CN110776104A - 一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，包括如下构建步骤：浮床搭建，浮床包括浮板和种植盆，浮板上开有多个放置孔，放置孔内活动卡接种植盆，种植盆包括外盆体，外盆体卡接在放置孔内，外盆体内壁卡接铁碳框，铁碳框内壁顶部套接海绵垫；水生植物选取通过实验筛选出适宜的目标植物；种植和投放，将筛选出的目标植物种植在种植盆内，将种植盆卡接在放置孔内，将浮板投放在鱼塘水体上悬浮，从而对水体内烷基酚类进行净化；对植物进行管理，将枯萎的植物及时拔除更换，避免枯萎植物掉落到水体中腐烂造成二次污染。通过浮床上的水生植物将水体中的烷基酚类吸附并转化成植物养料，从而加速烷基酚类净化速度。
Description
技术领域
本发明涉及水体净化技术领域，具体为一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统。
背景技术
鱼塘养殖时间久了后，鱼塘内水体中会富含大量烷基酚类化合物，烷基酚类浓度增加后会影响鱼塘水的养殖效果，目前降低烷基酚类浓度的方法都是将鱼塘闲置，通过水体自然分解烷基酚类，但是这样耗时久，耽误养殖时间，或者将鱼塘内水体完全排走并清理鱼塘，但是这样耗费成本大，为此我们提出一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，包括如下构建步骤：
S1、浮床搭建
所述浮床包括浮板和种植盆，所述浮板上开有多个放置孔，所述放置孔内活动卡接种植盆，所述种植盆包括外盆体，所述外盆体卡接在放置孔内，所述外盆体内壁卡接铁碳框，所述铁碳框内壁顶部套接海绵垫；
S2、水生植物选取
在多个相同大小的鱼池中注入等量的鱼塘水，并向多个鱼池中分别种植培养不同种类的水生植物，培养一端时间后，分别检测不同水生植物的生长量、水生植物对烷基酚类化合物的吸附量以及水体中烷基酚类化合物的去除效果进行对比，综合筛选出适宜的目标植物；
S3、种植和投放
将步骤S2筛选出的目标植物茎干处裹上海绵垫，再将目标植物放入铁碳框，使得海绵垫将目标植物茎干夹紧固定在铁碳框内，目标植物根茎位于铁碳框内腔下方，再将铁碳框放入外盆体内，再将外盆体卡接在放置孔内，最终将浮板投放在鱼塘水体上悬浮，使得外盆体和铁碳框的底部浸入水中；
S4、对植物进行管理
根据目标植物在鱼塘水体中的生长状况，将枯萎的植物及时拔除更换，避免枯萎植物掉落到水体中腐烂造成二次污染。
优选的一种实施案例，所述放置孔、外盆体和铁碳框均为上大下小的中空圆台结构，所述铁碳框内腔从上到下分为茎干区和根茎区，所述茎干区的支柱数量大于根茎区的支柱数量，所述铁碳框为不锈钢丝网框编织形成，且不锈钢丝网框内填充铁碳颗粒，所述浮板的外壁固定安装拉环，所述拉环上固定绑有拉绳。
优选的一种实施案例，所述铁碳颗粒的技术参数为：比重：1.1吨/立方米，比表面积：1.2平方米/克，空隙率：65％，规格：1cm*2cm，含铁量≥75％。
优选的一种实施案例，所述铁碳框内填充物通过实验确定为铁碳颗粒，实验为：向鱼池(200cm×200cm×120cm)注入2000L鱼塘水，水体PH为7-8，水温为18-28℃，溶氧在8mg/L-9mg/L，采用1Kg铁碳，分四袋用20目纱网，挂于鱼池四角，增氧机24h通气，分实验池和对照池，水体中烷基酚配置初始浓度，4-t-OP和4-NP分别为800ng/L,双酚A为100ng/L，24小时后开始检测水体中烷基酚类浓度。
优选的一种实施案例，步骤S2中，所述鱼池的面积为200cm×200cm，鱼池深度为120cm，加入鱼塘水为2吨，所述鱼塘水水质主要参数：PH为7-8，水温为18-28℃，溶氧在3mg/L-5mg/L，凯氏氮为0.03-0.04mg/L，总磷控制在0.001mg/L以下，所述鱼塘水中水体中烷基酚类化合物浓度分别为4-t-OP(600ng/L)、4-NP(300ng/L)和双酚A为(100ng/L)。
