CN112047573A

CN112047573A - 一种景观湖泊补水控磷工艺

Info

Publication number: CN112047573A
Application number: CN202010935477.4A
Authority: CN
Inventors: 柯凡; 李文朝; 刘健; 李娜
Original assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Current assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2020-12-08

Abstract

本发明公开了一种景观湖泊补水控磷工艺，属于污水净化技术领域，本发明的除磷工艺步骤简单，操作方便，且不需要控制水中的含氧量，碳酸钙的钙离子和水中的磷酸根离子可生成羟基磷酸钙，羟基磷酸钙向下沉淀，并且不影响下层的碳酸钙释放钙离子，且本发明的除磷过程中不需要放置任何的过滤装置，减少了过滤装置更换的成本，同时也节省了对过滤装置进行清理的时间，除此之外只要是对相似水质进行净化，本发明的净化工艺就能够适用于多种不同规模的污水净化的项目，且在净化过程中还能够保证生态的安全性，本发明科学合理，使用安全方便，碳酸钙价格便宜，且非常容易购买到，所以便于推广应用。

Description

一种景观湖泊补水控磷工艺

技术领域

本发明涉及污水净化技术领域，具体是一种景观湖泊补水控磷工艺。

背景技术

现有技术中对污水中的磷去除大部分选择的方式是生物法除磷是指好氧型细菌在一定条件下会对有机磷或者偏磷进行硝化分解，一部分磷会被微生物吸收，从而变为微生物污泥；另外一部分磷会被分解转化为正磷小分子，在后续处理中，还要继续通过化学法将正磷小分子沉淀。从除磷效率来说，生物除磷法并不能把磷处理到低浓度，第一是因为微生物分解有机磷的能力有限，第二是磷残余在微生物的体内会因为新陈代谢而把磷排出。

除了生物法去磷之外还有生物除磷，生物除磷的机理是通过厌氧区中吸收挥发性脂肪酸(VFA)，同时释放出存储的磷，而在好氧条件下聚磷细菌吸收过量的磷。为保证聚磷细菌的繁殖以及有效的生物除磷作用，需要有充足的挥发性脂肪酸。污水处理厂的进水中可能有VFA存在，包括收集系统的停留时间较长、设有多级提升泵站的原水和生物脱氮除磷系统厌氧段中复杂的有机化合物分解产生。若自然产生的VFA含量不足，就需要在厌氧段外加VFA，步骤较为繁琐。

上述的除磷过程步骤较为繁琐，除磷的效果不是非常好，且还需要控制除磷时的污水的环境，所以需要一种新的控磷工艺能够解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种景观湖泊补水控磷工艺，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种景观湖泊补水控磷工艺，包括以下步骤：

(1)污水除杂；

(2)利用沉水植物提供去磷的自然碱性环境；

(3)去磷；

(4)检测。

进一步地，包括以下步骤：

(1)污水依次经过好氧池和厌氧池去除水中的氨氮和有机污染物，在好氧池中，污水中的微生物去除水中的有机污染物和悬浮物以及将水中的氨氮氧化成硝酸盐，污水进入厌氧池之后，向厌氧池中投放反硝化过程中需要的碳源，在反硝化过程中，硝酸盐被反硝化成氮气，完成对污水中氨氮和有机污染物的去除；

(2)经过步骤(1)处理后的污水进入控磷池塘，控磷池塘底部种植有沉水植物，沉水植物提供去磷的自然碱性环境，沉水植物经过光合作用消耗水中的二氧化碳，破坏了水中的溶解平衡，为了补充二氧化碳，碳酸根与氢离子生成二氧化碳补充消耗的二氧化碳，氢离子被消耗，水中的自然环境呈碱性；

(3)利用控磷池塘底部铺设的去磷物质，在沉水植物提供的自然碱性环境下进行去磷；

(4)对水进行检测，检测合格之后，将水输送进入湖泊。

进一步地，控磷池塘底部铺设的用于在碱性环境下去磷的去磷物质为碳酸钙颗粒，在自然碱性环境中，碳酸钙的钙离子和水中的磷酸根离子生成羟基磷酸钙，因为自身的重力，羟基磷酸钙会向下沉降覆盖在水底，完成去磷。碳酸钙和羟基磷酸钙在水底呈离散状态，且因碳酸钙和羟基磷酸钙多孔的特性，使得其沉降覆盖在池塘底部时不会结块从而影响底栖动物的爬出，保证了底栖动物的生活环境不会被破坏，使得环境的生态不受影响。

上述反应根据化学方程式：Ca²⁺+PO₄ ^3-+OH^-→Ca₂(OH)₅PO₄得出。

进一步地，步骤(3)中控磷池塘底部铺设的用于在碱性环境下去磷的去磷物质为碳酸钙颗粒。

进一步地，步骤(3)中去磷物质的粒径为30-50mm，去磷物质的铺设厚度为80mm-100mm。

进一步地，步骤(3)中，控磷池塘的水力停留时间为12-16h，水力负荷为0.08-0.016m³/m²·d。

进一步地，步骤(3)中铺设碳酸钙的方式为人工抛洒和管道传送中的一种，人工抛洒即人站在船上向池中进行碳酸钙的抛洒，管道传送即利用管道将碳酸钙不经过水面直接输送至池塘的底部。

