CN109160694A - 一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，首先通过添加FeCl3除TP和重金属离子，接着通过沼气发酵法去除压榨汁中的有机悬浮物和碳氢化合物，然后通过一体化水体处理装置生物膜接触氧化法去除水体中残余的碳氢化合物和TN，最后添加次氯酸钠去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度。本发明不仅可实现水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理，还可除去压榨汁中残留的水葫芦种子，避免种子随着污水排放后，再次生长。

Description

一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法
技术领域
本发明属于水葫芦污水处理的环保技术领域，具体涉及一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法。
背景技术
水葫芦，学名凤眼蓝 [ Eichhornia crassipes ( Martius ) Solms-Laubach ]，属单叶子植物纲，百合目，雨久花科，凤眼蓝属，起源于南美的亚马逊河流域和巴西，被认为是世界上生长最快的植物之一。
水葫芦是全世界最危险的100种恶性入侵物种之一，我国在20世纪30年代从南美引进，60、70年代曾作为畜禽饲料推广，由于其营养价值不高和饲料的普及，而逸为野生，尤其是内河内湖的富营养化水体使其疯狂滋生。水葫芦大量繁殖后，会在其所生长的区域范围内，形成优势种群，致使当地生物多样性遭到严重破坏，成为生物入侵的典型案例。
福建地处我国东南沿海地区，温暖潮湿的海洋性气候、独特的地貌和土壤条件，孕育了复杂多样的生态系统。然而，随着工业的急剧发展，人们日常生活产生的污染物肆意排放，导致水体富营养化，促使水葫芦大范围繁殖，泛滥成灾。目前，福建省25%的淡水水域已被水葫芦侵占，全省受水葫芦侵害的水域面积高达46万亩。在全省九地市中，福州、漳州、南平三个地市水葫芦的滋生情况最为严重。在水葫芦高发期，水口电站区域接近1/3的水面被水葫芦所覆盖，严重影响当地的农业灌溉、水产养殖、水利运输和发电。漳州九龙江几乎整个江面被水葫芦覆盖，南平的樟湖码头江面也被水葫芦覆盖得严严实实，严重阻碍航运。三明、龙岩、泉州和莆田的水葫芦主要分布在鱼塘、水坝以及部分内河。
水葫芦已经严重危害福建经济和社会的健康发展，全国多地存在类似情况，如何科学的治理水葫芦成为属地人民迫切解决问题之一，也是从事水务技术人员迫切需要解决的重大课题。目前防治水葫芦的方法主要用化学防治、生物防治、人工及机械打捞和综合治理等方法。化学防治方法简便，效果迅速，常用除草剂如克芜踪、草甘磷等进行防治。但除草剂对水体生态系统的破坏性大，污染环境，而且无法清除水葫芦种子，效果不能持久。生物防治法是利用植物与天敌间生态平衡的理论，从水葫芦原产地引进其天敌，使之建立种群，对水葫芦实施长期的控制。生物防治环境安全，成本低，效果持久，为国内外所重视，但缺点是见效慢，从释放天敌到获得显著的控制效果，一般需要35年甚至更长的时间。人工及机械防除方法是通过人工或机械对水葫芦进行打捞处理，见效快，但水葫芦打捞后粉碎和压榨脱水会产生大量的压榨汁。根据文献记载，压榨汁的有机质含量高（表1），不能直接排放至天然水体，需要处理到GB8978-1996《污水综合排放标准》的一级标准才可排放（表2），因此需要进行处理。
此外，水葫芦繁殖力极强，兼有性和无性两种繁殖方式，每个花穗包含有300-500粒种子，由于压榨法难以使所有水葫芦种子完全失去活性，因此后期可能会进一步萌发，本发明利用分步处理法，可处理多种水葫芦压榨汁中的污染因子，并且可除去压榨汁中残留的水葫芦种子，避免二次萌发造成污染。
表1水葫芦压榨汁的水质分析结果
表2 GB8978-1996《污水综合排放标准》
发明内容
本发明的目的在于提供一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，解决水葫芦压榨汁污染环境的难题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，包括以下步骤：
（1）在水葫芦压榨汁中添加FeCl3除TP和重金属离子；
（2）通过沼气发酵法去除压榨汁中的有机悬浮物和碳氢化合物；
（3）通过一体化水体处理装置生物膜接触氧化法去除水体中残余的碳氢化合物和TN；
（4）添加次氯酸钠去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度。
步骤（1）FeCl3的添加量为100-200 g/ m3。
步骤（2）所述沼气发酵温度控制在 36-38℃的恒温水平，发酵时间为10-15d，沼气发酵菌种的添加量为200-250g/m3；
步骤（4）次氯酸钠的添加量为300-500 g/ m3。
根据需要将一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法应用于水葫芦压榨汁污染物的处理中。
本发明的优点在于：
（1）本发明针对水葫芦压榨汁中有多种污染因子且浓度高，通过生物法和化学法相结合办法，经过四个步骤分别对水葫芦压榨汁中多种污染因子进行处理，每一步骤针对不同污染因子采取不同工艺技术加以治理，达到治理良好的效果；
（2）利用本发明方法中的四个步骤，可有效去除由于压榨不完全残留的水葫芦种子，避免污水排放后，水葫芦种子再次进入水体进行萌发；
（3）本发明技术成熟，简单实用，成本可控特点，开创污染水体治理技术新思路、新方法。
具体实施方式
本发明通过四个步骤对水葫芦压榨汁中的污染因子进行处理，主要反应如下：
（1）在水葫芦压榨汁中添加FeCl3除TP和重金属离子，主要反应有：
a. Fe3+ +PO4 3- =FePO4↓；
b.金属离子与磷酸根反应生成重金属磷酸盐沉淀；
c.过量Fecl3 水解成Fe（OH）3沉淀，部分重金属离子也会形成氢氧化物沉淀，沉淀过程具有脱色效果；
