CN105753160A - 一种高效除磷脱氮的浮床复合基质的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明开的高效除磷脱氮浮床复合基质，是综合运用天然矿物海泡石、膨胀蛭石，工业副产物炉渣、粉煤灰以及微生物固定化载体海藻酸钙（包埋反硝化聚磷菌?DPAOs）制成的低廉高效的浮床复合基质。利用人工浮床技术，在基质上种植黑麦草对TP的去除率达96.7%～97.8%，对TN的去除率达91.6%~96.4%，具有高效脱氮除磷的效果，尤其解决了植物浮床在水体磷去除效果方面较差的缺陷。该复合基质来源丰富、低碳环保、投资少、使用寿命长，重复利用率高；所投加的反硝化聚磷菌（DPAOs）是集反硝化与除磷于一身的兼性厌氧微生物，对环境友好，可广泛应用于水上植物的规模化栽培和各种富营养化水体的系统修复中。
Description
技术领域
本发明涉及除磷脱氮人工浮床复合基质的制作方法，属于污水（废水）处理及资源化利用技术领域。
背景技术
富营养化是当今世界面临的主要水污染问题之一，据国际湖泊环境委员会（ILEC）调查，世界大部分湖泊正遭受着不同程度的水体富营养化。我国在经济持续高速增长的同时，环境污染也日益严重，大量工业废水和生活污水直接排放，导致水环境质量日趋恶化，尤其是经济发达的区域水体富营养化问题严重，存在水质型缺水难题。水体富营养化是指氮、磷等无机营养物大量进入湖泊、海湾等相对封闭，水流缓慢的水体，从而引起藻类和其它水生植物大量繁殖，水体溶解氧下降，水质恶化，其它水生生物大量死亡的现象。其中磷是水体富营养化的主要控制因素，所以废水除磷是预防水体富营养化的重要手段。
根据除磷机理，常见的除磷方法有化学沉淀法、生物法和吸附法。目前，国内外应用较多、除磷效果较好的是生物法和化学沉淀法，关注较多的是吸附法。生物法运行费用较低，在合适的条件下，可以去除废水中高达90％的磷；但生物法除磷对废水中有机物浓度(BOD)依赖性很强，当废水中有机物含量较低，或磷含量超过10mg/L时，出水很难满足磷的排放标准，因此，往往需要对出水进行二次除磷处理。化学除磷法虽然操作简单，除磷效果好，但其不足之处一是药剂费用较高；二是投加药剂浓度高，出水色度增加；三是化学沉淀产生的化学污泥含水量大，脱水困难，难以处理，容易产生二次污染。吸附法除磷具有工艺简单、成本低、使用方便等优点而成为国内外研究的重点；但在实际应用中的使用方式、吸附容量及重复利用或回收利用还有待提高；而活性氧化铝吸附剂及人工合成吸附剂虽然可以提高吸附容量或回收率，但其运行成本制约着其规模化的应用。
近年来，在富营养化等污染水体的修复治理中，人工浮床技术作为其中一种生物处理技术，不但可以对水体进行原位修复，而且还具有可移动式运行、无动力、无维护、使用寿命长等特点。而在构成浮床的结构组成中，浮床基质或填料的选择和使用非常关键，其性能的好坏直接关系到污染物的去除效果。故本发明利用成本低廉、制作简单、使用方便的天然矿物及工业废弃物为浮床基质，同时协同反硝化聚磷菌，制成高效除磷的复合基质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低碳、简便、高效、实用，能够规模化生产的除磷浮床复合基质的制作方法。
本发明的高效除磷浮床复合基质的制作方法，包括以下步骤：
