CN115490335A - 一种基于石墨烯协同水体原位净化方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于石墨烯协同水体原位净化方法，解决为解决现有中生态浮岛存在的设计标准不统一、无法实现机械化管理、植物枯萎期内无法实施水处理、生态浮岛在水体中稳定性差和无法适应大面积设置的技术问题，该方法包括：设置由钢网构成的矩形吸附消纳处理空间、将一组吸附消纳处理空间均布设置在水体中、在吸附消纳处理空间内设置水生植物或水生蔬菜及放养鱼类、水生植物或水生蔬菜及放养鱼类对吸附海绵对水体流经过后吸附的污染物进行消纳。有益效果，本发明实施例证明，每0.2立方米吸附消纳处理空间净化体积可以处理1立方米径流量；主要污染物：CODcr5去除率＞75%、SS除除率＞85%、TN去除率＞75%、Tp去除率＞75%、NH3_N去除率＞75%大大提升处理效果。

Description

一种基于石墨烯协同水体原位净化方法
技术领域
本发明属于一种环保技术领域的污水处理，特别是一种基于石墨烯协同水体原位净化方法。
背景技术
水体富营养化是全球性的水环境问题，水体富营养化是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，而N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。
生态浮岛技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法，同时通过收获植物的方法将水体中的富营养物质搬离水体，改善水质，创造良好的水环境。目前一些文献中出现的"生态浮岛"、 "人工浮岛"、"人工生物浮床"、"生物浮床"、 "浮床无土栽培"等均为相同或类似的概念。
经过几十年的研究发展，国内外生态浮岛 技术得到极大完善，然而其仍处于试验与示范阶段，存在一些问题和不足。
1现有生态浮岛栽培不易进行标准化推广应用。不同的湖泊河流，其富营养化水平不同，水流、温度、风速、水体波动等都各不相同，需要相应的浮岛设计组合和浮岛植物种类搭配，很难制定一个统一的标准予以推广应用。
2. 现有生态浮岛难以推行机械化操作。生态浮岛漂浮在水面上，日常的管理均在水面上完成，目前其管理操作大多采用人工完成，在小面积的试验示范中尚可，若大面积推广，需要经常、及时采收，人工操作就不能满足需要，限制其发展。
3. 现有生态浮岛制作施工周期长。从目前来看多数的生态浮岛都是采用现场制作及现场种植的模式，大面积制作施工周期较长。
4. 现有生态浮岛难以过冬。生态浮岛上的植物大多数不能过冬，尤其在冬季天气较冷的北方地区植物需要在第二年春天重新种植，植物枯萎期内无法实施水处理，对水体处理稳定性差。
5.现有生态浮岛多数采用大型水生植物及水生蔬菜难以抵抗极端的大风、大雨及大浪。
6.目前国内外使用的生态浮岛单体面积较小，大多数是在小面积的河湖中使用，难以对较大的河湖进行生态修复，现需要有超大面积的生态浮岛。
发明内容
为解决现有技术中生态浮岛存在的设计标准不统一、无法实现机械化管理、植物枯萎期内无法实施水处理、生态浮岛在水体中稳定性差和无法适应大面积设置的技术问题，本发明公开一种基于石墨烯协同水体原位净化方法。
本发明实现发明目的采用的技术方案是：
该方法包括以下步骤：
步骤1.设置由钢网构成的矩形吸附消纳处理空间，消纳处理空间除进水面和顶面外，均由吸附海绵包裹，消纳处理空间高度小于水体深度20厘米；
步骤2.将一组吸附消纳处理空间水平位置固定均布设置在水体中，吸附消纳处理空间的上面漂浮在水体表面，构成水体经消纳处理空间经进水面进入水体经消纳处理空间经过吸附海绵过滤吸附后流出吸附消纳处理空间；
步骤3.在吸附消纳处理空间内设置水生植物或水生蔬菜及放养鱼类；
步骤4.水生植物或水生蔬菜及放养鱼类对吸附海绵对水体流经过后吸附的污染物进行消纳。
本发明的有益效果，本发明实施例证明，每0.2立方米吸附消纳处理空间净化体积可以处理1立方米径流量；主要污染物：CODcr5去除率＞75%、 SS除除率＞85%、TN去除率＞75%、 Tp去除率＞75%、NH3_N去除率＞75%大大提升处理效果。
具体实施方式
一种基于石墨烯协同水体原位净化方法，该方法借助于吸附海绵，植物和鱼类对吸附海绵的吸附物消纳实现，该方法包括以下步骤：
步骤1.设置由钢网构成的矩形吸附消纳处理空间，消纳处理空间除进水面和顶面外，均由吸附海绵包裹，消纳处理空间高度小于水体深度20厘米。
矩形吸附消纳处理空间可以制定标准规格和尺寸，根据处理水面的面积和水深在水体中按水体中的富营养物质的浓度和污染程度设置吸附消纳处理空间的数量。
步骤2.将一组吸附消纳处理空间水平位置固定均布设置在水体中，吸附消纳处理空间的上面漂浮在水体表面，构成水体经消纳处理空间经进水面进入水体经消纳处理空间经过吸附海绵过滤吸附后流出吸附消纳处理空间。
步骤3.在吸附消纳处理空间内设置水生植物或水生蔬菜及放养鱼类。
在春季水生植物生长期主要通过水生植物或水生蔬菜消纳吸附海绵消纳吸附的污染物，在水生植物或水生蔬菜不生长期（枯萎期）通过放养鱼类消纳吸附海绵消纳吸附的污染物。通过水生植物或水生蔬菜及放养鱼类交替循环消纳吸附海绵消纳吸附的污染物，实现水体中的污染物的连续和稳定的消纳。
步骤4.水生植物或水生蔬菜及放养鱼类对吸附海绵对水体流经过后吸附的污染物进行消纳。
本发明实施例中的步骤1中使用的吸附海绵按质量比加入千分之1-3氧化石墨烯的氧化石墨烯聚氨酯海绵。
聚氨酯海绵作为水体净化的吸附载体已得到广泛应用，但受其微孔结构影响，只能作为污染物拦截和生物床载体使用，处理效率比较低下。为提高其处理效率必须从选择性通过和提高自生强度来那个方面入手。聚氨酯海绵在生产工艺的预混合阶段加入按质量比加入千分之1-3氧化石墨烯，在后续成型后的海绵板具有强度高，其强度可达60MPa以上（相当于包装箱松木）可以任意加工。同时在发泡维空间形成膜结构；可以实现选择性通过，有效提高拦截及吸附性能；通过石墨烯改性聚氨酯海绵，其水体主要污染物吸附能力可以提高20-25%；其过滤通过量可以提高20-25%。
本发明实施例中的步骤1中吸附消纳处理空间水平断面尺寸为0.8米X0.8米，种植冠径＞200mm，株高大于300mm的水生植物植4棵，投放花鲢及白鲢鱼15-25条。
春季开始投放2-5CM鱼苗，主要靠植物消纳海绵吸附的污染物，当秋季植物进入枯萎期，鱼苗进入成鱼阶段主要靠鱼的吞噬消纳海绵吸附的污染物。
本发明实施例中的步骤3中为防止水生植物的根系进入海绵体内，影响海绵体对污染物的吸附，所述的步骤3中，水生植物设置在植物根系管理种植管内。种植管控制水生植物的根系进入海绵体内。