进一步地，步骤(2)中，沉水植物用于提供自然碱性条件，自然碱性条件的PH值为9.5-10.5，9.5-10.5的pH值给钙离子和水中的磷酸根离子结合生成羟基磷酸钙提供了最适合的自然碱性条件。

进一步地，步骤(2)中，沉水植物的覆盖度为40％-50％，沉水植物覆盖度的高低会直接影响自然碱性环境的PH值，当沉水植物的覆盖度达到40％-50％，自然碱性环境的PH值刚好达到9.5-10.5。

进一步地，步骤(2)中，沉水植物为所述沉水植物为苦草、金鱼藻、狐尾藻和黑藻中的任意一种或者至少任意两种的组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、现有技术中对污水中的磷去除大部分选择的方式是生物法除磷和生物除磷，生物法除磷是指好氧型细菌在一定条件下会对有机磷或者偏磷进行硝化分解，而生物除磷的原理是通过厌氧区中吸收挥发性脂肪酸(VFA)，同时释放出存储的磷，而在好氧条件下聚磷细菌吸收过量的磷，但是这些除磷的方法对污水的环境条件较为苛刻，需要控制水中的含氧量，而本发明的除磷工艺步骤简单，操作方便，且不需要控制水中的含氧量，碳酸钙的钙离子和水中的磷酸根离子可生成极难溶于水的羟基磷酸钙，羟基磷酸钙向下沉淀，并且不影响下层的碳酸钙释放钙离子。

2、本发明的除磷过程中不需要放置任何的过滤装置，减少了过滤装置更换的成本，同时也节省了对过滤装置进行清理的时间，除此之外只要是对相似水质进行净化，本发明的净化工艺就能够适用于多种不同规模的污水净化的项目，且在净化过程中还能够保证生态的安全性。

3、本发明选择的碳酸钙价格便宜，且非常容易购买到，所以便于推广应用，本发明能够广泛应用于湖泊中控磷净水，只要水质接近就能够应用到不同规模的湖泊净化工艺上。

附图说明

图1为本发明一种景观湖泊补水控磷工艺的流程示意图；

图2为本发明一种景观湖泊补水控磷工艺的控磷池塘结构图。

附图标记

1、控磷池塘；2、沉水植物；3、碳酸钙颗粒层。

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。

以下实施例中提到的磷含量的检测方法为现有技术中的钼锑抗分光光度法，pH值的检测方法为现有技术中的玻璃电极法。

实施例一：

(1)取池塘中的水分别装入3个相同容量的大水箱中，池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m³/m²·d，池塘底部沉水植物的覆盖度为40％，分别标上A1、B1、C1，第一检测此时A1、B1、C1三个杯中水的磷含量，检测数据见表1。

(2)向A1水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，向B1水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，向C1水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，三个水箱中碳酸钙的覆盖厚度为80mm，同时搅拌三个水箱。

(3)三个水箱静置6h后，第二次检测水中的磷含量，检测数据见表1。

表1

	A1(mg/L)	B1(mg/L)	C1(mg/L)
				第一次检测	0.5	0.5	0.5
第二次检测	0.1	0.11	0.125
				去除率	80％	78％	75％

实施例二：

(1)取池塘中的水分别装入3个相同容量的大水箱中，池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m³/m²·d，池塘底部沉水植物的覆盖度为40％，分别标上A2、B2、C2，第一检测此时A2、B2、C2三个杯中水的磷含量，检测数据见表2。

(2)向A2水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，向B2水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，向C2水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，三个水箱中碳酸钙的覆盖厚度为90mm，同时搅拌三个水箱。

(3)三个水箱静置6h后，第二次检测水中的磷含量，检测数据见表2。

表2

	A2(mg/L)	B2(mg/L)	C2(mg/L)
				第一次检测	0.5	0.5	0.5
第二次检测	0.085	0.1	0.11
				去除率	83％	80％	78％

实施例三：

(1)取池塘中的水分别装入3个相同容量的大水箱中，池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m³/m²·d，池塘底部沉水植物的覆盖度为40％，分别标上A3、B3、C3，第一检测此时A3、B3、C3三个杯中水的磷含量，检测数据见表3。

(2)向A3水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，向B3水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，向C3水箱中倒入30mm粒径的碳酸钙，三个水箱中碳酸钙的覆盖厚度为100mm，同时搅拌三个水箱。

(3)三个水箱静置6h后，第二次检测水中的磷含量，检测数据见表3。

表3

	A3(mg/L)	B3(mg/L)	C3(mg/L)
				第一次检测	0.5	0.5	0.5
第二次检测	0.075	0.085	0.1
				去除率	85％	83％	80％