优选的一种实施案例，步骤S2中，多个鱼池分别种植美人蕉、风车草、金钱草、菖蒲、泽泻、水葱、花叶芦苇、血草和千屈菜，所述水生植物均通过种植盆固定，并在外盆体外壁套接浮环，使得水生植物叶面将鱼池全覆盖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过实验选取能够有效吸附和去除烷基酚类的水生植物，并将其种植在浮床上，通过浮床使得水生植物的根系伸入水体中，从而将烷基酚类转化为植物生长养料，达到快速净化烷基酚类的效果，且净化系统能够重复利用，便于在每个养殖周期间对鱼塘水体进行净化，成本低廉且节约净化时间；通过实验确定铁碳颗粒能够有效吸附和降解烷基酚类，使用铁碳颗粒构建水生植物浮床中植物根系固定材料，从而加速烷基酚类降解速度，减少净化时间；在通过生态浮床进行净化时，通过人工管理及时将枯萎的植物及时拔除更换，避免枯萎植物掉落到水体中腐烂造成二次污染。
附图说明
图1为本发明浮床结构示意图；
图2为本发明中种植盆结构示意图；
图3为本发明中选取水生植物时种植盆结构示意图；
图4为本发明中铁碳对4-t-OP的吸附和降解实验结果图；
图5为本发明中铁碳对4-壬基酚的吸附和降解实验结果图；
图6为本发明中铁碳对双酚A的吸附和降解实验结果图；
图7为本发明中铁碳对烷基酚类综合吸附和降解实验结果图；
图8为本发明中各水生植物对烷基酚类化合物的吸附实验结果图；
图9为本发明中各水生植物对4-t-OP的去除效果实验结果图；
图10为本发明中各水生植物对4-壬基酚的去除效果实验结果图；
图11为本发明中各水生植物对双酚A的去除效果实验结果图。
图中：1浮板、2放置孔、3种植盆、31外盆体、32铁碳框、33海绵垫、4拉环、5拉绳、6茎干区、7根茎区、8浮环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，包括如下构建步骤：
S1、浮床搭建
请参阅图1和图2，浮床包括浮板1和种植盆3，浮板1上开有多个放置孔2，放置孔2内活动卡接种植盆3，种植盆3包括外盆体31，外盆体31卡接在放置孔2内，外盆体31内壁卡接铁碳框32，铁碳框32内壁顶部套接海绵垫33；
S2、水生植物选取
在多个相同大小的鱼池中注入等量的鱼塘水，并向多个鱼池中分别种植培养不同种类的水生植物，培养一端时间后，分别检测不同水生植物的生长量、水生植物对烷基酚类化合物的吸附量以及水体中烷基酚类化合物的去除效果进行对比，综合筛选出适宜的目标植物；
S3、种植和投放
请参阅图1和图2，将步骤S2筛选出的目标植物茎干处裹上海绵垫33，再将目标植物放入铁碳框32，使得海绵垫33将目标植物茎干夹紧固定在铁碳框32内，目标植物根茎位于铁碳框32内腔下方，再将铁碳框32放入外盆体31内，再将外盆体31卡接在放置孔2内，最终将浮板1投放在鱼塘水体上悬浮，使得外盆体31和铁碳框32的底部浸入水中；
S4、对植物进行管理
根据目标植物在鱼塘水体中的生长状况，将枯萎的植物及时拔除更换，避免枯萎植物掉落到水体中腐烂造成二次污染。
放置孔2、外盆体31和铁碳框32均为上大下小的中空圆台结构，铁碳框32内腔从上到下分为茎干区6和根茎区7，茎干区6的支柱数量大于根茎区7的支柱数量，便于将海绵垫33夹紧从而固定水生植物，铁碳框32为不锈钢丝网框编织形成，且不锈钢丝网框内填充铁碳颗粒，浮板1的外壁固定安装拉环4，拉环4上固定绑有拉绳5。
进一步的，铁碳颗粒的技术参数为：比重：1.1吨/立方米，比表面积：1.2平方米/克，空隙率：65％，规格：1cm*2cm，含铁量≥75％，可购自山东万泓环保科技有限公司。