Claims (4)

1.一种基于石墨烯协同水体原位净化方法，该方法借助于吸附海绵，植物和鱼类对吸附海绵的吸附物消纳实现，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1.设置由钢网构成的矩形吸附消纳处理空间，消纳处理空间除进水面和顶面外，均由吸附海绵包裹，消纳处理空间高度小于水体深度20厘米；
步骤2.将一组吸附消纳处理空间水平位置固定均布设置在水体中，吸附消纳处理空间的上面漂浮在水体表面，构成水体经消纳处理空间经进水面进入水体经消纳处理空间经过吸附海绵过滤吸附后流出吸附消纳处理空间；
步骤3.在吸附消纳处理空间内设置水生植物或水生蔬菜及放养鱼类；
步骤4.水生植物或水生蔬菜及放养鱼类对吸附海绵对水体流经过后吸附的污染物进行消纳。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯协同水体原位净化方法，其特征在于：所述的步骤1中使用的吸附海绵按质量比加入千分之1-3氧化石墨烯的氧化石墨烯聚氨酯海绵。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯协同水体原位净化方法，其特征在于：所述的步骤1中吸附消纳处理空间水平断面尺寸为0.8米X0.8米，种植冠径＞200mm，株高大于300mm的水生植物植4棵，投放花鲢及白鲢鱼15-25条。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯协同水体原位净化方法，其特征在于：所述的步骤3中，水生植物设置在植物根系管理种植管内。
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