CN107473393A - 一种河流水体除磷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河流水体除磷系统，属于污水处理领域。本发明本发明将河流中建立除磷系统，一方面种植水生植物，水生植物具有吸附作用，提高水体中生物活性，另一方面放置处理体，通过对木块的化学改性可在其分子中引入具有特定吸附性能的官能团，从而提高其对金属离子及有机小分子化合物的吸附能力。同时以蓝细菌来培养菌液，在培养过程中向菌液中加入磷离子再次培养，并将木块浸泡于菌液中，增强木块对磷的吸附能，同时用反渗透膜进行包裹，避免微生物流出所造成的二次污染。本发明解决了目前应用铁盐、铝盐和石灰等造成部分金属氢氧化物沉淀，会过渡消耗一部分除磷添加剂量，导致除磷效果不佳以及易造成二次污染的问题。

Description

一种河流水体除磷系统
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种河流水体除磷系统。
背景技术
近年来，随着人口急剧增加和工业迅速增长，环境污染也日益加剧，人类的频繁活动造成水中磷元素超标，磷对水体的污染主要体现在引起水体的富营氧化。研究表明，藻类的过度繁殖程度与磷酸盐含量之间存在着某些平行关系，引起过度繁殖的那些藻类，往往能积累大量正磷酸盐。大多数种类的蓝藻会使水产生霉味和腥臭味，许多种类还会产生毒素，并通过食物链影响人类的健康。近十年来，我国富营养化水体的比例从5.0％增长到55％左右，而贫营养化的水体比例由3.2％减少到0.53％。富营养化造成了藻类大量繁殖、水体溶解氧大量下降、水质恶化的现象。这种现象在世界各地，包括我国都不断发生，近20年来，我国的许多湖泊、水库中由藻类及其代谢物引发的富营养化污染问题,已对我国以地表水为水源的城市供水安全造成了严重影响。像昆明滇池水体富营养化污染日趋严重,多次爆发大面积“水华”，严重时迎风岸边腥臭的蓝藻堆积厚度达数十厘米,严重影响了市民饮水、水产养殖和旅游观光。另外我国广东珠江沿海、厦门沿海、长江口近海水域及渤海湾等均已多次发生藻类过度繁殖而引起的赤潮，造成鱼类和其他生物的大量死亡，对海洋渔业资源造成极大的破坏。因此，如何有效降低污水中磷的浓度，对消除污染、保护环境具有十分重要的意义。钙盐石灰、铁盐、铝盐及铁铝复合盐是现在污水处理厂除磷系统中常用的几种除磷剂。除磷过程反应原理为：金属离子溶于水后一方面与磷酸根反应形成难溶的盐，另一方面溶解和吸水发生水解反应生成长线性多核羟基络合物，通过电中和、吸附架桥和絮凝体的卷扫使胶体凝聚，再通过沉淀分离去除。但是像应用铁盐、铝盐和石灰等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物，在经过沉淀以后，其主要成分会有溶解平衡，废水中的碱度造成部分金属氢氧化物沉淀，会过渡消耗（大部分添加剂并未用于P的处理）一部分除磷添加剂量，从而导致除磷效果达不到预期甚至引发二次污染。因此，发明出一种能高效去除水体中磷含量的处理系统迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前应用铁盐、铝盐和石灰等造成部分金属氢氧化物沉淀，会过渡消耗一部分除磷添加剂量，导致除磷效果不佳以及易造成二次污染的问题，提供一种河流水体除磷系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种河流水体除磷系统，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）在河流中放置格网，在陂势较高的格网20~30m处设置格网，在陂势较低的格网20~30m处设置格网，陂势较高的两格网之间作为生物区，陂势较低的两格网之间作为处理区；
（2）在生物区中种植睡莲，每平方米种植15~18株，每株的间距为10~15cm，20~30d后去除睡莲，种植凤眼莲，种植时间为25~30d，来回替换；
（3）在处理区放置处理体，每个处理体的间距为8~10cm，15~20d替换新的处理体，即完成河流水体除磷系统。
所述步骤（3）中处理体的制备方法：
a.将直径为30~35cm的香椿树切割成长为40~45cm的木块，再将长40~45cm的木块竖直对半切割，得半圆木块，将半圆木块晾干，得晾干后的半圆木块，按质量比10~15：4~5：1~2，将晾干后的半圆木块、马来酸酐、甲磺酸在温度70~75℃下进行反应，时间为5~6h，得反应后的木块，备用；