1）以天然矿物材料海泡石与膨胀蛭石、工业副产物炉渣与粉煤灰为基本原料，用自来水对海泡石、膨胀蛭石及炉渣进行彻底漂洗，同时对较大体积的炉渣进行适当的敲碎或粉碎处理。2）利用手提式高压灭菌锅在压力103kpa、温度121℃下，对基质原料持续高温灭菌30min。 3) 将灭菌后的基质原料自然晾干或太阳下晒干，然后按体积比—海泡石：膨胀蛭石：炉渣=3:3:2混合均匀。4）利用海藻酸钠-氢氧化钙包埋交联法固定反硝化聚磷菌（DPAOs），制成微生物颗粒小球，然后将固定了DPAOS的小球投加到混合均匀的基质3）中，平均每1.5kg混合基质中投加10g微生物固定化颗粒。然后对基质喷洒适量的水份，以利于微生物良好的生长繁殖。5）在具体实践应用中，根据海泡石：膨胀蛭石：炉渣的混合物在下层，粉煤灰铺放在最上层，具体铺设厚度根据基质盛放容器及盛放方式的不同，确定基质的使用量。
上述的基质原料天然矿物成分也可根据实际原料的获得情况，可以做适当的改变或调整；如复合基质为三种原料的混合，但根据具体目的选择适宜的质量或体积比，一般体积比为：海泡石：膨胀蛭石：炉渣：粉煤灰=3:3:2:2。
附图说明
图1是浮床复合基质对城市生活污水中TP的去除效果
图2是浮床复合基质对城市生活污水中TN的去除效果
图3是浮床复合基质对城市生活污水中NH4 +-N的去除效果
图4是浮床复合基质对城市生活污水中NO3 -+NO2 --N的去除效果
图5是浮床复合基质对池塘富营养化水体中TP的去除效果
图6是浮床复合基质对池塘富营养化水体中TN的去除效果
图7是浮床复合基质对池塘富营养化水体中NH4 +-N的去除效果
图8是浮床复合基质对池塘富营养化水体中NO3 -+NO2 --N的去除效果
具体制作与实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明。
实施例1 浮床复合基质的制造
1）以天然矿物材料海泡石与膨胀蛭石、工业副产物炉渣与粉煤灰为基本原料，用自来水对海泡石、膨胀蛭石与炉渣进行彻底漂洗，同时对较大体积的炉渣进行适当的敲碎或粉碎处理；2）利用手提式高压灭菌锅在压力103kpa，温度121℃下持续30min，对基质原料进行高温灭菌消毒；3) 将灭菌后的基质原料自然晾干或太阳下晒干，然后按体积比—海泡石：膨胀蛭石：炉渣=3:3:2混合均匀；4）利用海藻酸钠-氢氧化钙包埋交联法固定反硝化聚磷菌（DPAOs），制成微生物颗粒小球，然后将小球投加到混合均匀的基质3）中，平均每1.5kg混合基质中投加10g微生物固定化颗粒。然后对基质喷洒适量的水份，以利于微生物良好的生长繁殖；5）将复合基质4）平铺于铺有塑料泡沫板的人工浮床，铺设厚度8—10cm，上层再铺2—5cm厚的粉煤灰，然后将盛有基质的浮床置于处理水体中；
根据实际情况可以在浮床上铺设不同厚度的复合基质，同时根据去除目的不同或增加去除效果，可以在浮床基质上栽植不同的植物。反硝化聚磷菌可以购买，也可以自己培养接种，然后用海藻酸钠—氢氧化钙包埋法固定。
以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。本发明同样适用于其它类型的水体除磷装置中。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，包括基质填料混合比例的选择、微生物投加方式及基质盛放的载体。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
实施例2 利用复合基质对富营养化水体或污水的处理
例2—1处理城市生活污（废）水
