径为6mm,穿孔收集管连接有穿孔排水管,穿孔收集管向上弯曲,其出水口位于填料层底部向上10cm高度处。本发明构建的两相生物滞留池处理径流的原理见图6。
用于测试的水质为总磷、氨氮、硝酸盐氮、总氮等指标。水处理实验结果:两相生物滞留池对TP、NH4-N、NO3-N、TN的平均去除率分别为75.93%、83.56%、52.81%、65.64%,脱氮除磷的效果明显。
实施例6
一种两相生物滞留池,由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,填料层由沸石+无烟煤+铝污泥+河砂按体积比3:1:1:5组成,种植土层厚度200mm,填料层厚度600mm,砾石层厚度300mm,在砾石层底部埋设直径100mm的穿孔收集管,穿孔孔径为6mm,穿孔收集管连接有穿孔排水管,穿孔收集管向上弯曲,其出水口位于填料层底部向上5cm高度处。本发明构建的两相生物滞留池处理径流的原理见图6。
用于测试的水质为总磷、氨氮、硝酸盐氮、总氮等指标。水处理实验结果:两相生物滞留池对TP、NH4-N、NO3-N、TN的平均去除率分别为86.32%、82.03%、56.90%、64.64%,脱氮除磷的效果明显。
以上的实施例仅仅是对本发明的具体实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (11)
1.一种具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池构建方法,其特征在于,包括填料的筛选和两相反应区的设置,
其中,待筛选的填料包括沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂、果壳、活性炭、粉煤灰、炉渣,根据填料特性和吸附实验筛选出总磷吸附效率高的填料;所述两相反应区含有筛选出的填料,为用于磷、氨氮、有机氮去除的好氧反应区和用于硝酸盐去除的缺氧反应区;将已知氮、磷含量的水从生物滞留池上方通入,通过测定不同高度出水口水样中氮、磷含量表征缺氧反应区高度对脱氮除磷效果的影响。
2.根据权利要求1所述的两相生物滞留池构建方法,其特征在于,包括步骤:
1)填料的筛选:待筛选填料包括沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂、果壳、活性炭、粉煤灰、炉渣,向待筛选的填料中加入KH2PO4溶液,恒温在20~30℃下搅拌,在搅拌过程中取样测溶液中总磷的浓度,求得不同填料的总磷吸附效率;将吸附饱和的填料中加入蒸馏水,恒温在20~30℃下搅拌48h后测水样中总磷的浓度,求得不同填料的解吸附量;根据填料吸附效率和解吸附量,筛选出总磷吸附性能好的填料;
2)确定两相区的布置:步骤1)筛选出的填料填充在生物滞留池实验装置内,填料下方为砾石层,在生物滞留池实验装置的填料层和砾石层侧壁部分设置5~6个出水口,出水口分别位于填料层和砾石层高度的0~60%处,填料层下部和砾石层加起来构成缺氧反应区;将已知氮、磷含量的水从生物滞留池上方通入,由不同高度所取水样的氮、磷含量判断缺氧反应区的适宜高度;
3)构建两相生物滞留池:由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,种植土层的厚度为200~300mm,填料层和砾石层总厚度900~1100mm。
3.根据权利要求2所述的构建方法,其特征在于,所述步骤1)中,每克填料加入20mL浓度为1~10mg/L的KH2PO4溶液,恒温搅拌过程中每隔0.5h、1.5h、3h、5h、10h、24h取水样测溶液中总磷的浓度,求得不同填料的总磷吸附效率;每克饱和吸附填料中加入50mL蒸馏水,恒温搅拌48h后测定水样中总磷浓度,求得不同填料的饱和解吸附量。
4.根据权利要求2所述的构建方法,其特征在于,所述步骤1)中,总磷吸附效率由溶液中总磷的浓度求得,计算公式如式(1)所示:
式中,R—总磷吸附效率,%;C0—实验开始时溶液中总磷浓度,mg/L;Ci—不同间隔取样时溶液中总磷浓度,mg/L。
5.根据权利要求2所述的构建方法,其特征在于,所述步骤1)筛选填料时,通过溶液中总磷减少的质量算出每种填料的饱和吸附量,计算公式如(2)所示:
式中Q1—填料饱和吸附量,mg/g;C0—实验前溶液中总磷的浓度,mg/L;Ce—吸附平衡时总磷的浓度,mg/L;V—实验中加入的总磷溶液体积,mL;W—实验中加入的填料质量,g。
6.根据权利要求2所述的构建方法,其特征在于,所述步骤1)筛选填料时,通过饱和解吸附后水样中总磷的质量算出每种填料的解吸附量,计算公式如(3)所示:
式中Q2—填料解吸附量,mg/g;C—解吸附后水样中总磷的浓度,mg/L;V—实验加入的蒸馏水体积,mL;W—实验加入的填料质量,g;
由吸附平衡时填料对总磷的吸附效率和总磷解吸附量筛选出吸附性能好的填料。
7.根据权利要求2所述的构建方法,其特征在于,所述步骤2)中,将筛选出的填料四种组合,填充在生物滞留池实验装置内。
8.根据权利要求2~7任一所述的构建方法,其特征在于,所述步骤2)中,所述已知氮、磷含量的水,是有机氮浓度为1~2mg/L、硝酸钾KNO3浓度为3~6mg/L、氯化铵NH4Cl浓度为4~8mg/L、磷酸二氢钾KH2PO4浓度为1~3mg/L的溶液。
9.根据权利要求2~7任一所述的构建方法,其特征在于,所述步骤3)中,在砾石层底部埋设直径50~200mm的穿孔收集管,穿孔孔径为6~12mm,所述穿孔收集管连接出水管,收集的水经出水管排出,出水管的高度和缺氧反应区的高度相等。
10.权利要求1~9任一所述的构建方法构建得到的两相生物滞留池。
11.一种两相生物滞留池,其特征在于,由上向下分别为种植土层、填料层和砾石层,填料层由沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥、河砂中的四种组成,填料层下部和砾石层加起来构成缺氧反应区,缺氧反应区之上的填料部分及种植土层为好氧反应区,好氧反应区和缺氧反应区高度比为40~55:7;缺氧反应区的高度和两相生物滞留池的出水管的高度相等。
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