b.按重量份数计，取40~50份水、20~30份蛋白胨、10~15份葡萄糖、7~8份琼脂、5~6份氯化钠进行混合，高温灭菌，得营养液，按质量比1：5~6，将蓝细菌、营养液进行培养，得培养液，每隔1~2d将磷酸放入培养液中，加入量为培养液质量的10％，5~7d后，过滤，收集滤液；
c.按质量比1：5~6，将步骤a备用的反应后的木头、滤液进行混合，浸泡24~30h，得浸泡后的木块，将浸泡后的木块用反渗透膜进行包裹，得包裹后的木块，将5~7块包裹后的木块用绳进行串联，固定，即得处理体。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明将河流中建立除磷系统，一方面种植水生植物，水生植物对水体中的重金属元素具有吸附作用，提高水体中生物活性，另一方面放置处理体，通过对木块的化学改性可在其分子中引入具有特定吸附性能的官能团，从而提高其对金属离子及有机小分子化合物的吸附能力；
（2）本发明以蓝细菌来培养菌液，蓝细菌本身具有吸收能力，在培养过程中向菌液中加入磷离子再次培养，并将木块浸泡于再次培养后菌液中，使蓝细胞进入木块体内，增强木块对磷的吸附能，同时用反渗透膜进行包裹，避免微生物流出所造成的二次污染，本发明种植后去除水生植物与替换的处理进行发酵，发酵后作为土壤磷肥，对河流中的磷元素再次利用，避免造成二次污染。
具体实施方式
处理体的制备方法：
a.将直径为30~35cm的香椿树切割成长为40~45cm的木块，再将长40~45cm的木块竖直对半切割，得半圆木块，将半圆木块晾干，得晾干后的半圆木块，按质量比10~15：4~5：1~2，将晾干后的半圆木块、马来酸酐、甲磺酸在温度70~75℃下进行反应，时间为5~6h，得反应后的木块，备用；
b.按重量份数计，取40~50份水、20~30份蛋白胨、10~15份葡萄糖、7~8份琼
脂、5~6份氯化钠进行混合，高温灭菌，得营养液，按质量比1：5~6，将蓝细菌、营养液进行培养，得培养液，每隔1~2d将磷酸放入培养液中，加入量为培养液质量的10％，5~7d后，过滤，收集滤液；
c.按质量比1：5~6，将步骤a备用的反应后的木头、滤液进行混合，浸泡24~30h，得浸泡后的木块，将浸泡后的木块用反渗透膜进行包裹，得包裹后的木块，将5~7块包裹后的木块用绳进行串联，固定，即得处理体。
本发明河流水体除磷系统，包括如下步骤：
（1）在河流中放置格网，在陂势较高的格网20~30m处设置格网，在陂势较低的格网20~30m处设置格网，陂势较高的两格网之间作为生物区，陂势较低的两格网之间作为处理区；
（2）在生物区中种植睡莲，每平方米种植15~18株，每株的间距为10~15cm，20~30d后去除睡莲，种植凤眼莲，种植时间为25~30d，来回替换；
（3）在处理区放置处理体，每个处理体的间距为8~10cm，15~20d替换新的处理体，即完成河流水体除磷系统。
实例1
处理体的制备方法：
a.将直径为30cm的香椿树切割成长为40cm的木块，再将长40cm的木块竖直对半切割，得半圆木块，将半圆木块晾干，得晾干后的半圆木块，按质量比10：4：1，将晾干后的半圆木块、马来酸酐、甲磺酸在温度70℃下进行反应，时间为5h，得反应后的木块，备用；
b.按重量份数计，取40份水、20份蛋白胨、10份葡萄糖、7份琼脂、5份氯化钠进行混合，高温灭菌，得营养液，按质量比1：5，将蓝细菌、营养液进行培养，得培养液，每隔1d将磷酸放入培养液中，加入量为培养液质量的10％，5d后，过滤，收集滤液；
c.按质量比1：5，将步骤a备用的反应后的木头、滤液进行混合，浸泡24h，得浸泡后的木块，将浸泡后的木块用反渗透膜进行包裹，得包裹后的木块，将5块包裹后的木块用绳进行串联，固定，即得处理体。
本发明河流水体除磷系统，包括如下步骤：
（1）在河流中放置格网，在陂势较高的格网20m处设置格网，在陂势较低的格网20m处设置格网，陂势较高的两格网之间作为生物区，陂势较低的两格网之间作为处理区；
（2）在生物区中种植睡莲，每平方米种植15株，每株的间距为10cm，20d后去除睡莲，种植凤眼莲，种植时间为25d，来回替换；
（3）在处理区放置处理体，每个处理体的间距为8cm，15d替换新的处理体，即完成河流水体除磷系统。
实例2
处理体的制备方法：
a.将直径为35cm的香椿树切割成长为45cm的木块，再将长45cm的木块竖直对半切割，得半圆木块，将半圆木块晾干，得晾干后的半圆木块，按质量比15：5：2，将晾干后的半圆木块、马来酸酐、甲磺酸在温度75℃下进行反应，时间为6h，得反应后的木块，备用；
b.按重量份数计，取50份水、30份蛋白胨、15份葡萄糖、8份琼脂、6份氯化钠进行混合，高温灭菌，得营养液，按质量比1：6，将蓝细菌、营养液进行培养，得培养液，每隔2d将磷酸放入培养液中，加入量为培养液质量的10％，7d后，过滤，收集滤液；