d. Fecl3 是强化剂，能与还原剂反应，也会降低水体中COD浓度。
（2）通过沼气发酵法去除压榨汁中的有机悬浮物和碳氢化合物：
a. 8CH +3O2 =6CO↑+2CH4↑；
b.有机悬浮物纤维素在沼气发酵菌种的作用下与氧气反应生成一氧化碳：2C +O2 =2CO↑；
c.污水中的还原剂在沼气发酵菌种的作用下被氧化，降低水体中的COD浓度；
（3）通过一体化水体处理装置生物膜接触氧化法去除水体中残余的碳氢化合物和TN，其中主要反应包括：
a.硝化反应NH+ 4 +2O2 →NO－ ３＋2H＋＋H２O；
b.反硝化反应2 NO３ －+ 10 e + 12 H＋ → N2↑+ 6 H2O；
c. 污水中的还原剂在生物膜吸附的细菌的作用下被氧化，降低水体中的COD浓度；
（4）添加次氯酸钠去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度，主要反应包括：
a.2NH3＋3NaClO＝3Nacl＋N2↑+3H2O
b. NaClO是强化剂，能与还原剂反应，可大大降低水体中COD浓度和水体色度。
c. 处理后水体经露天管道或沟渠排放，过量的NaClO见光线分解：
2NaClO→2NaCl＋O２↑
实施例1
一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，包括以下步骤：
（1）在水葫芦压榨汁中添加FeCl3除TP和重金属离子，平均每立方米废水添加150g的FeCl3，搅拌处理1h；
（2）经步骤（1）处理后的污水导入沼气池进行厌氧发酵，加入沼气发酵菌种200g/m3，将发酵温度控制在 37℃的恒温水平，发酵处理12d；
（3）将发酵后的污水通过常规一体化水体处理装置生物膜接触氧化法进行处理，一立方米填料每天处理10 立方米水，去除水体中残余的碳氢化合物和TN；
（4）按400g/m3的量添加次氯酸钠，静置10h，去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度。
实施例2
一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，包括以下步骤：
（1）在水葫芦压榨汁中添加FeCl3除TP和重金属离子，平均每立方米废水添加200g的FeCl3，搅拌处理1h；
（2）经步骤（1）处理后的污水导入沼气池进行厌氧发酵，加入沼气发酵菌种250g/m3，将发酵温度控制在 38℃的恒温水平，发酵处理12d；
（3）将发酵后的污水通过常规一体化水体处理装置生物膜接触氧化法进行处理，一立方米填料每天处理10 立方米水，去除水体中残余的碳氢化合物和TN；
（4）按500g/ m3的量添加次氯酸钠，静置10h，去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度。
实施例3
一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，包括以下步骤：
（1）在水葫芦压榨汁中添加FeCl3除TP和重金属离子，平均每立方米废水添加100g的FeCl3，搅拌处理1h；
（2）经步骤（1）处理后的污水导入沼气池进行厌氧发酵，加入沼气发酵菌种200g/m3，将发酵温度控制在 36℃的恒温水平，发酵处理15d；
（3）将发酵后的污水通过常规一体化水体处理装置生物膜接触氧化法进行处理，一立方米填料每天处理10 立方米水，去除水体中残余的碳氢化合物和TN；
（4）按300g/ m3的量添加次氯酸钠，静置10h，去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度。
经实施例1-3所述方法处理后，以未处理的污水为对照，对污水中的各指标进行测定，结果见表3。
表3 实施例1-3中污水各指标测定
分别取经实施例1-3所述方法处理后的水葫芦污水500mL，置于无菌1L烧杯中，放置在30℃培养箱中，以未处理的污水为对照，培养15天，每隔5天进行观察记录，结果见表4。
表4 实施例1-3处理对水葫芦种子再萌发的影响
由表3可知，经实施例1-3处理后的水葫芦压榨汁中的各项指标均符合污水综合排放标准（表2），说明本发明所公开的方法对水葫芦压榨汁中各污染因子具有显著的处理效果；由表4可知，与未处理的污水相比，实施例1-3的水葫芦种子萌发量显著降低，说明本发明处理方法可有效抑制水葫芦种子萌发，经实施例1-2方法处理后的污水，在放置15d后，仍没有新的水葫芦种子萌发，说明经实施例1及实施例2处理后的污水，排放后不会引起水葫芦再次萌发，效果显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在水葫芦压榨汁中添加FeCl3除TP和重金属离子；
（2）通过沼气发酵法去除压榨汁中的有机悬浮物和碳氢化合物；
（3）通过一体化水体处理装置生物膜接触氧化法去除水体中残余的碳氢化合物和TN；
（4）添加次氯酸钠去除水体中的游离氨、水体脱色、去除大肠杆菌以及降低水体中的COD浓度。
2.根据权利要求1所述的一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，其特征在于，步骤（1）FeCl3的添加量为100-200g/ m3。
3.根据权利要求1所述的一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，其特征在于，步骤（2）所述沼气发酵温度控制在 36-38℃的恒温水平，发酵时间为10-15d，沼气发酵菌种的添加量为200-250g/m3。
4.根据权利要求1所述的一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法，其特征在于，步骤（4）次氯酸钠的添加量为300-500g/ m3。
5.如权利要求1-4任一所述一种水葫芦压榨汁中多种污染因子综合处理的方法在处理水葫芦压榨汁污染物中的应用。
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