进一步的，铁碳框32内填充物通过实验确定为铁碳颗粒，实验为：向鱼池(200cm×200cm×120cm)注入2000L鱼塘水，水体PH为7-8，水温为18-28℃，溶氧在8mg/L-9mg/L，采用1Kg铁碳，分四袋用20目纱网，挂于鱼池四角，增氧机24h通气，分实验池和对照池，对照池选用自然降解，水体中烷基酚配置初始浓度，4-t-OP和4-NP分别为800ng/L,双酚A为100ng/L，24小时后开始检测水体中烷基酚类浓度，实验时间从12月21日至年1月1日，每天取样一次，铁碳颗粒对烷基酚类吸附结果如图4-7，铁炭微电解是基于电化学中的原电池反应。当铁和炭浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场。阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物还原，也可使某些不饱和基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性，并结合实验结果得出，铁碳池1-6天对水体中烷基酚降解率明显高于对照池，加药24小时后测得铁碳池ΣAPs降解率为42.9％，其中双酚A为51.3％、4-t-OP为40％、4-NP为44.12％。第六天时对ΣAPs降解率为90.9％，其中双酚A为71％、4-t-OP为88.3％、4-NP为94.3％。24小时后测得对照池ΣAPs降解率为25.8％，其中双酚A为23％、4-t-OP为26.3％、4-NP为25.7％。第六天时对ΣAPs降解率为78.2％，其中双酚A为66％、4-t-OP为77.7％、4-NP为88.2％。铁碳可以作为吸附和降解材料单独或构建水生植物浮床在去除养殖水体中烷基酚类有机污染使用，铁碳颗粒能够有效吸附和降解烷基酚类，使用铁碳颗粒构建水生植物浮床中植物根系固定材料，从而加速烷基酚类降解。
优选的一种实施案例，步骤S2中，鱼池的面积为200cm×200cm，鱼池深度为120cm，加入鱼塘水为2吨，鱼塘水水质主要参数：PH为7-8，水温为18-28℃，溶氧在3mg/L-5mg/L，凯氏氮为0.03-0.04mg/L，总磷控制在0.001mg/L以下，鱼塘水中水体中烷基酚类化合物浓度分别为4-t-OP(600ng/L)、4-NP(300ng/L)和双酚A为(100ng/L)，多个鱼池分别种植美人蕉、风车草、金钱草、菖蒲、泽泻、水葱、花叶芦苇、血草和千屈菜，参阅图3，水生植物均通过种植盆3固定，并在外盆体31外壁套接浮环8，使得水生植物叶面将鱼池全覆盖，不同水生植物的生长量如表1，水生植物对烷基酚类化合物的吸附量如图8，水体中烷基酚类化合物的去除效果如图9-11。
表1不同水生植物的生长量
根据表1结果显示：重量增加最快植物为风车草，增长率73.4％，其次为美人蕉增长率54.7％，千屈菜和泽泻增长也较快分别为40.5％和23.0％，其余水生植物重量增加较慢，其重量在15％以下；根系生长状况与植株重量增加有一定相关性，根生长较快的植物大小依次为有泽泻、风车草、千屈菜、水葱和美人蕉，15天根长度增长率分别为80.0％、70.7％、68.2％、57.1％、29.5％，其余水生植物根长度增长率均低于30％。根据其生长状况筛选出构建生态浮床主要目标植物为，风车草、千屈菜、美人蕉和泽泻；
根据图8显示的水生植物对烷基酚类化合物的吸附量，结果得出，吸附量最大的前三种植物依次为：泽泻>风车草>花叶芦苇，且ΣAPs含量分别为69.34ng/g、53.96ng/g和49.0ng/g，泽泻测得吸附4-t-OP和4-NP均最高；
结合图9-11显示的烷基酚类化合物的去除效果显示，风车草浮床对污染物去除率最高，其次为千屈菜，最低为美人蕉，在第2天时测得水体中污染物含量显示，风车草池对4-t-op、4-壬基酚和双酚A去除率分别为72.6％、90.1％和83.7％，千屈菜为70.7％、86.9％、62.9％，美人蕉为35％、69％、44％，对照池为20.1％、52％和27.2％，可见采用水生态浮床能对移除养殖水体烷基酚类化合物污染产生明显效果；
综和考虑不同水生植物的生长量、水生植物对烷基酚类化合物的吸附量和水体中烷基酚类化合物的去除效果，目标植物可选用风车草、千屈菜、美人蕉和泽泻中的一种或几种。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，其特征在于，包括如下构建步骤：