实施例四：

(1)寻找三个水质相似的池塘，池塘分别标记为D池塘、E池塘和F池塘，D池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为40％，E池塘的水力停留时间为14h，水力负荷为0.12m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为45％，F池塘的水力停留时间为16h，水力负荷为0.16m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为50％，对池塘中的水进行采集,分别放入标号为D1、E1、F1的相同容量的大水箱中，对池塘中水的PH值以及磷含量进行第一次检测，检测数据见表4。

(2)将30mm的碳酸钙倾倒入D1水箱中，将30mm的碳酸钙倾倒入E1水箱中，将30mm的碳酸钙倾倒入F1水箱中，三个水箱中碳酸钙的覆盖厚度为100mm，同时搅拌三个水箱。

(3)将D1、E1、F1水箱静置6h，对水中磷含量进行第二次检测，检测数据见表4。

表4

实施例五：

(1)寻找三个水质相似的池塘，池塘分别标记为D池塘、E池塘和F池塘，D池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为40％，E池塘的水力停留时间为14h，水力负荷为0.12m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为45％，F池塘的水力停留时间为16h，水力负荷为0.16m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为50％，对池塘中的水进行采集,分别放入标号为D2、E2、F2的相同容量的大水箱中，对池塘中水的PH值以及磷含量进行第一次检测，检测数据见表5。

(2)将40mm的碳酸钙倾倒入D2水箱中，将40mm的碳酸钙倾倒入E2水箱中，将40mm的碳酸钙倾倒入F2水箱中，三个水箱中碳酸钙的覆盖厚度为100mm，同时搅拌三个水箱。

(3)将D2、E2、F2水箱静置6h，对水中磷含量进行第二次检测，检测数据见表5。

表5

实施例六：

(1)寻找三个水质相似的池塘，池塘分别标记为D池塘、E池塘和F池塘，D池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为40％，E池塘的水力停留时间为14h，水力负荷为0.12m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为45％，F池塘的水力停留时间为16h，水力负荷为0.16m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为50％，对池塘中的水进行采集,分别放入标号为D3、E3、F3的相同容量的大水箱中，对池塘中水的PH值以及磷含量进行第一次检测，检测数据见表6。

(2)将50mm的碳酸钙倾倒入D3水箱中，将50mm的碳酸钙倾倒入E3水箱中，将50mm的碳酸钙倾倒入F3水箱中，三个水箱中碳酸钙的覆盖厚度为100mm，同时搅拌三个水箱。

(3)将D、E、F水箱静置6h，对水中磷含量进行第二次检测，检测数据见表6。

表6

实施例七：

(1)寻找一个池塘，池塘分别标记为H池塘,H池塘的水力停留时间为12h，水力负荷为0.08m3/m2·d，沉水植物的覆盖度为35％，对H池塘中的水进行采集,分别放入标号为H的大水箱中，对H池塘中水的PH值以及磷含量进行第一次检测，检测数据见表7。

(2)将50mm的碳酸钙倾倒入H水箱中，H水箱中碳酸钙的覆盖厚度为100mm，搅拌水箱。

(3)将H水箱静置6h，对水中磷含量进行第二次检测，检测数据见表7。

表7

实施例结论：

为验证本技术方案的效果，分别实施了实施例一至实施例六，将实施例一、二、三进行对比，可以得出当水中的PH值相同时，覆盖厚度最大的碳酸钙的除磷效果最佳。

将实施例四、五、六、七进行对比，碳酸钙覆盖厚度相同时，沉水植物的覆盖度越大，水中的PH值越大，同时除磷效果就越好，

将实施例四、五、六进行对比，可以得出碳酸钙粒径越小去除效果越好。

由表1至7，可以看出当水中的pH值达到9.5-10.5时，本发明可实现高效率的除磷，磷的去除率为75％-85％,本发明可广泛应用于水体的控磷项目。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)污水除杂；

(2)利用沉水植物提供去磷的自然碱性环境；

(3)去磷；

(4)检测。

2.根据权利要求1所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：

包括以下步骤：

(1)污水依次经过好氧池和厌氧池去除水中的氨氮和有机污染物；

(2)经过步骤(1)处理后的污水进入控磷池塘，控磷池塘底部种植有沉水植物，沉水植物提供去磷的自然碱性环境；

(4)对水进行检测，检测合格之后，将水输送进入湖泊。

3.根据权利要求2所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(3)中控磷池塘底部铺设的用于在碱性环境下去磷的去磷物质为碳酸钙颗粒。

4.根据权利要求2所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(3)中去磷物质的粒径为30-50mm，去磷物质的铺设厚度为80mm-100mm。

5.根据权利要求2所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，控磷池塘的水力停留时间为12-16h，水力负荷为0.08-0.016m³/m²·d。

6.根据权利要求3所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(3)中碳酸钙颗粒的铺设方式为人工抛洒和管道传送中的一种。

7.根据权利要求2所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，沉水植物提供自然碱性条件的pH值为9.5-10.5。

8.根据权利要求7所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(2)中沉水植物的覆盖度为40％-50％。

9.根据权利要求7或8所述的一种景观湖泊补水控磷工艺，其特征在于：所述步骤(2)中沉水植物为苦草、金鱼藻、狐尾藻和黑藻中的任意一种或者至少任意两种的组合。