用实施例1的复合基质，以南京某污水（废水）处理厂的污水为试验水体，在试验网室静态条件下进行试验。试验选用75L的蓝色塑料桶，每桶盛水50L，在水体上放置浮床。试验共设置5个处理（包括对照），每处理设置3个平行。试验开始前和处理6d后采集水样，分别用纳氏比色法测定水样TN，用水质测定仪测定水样中TP、NH4 +-N、NO3+NO2—N。本发明的复合基质对污水中磷、氮的去除效果分别见说明书附图1—图4。
图中对照试验为：CK—浮床（无基质）对照；Ⅰ—浮床（无基质）+ DPAOs ；Ⅱ—浮床（铺有8cm复合基质）；Ⅲ—浮床（铺有8cm复合基质）+ DPAOs ； Ⅳ—浮床（铺有8cm复合基质）+ DPAOs+植物。
数据表明：本发明复合基质对污水中的磷酸盐和氮盐同时具有显著的处理效果。复合基质对污水中TP、TN的去除率分别高达97.7%、90.3%，对NH4 +-N、NO3+NO2-N的去除率也分别达到97.2%、56.9%。 另外，如将复合基质与植物相联合处理污水，则对TP的去除基本与单独用复合基质相当，但对N盐的去除效果显著增加，其中尤其对TN与NO3+NO2-N的去除效果增加更显著。
例2—2处理池塘富营化水
用实施例1的复合基质，以南京某池塘的富营养水体为试验水源，在试验网室静态条件下进行试验。除试验所用水体不同外，其它试验设计和处理与实施例2-1完全相同。本发明的复合基质对池塘富营养化水体中磷、氮的去除效果分别见说明书附图5—图8。
图中对照试验为：CK—浮床（无基质）对照；Ⅰ—浮床（无基质）+ DPAOs ；Ⅱ—浮床（铺有8cm复合基质）；Ⅲ—浮床（铺有8cm复合基质）+ DPAOs ； Ⅳ—浮床（铺有8cm复合基质）+ DPAOs+植物。
数据表明：本发明复合基质对池塘富营养水体中的磷酸盐和氮盐也具有显著的处理效果。复合基质对富营养化池塘水中TP、TN的去除率分别高达 96.6%、80.1%，对NH4 +-N、NO3+NO2-N的去除率也分别达97.6%、78.0%。同样，复合基质与植物联合作用对N的去除效果更优，特别是对TN与NO3+NO2-N的去除增加更显著。
Claims (7)
1.高效除磷脱氮浮床复合基质的制作方法，其特征是包括以下步骤：1）以天然矿物材料海泡石与膨胀蛭石、工业副产物炉渣与粉煤灰为基本原料，用自来水对海泡石、膨胀膨胀蛭石和炉渣进行彻底漂洗，同时对较大体积的炉渣进行适当的敲碎或粉碎处理；2）利用手提式高压灭菌锅对基质原料进行高温灭菌消毒；3) 将灭菌后的基质原料自然晾干或太阳下晒干，然后将海泡石、膨胀蛭石和炉渣按适当的体积比混合均匀；4）在混合均匀的基质中加入固定化颗粒——反硝化聚磷菌（DPAOs）。
2.根据权利要求1所述的浮床复合基质，其特征是基质原料体积比为——海泡石：膨胀蛭石：炉渣=3：3：2。
3.根据权利要求1所述的基质原料，海泡石的粒径为1.5~2.0mm，膨胀蛭石的粒径为3~15mm，炉渣的粒径为5~50mm，粉煤灰要求过100目的网筛。
4.根据权利要求1所述的浮床复合基质，其特征是基质灭菌条件为：压力103kpa，温度121℃下持续30min。
5.根据权利要求1所述的浮床复合基质，其特征是固定化反硝化聚磷菌（DPAOs）颗粒采用海藻酸钠与氢氧化钙包埋交联法固定。
6.根据权利要求1所述的浮床复合基质，其特征是根据人工浮床设计的形状及所栽植的植物不同，可将基质盛装于尼龙编织袋或塑料花盆等容器中，也可直接将其置于铺有泡沫塑料板或海绵等的人工浮床上。
7.根据权利要求1所述的浮床复合基质，其特征是在复合基质上所栽植的植物既可以是蔬菜、花卉类，也可以是牧草、大田作物及其它适合于修复富营养化水体的植物。
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