S1、浮床搭建
所述浮床包括浮板(1)和种植盆(3)，所述浮板(1)上开有多个放置孔(2)，所述放置孔(2)内活动卡接种植盆(3)，所述种植盆(3)包括外盆体(31)，所述外盆体(31)卡接在放置孔(2)内，所述外盆体(31)内壁卡接铁碳框(32)，所述铁碳框(32)内壁顶部套接海绵垫(33)；
S2、水生植物选取
在多个相同大小的鱼池中注入等量的鱼塘水，并向多个鱼池中分别种植培养不同种类的水生植物，培养一端时间后，分别检测不同水生植物的生长量、水生植物对烷基酚类化合物的吸附量以及水体中烷基酚类化合物的去除效果进行对比，综合筛选出适宜的目标植物；
S3、种植和投放
将步骤S2筛选出的目标植物茎干处裹上海绵垫(33)，再将目标植物放入铁碳框(32)，使得海绵垫(33)将目标植物茎干夹紧固定在铁碳框(32)内，目标植物根茎位于铁碳框(32)内腔下方，再将铁碳框(32)放入外盆体(31)内，再将外盆体(31)卡接在放置孔(2)内，最终将浮板(1)投放在鱼塘水体上悬浮，使得外盆体(31)和铁碳框(32)的底部浸入水中；
S4、对植物进行管理
根据目标植物在鱼塘水体中的生长状况，将枯萎的植物及时拔除更换，避免枯萎植物掉落到水体中腐烂造成二次污染。
2.根据权利要求1所述的一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，其特征在于：所述放置孔(2)、外盆体(31)和铁碳框(32)均为上大下小的中空圆台结构，所述铁碳框(32)内腔从上到下分为茎干区(6)和根茎区(7)，所述茎干区(6)的支柱数量大于根茎区(7)的支柱数量，所述铁碳框(32)为不锈钢丝网框编织形成，且不锈钢丝网框内填充铁碳颗粒，所述浮板(1)的外壁固定安装拉环(4)，所述拉环(4)上固定绑有拉绳(5)。
3.根据权利要求2所述的一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，其特征在于：所述铁碳颗粒的技术参数为：比重：1.1吨/立方米，比表面积：1.2平方米/克，空隙率：65％，规格：1cm*2cm，含铁量≥75％。
4.根据权利要求2所述的一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，其特征在于：所述铁碳框(32)内填充物通过实验确定为铁碳颗粒，实验为：向鱼池(200cm×200cm×120cm)注入2000L鱼塘水，水体PH为7-8，水温为18-28℃，溶氧在8mg/L-9mg/L，采用1Kg铁碳，分四袋用20目纱网，挂于鱼池四角，增氧机24h通气，分实验池和对照池，水体中烷基酚配置初始浓度，4-t-OP和4-NP分别为800ng/L,双酚A为100ng/L，24小时后开始检测水体中烷基酚类浓度。
5.根据权利要求1所述的一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，其特征在于：步骤S2中，所述鱼池的面积为200cm×200cm，鱼池深度为120cm，加入鱼塘水为2吨，所述鱼塘水水质主要参数：PH为7-8，水温为18-28℃，溶氧在3mg/L-5mg/L，凯氏氮为0.03-0.04mg/L，总磷控制在0.001mg/L以下，所述鱼塘水中水体中烷基酚类化合物浓度分别为4-t-OP(600ng/L)、4-NP(300ng/L)和双酚A为(100ng/L)。
6.根据权利要求1所述的一种针对水体烷基酚类富营养化生态净化系统，其特征在于：步骤S2中，多个鱼池分别种植美人蕉、风车草、金钱草、菖蒲、泽泻、水葱、花叶芦苇、血草和千屈菜，所述水生植物均通过种植盆(3)固定，并在外盆体(31)外壁套接浮环(8)，使得水生植物叶面将鱼池全覆盖。
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