CN115321681A - 一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，其保留了传统生态浮床的组成部分浮床床体、浮床植物、浮床基质，并添加了新型缓释碳源和生物炭填料对浮床系统进行强化，旨在克服传统生态浮床因污水处理厂尾水碳氮比低而引起的脱氮除磷效率低下的弊端，为污水处理厂尾水的深度净化提供了一种新的技术。所述缓释碳源以芦苇秸秆与聚己内酯为原料制得，通过向水体中稳定地释放有机质，为微生物反硝化脱氮过程提供充足电子供体，加速污水处理厂尾水中氮的去除。所述生物炭填料为芦苇秸秆粉末烧制而成的生物炭，经过铁离子改性后与水泥粘合成球型，增强系统的除磷效能。
Description
技术领域
本发明涉及微污染水体的深度净化领域，具体而言涉及一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷的强化生态浮床技术。
背景技术
污水处理厂尾水仍然含有较多的氮磷等营养元素，直接排放对于受纳水体而言仍是重要的污染来源。污水处理厂尾水经深度脱氮除磷后排放对补充生态用水和改善受纳水体质量具有重要意义。
生态浮床是常用于水体修复的技术手段，因其成本低、净水效果好得到广泛的使用。然而，传统生态浮床功能单一，对污染物的去除途径只有浮床植物及其根系附着的微生物的吸收和转化作用。植物根系对氮磷的吸收和吸附所需时间较长，净化功能主要通过微生物的硝化、反硝化作用来实现。然而，处理低碳氮比的污水处理厂尾水时，传统生态浮床会因碳源不足导致反硝化作用受到限制，净水效果受到影响。
因此，针对污水处理厂尾水碳氮比低的特点以及传统植物浮床系统脱磷效果不足的问题，通过外加缓释碳源和生物炭填料对传统生态浮床进行强化来实现污水处理厂尾水中氮磷的高效去除。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出了一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，为微生物提供好氧、厌氧和缺氧环境，充分发挥微生物的脱氮除磷能力，配合生物炭填料对磷的吸附，实现了污水处理厂尾水中氮磷的高效去除。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：
一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷强化生态浮床技术，包括由聚乙烯泡沫板构成的浮床床体，所述泡沫板上设置有可以种植浮床植物的种植盆，所述种植盆里添加了轻质球型陶粒基质作为浮床基质供微生物附着及支撑植物，所述浮床植物为湿地常见的挺水植物，所述浮床床体下部通过尼龙绳与盛装有新型缓释碳源和生物炭填料的尼龙纱袋相连接。
进一步的，所述浮床床体为长、宽、高分别为33cm、33cm和6cm的抗老化聚乙烯泡沫板，每块泡沫板内设有一个种植盆。
进一步的，所述聚乙烯泡沫板之间通过螺丝相连更牢固。
进一步的，所述种植盆口径为16cm，深度为12cm，且底部有直径为5mm的孔若干，有利于植物根系向水体的延伸生长。
进一步的，所述浮床基质为多孔轻质球型陶粒，粒径6mm～10mm，孔隙率≥40％。
进一步的，所述浮床植物为常见的湿地植物黄花鸢尾，根系发达，种植密度为16～18株/m2。
进一步的，所述新型缓释碳源粒径为1～2mm，长度为5mm，原料主要为为芦苇秸秆，属于常见的湿地植物废弃物，来源广泛，经碱处理后芦苇秸秆易降解为微生物利用，且释放氮磷较少，对水质影响较小，避免了直接添加植物生物质引起的水体颜色变化。该新型缓释碳源释碳性能稳定，稳定释放有机质持续时间超过20天。
进一步的，所述生物炭填料为铁改性生物炭填料，其主要原料为芦苇烧制而成的生物炭和普通的水泥，来源广泛，价格低廉，且烧制生物炭时所用温度低于350℃，成本较低。该生物炭填料为粒径为1cm的球型填料，对磷的最大吸附量为2mg/g，大于常规填料砾石、陶粒等。
进一步的，所述尼龙绳直径为6mm，连接盛装有新型缓释碳源和生物炭填料的尼龙筛网的尼龙绳长度分别为10cm和15cm，尼龙筛网孔径为60目。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
利用自制新型缓释碳源作为浮床净化污水处理厂尾水时的外加碳源，长期稳定地碳释放解决了污水处理厂尾水碳氮比低而引起的脱氮效果差的问题，有利于微生物的生长和繁殖，从而实现快速高效的氮去除；利用自制改性生物炭填料强化传统植物浮床对磷的去除，通过化学吸附过程实现快速高效的磷去除。
在污水处理厂尾水中使用后，新型缓释碳源通过向水体中释放有机物促进微生物的增殖，并为微生物反硝化过程提供充足的电子供体，大大提高的氮的去除效率；生物炭填料通过物理吸附和化学吸附，促进了磷的高效去除，实现了水质的快速净化。
可以选择多种浮床植物搭配，在净化污水的同时能够美化环境。
新型缓释碳源和生物炭填料盛装于尼龙筛网中，悬挂于浮床床体下部，便于更换和维护。
附图说明
图1是强化生态浮床结构示意图
图中：
1、浮床床体；2、浮床植物；3、种植盆；4、陶粒基质；5、植物根系；6、微生物；7、尼龙绳；8、新型缓释碳源；9、生物炭填料；10、尼龙筛网。
图2是强化生态浮床组成部分实物图。
图3是检测得到强化生态浮床处理污水厂尾水时TN浓度变化。