c.按质量比1：5.5，将步骤a备用的反应后的木头、滤液进行混合，浸泡26h，得浸泡后的木块，将浸泡后的木块用反渗透膜进行包裹，得包裹后的木块，将56块包裹后的木块用绳进行串联，固定，即得处理体。
本发明河流水体除磷系统，包括如下步骤：
（1）在河流中放置格网，在陂势较高的格网25m处设置格网，在陂势较低的格网25m处设置格网，陂势较高的两格网之间作为生物区，陂势较低的两格网之间作为处理区；
（2）在生物区中种植睡莲，每平方米种植16株，每株的间距为12cm，25d后去除睡莲，种植凤眼莲，种植时间为28d，来回替换；
（3）在处理区放置处理体，每个处理体的间距为9cm，18d替换新的处理体，即完成河流水体除磷系统。
实例3
处理体的制备方法：
a.将直径为33cm的香椿树切割成长为43cm的木块，再将长43cm的木块竖直对半切割，得半圆木块，将半圆木块晾干，得晾干后的半圆木块，按质量比13：4.5：1.5，将晾干后的半圆木块、马来酸酐、甲磺酸在温度73℃下进行反应，时间为5.5h，得反应后的木块，备用；
b.按重量份数计，取45份水、25份蛋白胨、13份葡萄糖、7.5份琼脂、5.5份氯化钠进行混合，高温灭菌，得营养液，按质量比1：5.5，将蓝细菌、营养液进行培养，得培养液，每隔1.5d将磷酸放入培养液中，加入量为培养液质量的10％，6d后，过滤，收集滤液；
c.按质量比1：6，将步骤a备用的反应后的木头、滤液进行混合，浸泡30h，得浸泡后的木块，将浸泡后的木块用反渗透膜进行包裹，得包裹后的木块，将7块包裹后的木块用绳进行串联，固定，即得处理体。
本发明河流水体除磷系统，包括如下步骤：
（1）在河流中放置格网，在陂势较高的格网30m处设置格网，在陂势较低的格网30m处设置格网，陂势较高的两格网之间作为生物区，陂势较低的两格网之间作为处理区；
（2）在生物区中种植睡莲，每平方米种植18株，每株的间距为15cm，30d后去除睡莲，种植凤眼莲，种植时间为30d，来回替换；
（3）在处理区放置处理体，每个处理体的间距为10cm，20d替换新的处理体，即完成河流水体除磷系统。
对照例：苏州市某公司应用的水体除磷系统。
将上述实例水体除磷系统与对照例的水体除磷系统进行检测，具体检测如下：
分别使用本发明的水体除磷系统与对照例的水体除磷系统对河流水体进行处理，各组处理的污水相同，污水中总磷含量为321mg/L，每组处理后的磷含量如表1所示。
表1：
综合上述，本发明的河流水体除磷系统除磷效果好，且利用了水生植物与被反渗透膜包裹的木块，避免了环境的二次污染，值得大力推广。

Claims (3)

1.一种河流水体除磷系统，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）在河流中放置格网，在陂势较高的格网20~30m处设置格网，在陂势较低的格网20~30m处设置格网，陂势较高的两格网之间作为生物区，陂势较低的两格网之间作为处理区；
（2）在生物区中种植睡莲，每平方米种植15~18株，每株的间距为10~15cm，20~30d后去除睡莲，种植凤眼莲，种植时间为25~30d，来回替换；
（3）在处理区放置处理体，每个处理体的间距为8~10cm，15~20d替换新的处理体，即完成河流水体除磷系统。
2.根据权利要求1所述河流水体除磷系统，其特征在于，所述步骤（3）中处理体的制备方法：
a.将直径为30~35cm的香椿树切割成长为40~45cm的木块，再将长40~45cm的木块竖直对半切割，得半圆木块，将半圆木块晾干，得晾干后的半圆木块，按质量比10~15：4~5：1~2，将晾干后的半圆木块、马来酸酐、甲磺酸在温度70~75℃下进行反应，时间为5~6h，得反应后的木块，备用；
b.按重量份数计，取40~50份水、20~30份蛋白胨、10~15份葡萄糖、7~8份琼脂、5~6份氯化钠进行混合，高温灭菌，得营养液，按质量比1：5~6，将蓝细菌、营养液进行培养，得培养液，每隔1~2d将磷酸钠放入培养液，加入量为培养液质量的10％，5~7d后，过滤，收集滤液；
c.按质量比1：5~6，将步骤a备用的反应后的木头、滤液进行混合，浸泡24~30h，得浸泡后的木块，将浸泡后的木块用反渗透膜进行包裹，得包裹后的木块，将5~7块包裹后的木块用绳进行串联，固定，即得处理体。
3.根据权利要求1所述河流水体除磷系统，其特征在于，所述将去除后的水生植物与替换过的木块进行粉碎，得粉碎物，将粉碎物放入发酵罐中在温度40℃进行发酵，发酵5d，得发酵物，所得发酵物可作为土壤磷肥。
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