图4是检测得到强化生态浮床处理污水厂尾水时TP浓度变化。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员得到的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，包括由两块长、宽、高分别为33cm、33cm、6cm的聚乙烯泡沫板构成浮床床体(1)，每块泡沫板均有一个口径为16cm，深度为12cm的种植盆(3)，种植盆(3)底部有若干直径为5mm的孔方便植物根系(5)延伸至水体，内部有填充多孔轻质球型陶粒为浮床基质(4)供微生物(6)和植物根系(5)的附着生长。浮床植物(2)为常见的湿地植物黄花鸢尾，根系发达，种植密度为16～18株/m2。浮床床体(1)下部悬垂两根直径6mm的尼龙绳(7)，其长度为10cm和15cm。尼龙绳(7)一端固定于浮床床体(1)，15cm长的尼龙绳(7)另一端连接着盛装有粒径为1～2mm、长度为5mm的新型缓释碳源(8)的尼龙筛网(10)，10cm长的尼龙绳(7)另一端与填充了生物炭填料(9)的尼龙筛网(10)相连。
将该植物浮床置于污水处理厂尾水中，浮床植物(2)通过根系(5)吸收水体中的部分氮、磷和有机物等，同时向水体释放氧气，营造了好氧、厌氧和缺氧环境，为微生物(6)脱氮除磷提供了必要的环境条件。新型缓释碳源(8)向水体中释放有机质，满足了微生物(6)的生长消耗也为微生物(6)的反硝化过程提供了充足的电子供体。浮床植物(2)根系发达，陶粒作为为浮床基质(4)，孔隙率大，有利于微生物(6)的附着生长繁殖，同时生物炭填料(9)可以通过化学吸附固定水体中的磷。通过微生物(6)和浮床植物(2)以及生物炭填料(9)的协同作用实现污水处理厂尾水高效的脱氮除磷。可以根据处理水量大小和水质条件，选择新型缓释碳源(8)和生物炭填料(9)的添加量，调节水力停留时间，以保证较高的出水水质。
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
向六个尺寸为60cm×40cm×35cm的PVC长方体水箱中装入70L污水处理厂的尾水，三个水箱中各放置尺寸为66cm×33cm的强化生态浮床，另外三个水箱中放置不添加新型缓释碳源(8)和生物炭填料(9)，其他条件相同的生态浮床，作为对照组。每天取水样测定TN、TP等指标，TN、TP的浓度变化分别如图3、图4所示。
结果表明，在近一个月的检测时间内，强化生态浮床对污水厂尾水中TN、TP的平均去除率分别为76.2％和61.9％，远高于对照组TN、TP的平均去除率16.2％和13.8％。因此强化生态浮床对污水厂尾水中氮磷的去除效果远超过传统生态浮床。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，包括(1-10)，其特征在于：包括漂浮在水面上的由聚乙烯泡沫板构成的浮床床体(1)，所述浮床床体(1)上设置有可以种植浮床植物(2)的种植盆(3)，所述种植盆(3)里添加了轻质球型陶粒基质作为浮床基质(4)以供植物根系(5)和微生物(6)附着生长，盛装有新型缓释碳源(8)和生物炭填料(9)的尼龙筛网(10)通过尼龙绳(7)悬挂于浮床床体下方。
2.如权利要求1所述一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，其特征在于：所述浮床床体(1)为两块正方形聚乙烯泡沫板通过螺丝连接而成，泡沫板中心有圆形空间用以放置种植盆(3)；所述种植盆(3)盆口与床体平行，盆底有若干小孔，以供植物根系(5)向水中蔓延生长；所述浮床植物(2)为黄花鸢尾，种植密度为16～18株/m2。
3.如权利要求1所述一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，其特征在于：所述浮床基质(4)为多孔轻质球型陶粒，粒径为6mm～10mm，孔隙率≥40％；使用前将陶粒置于活性污泥中培养一段时间以供微生物(6)附着，使用时在种植盆(3)铺设厚度约为10cm的陶粒层。
4.如权利要求1所述一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，所述新型缓释碳源(8)原料为经过碱性溶液预处理后芦苇秸秆粉末和聚己内酯。
5.如权利要求1所述一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，所述新型缓释碳源(8)粒径为1～2mm，长度约为5mm；
添加时将新型缓释碳源盛装于尼龙筛网(10)中，通过长度为10cm的尼龙绳(7)悬挂于浮床床体(1)下方。
6.如权利要求1所述一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，其特征在于生物炭填料(9)主要为经过铁离子改性后的芦苇秸秆生物炭粉末与水泥混合后自然风干制得的球型填料，其粒径约为1cm。
7.如权利要求1所述一种用于污水处理厂尾水脱氮除磷的强化生态浮床技术，所述生物炭填料盛装于尼龙筛网(10)，通过长度为15cm的尼龙绳(7)与浮床床体(1)相连接。
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| CN116216931A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-06-06 | 中国科学院南京地理与湖泊研究所 | 一种反硝化固体缓释碳源的制备方法及其应用 |
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