CN117285168B - 一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用 - Google Patents

一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117285168B
CN117285168B CN202311566501.1A CN202311566501A CN117285168B CN 117285168 B CN117285168 B CN 117285168B CN 202311566501 A CN202311566501 A CN 202311566501A CN 117285168 B CN117285168 B CN 117285168B
Authority
CN
China
Prior art keywords
floating bed
sepiolite
ecological floating
net bag
lanthanum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311566501.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117285168A (zh
Inventor
葛飞
田高峰
陈超荣
徐卓锐
杨博文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiangtan University
Original Assignee
Xiangtan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiangtan University filed Critical Xiangtan University
Priority to CN202311566501.1A priority Critical patent/CN117285168B/zh
Publication of CN117285168A publication Critical patent/CN117285168A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117285168B publication Critical patent/CN117285168B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12Naturally occurring clays or bleaching earth
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302Nitrification and denitrification treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F7/00Aeration of stretches of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/105Phosphorus compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/16Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用。组合式生态浮床由若干个生态浮床单元组成;所述生态浮床单元主要包括浮床床体、网兜、曝气装置、填料和水生植物;该生态浮床耦合了植物、微生物以及吸附材料的协同脱氮除磷作用,对氮磷脱除效率高、效果好,并且生态浮床本身形成了良好的生态循环脱氮磷体系,有利于持久有效地脱氮除磷,可以推广应用于黑臭水体脱氮除磷处理。

Description

一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中 的应用
技术领域
本发明涉及一种生态浮床,特别涉及一种功能化海泡石强化脱氮除磷的组合式生态浮床,还涉及功能化海泡石强化脱氮除磷的组合式生态浮床及其在黑臭水体处理中的应用,属于污水处理领域。
背景技术
近年来,因城市化进程的快速推进,生活污水排放量日益增加,使得河湖沟渠等自然水域中氮磷等污染物浓度远超过环境承载和自净化能力,进而改变自然水域的理化性质,甚至会导致自然水域出现季节性或终年黑臭现象。水体黑臭影响城市形象、危害居民身心健康和饮水安全。其中,氮磷含量是引发水体黑臭的关键因素,氮磷含量过高会使得藻类水华暴发性繁殖,大量消耗溶解氧而形成厌氧环境,由于缺氧而死亡的水生生物因分解不完全将产生硫化氢和氨等致臭物质,同时硫化氢与重金属(如铁和锰)反应后生成黑色沉淀使水体变黑。值得注意的是,往往经人工修复后的黑臭水体氮磷含量仍处于较高水平,存在极高的返黑返臭风险。
目前,黑臭水体的治理方法大致分为物理法、化学法、生物法三类。生物法主要有人工湿地、生态浮床、微生物修复技术、生物膜技术、生物生态组合工艺技术等。物理法投入大,化学法易导致二次污染,生物法治理成本相对较低,因此生物法是作为黑臭水体治理的自然修复水体方法,而生态浮床由于低成本且绿色环保,实用性强而被广泛应用在黑臭水体的治理当中。
生态浮床主要是由浮体和生物负荷层组成的水面浮动系统,通过植物、微生物和底栖生物等的共生作用,实现水质净化和生态修复的目标。其主要组成和治理机理如下:浮体,生态浮床的基础部分,通常由塑料浮筒、塑木、泡沫板等材料构成,生态浮床漂浮在水体表面并提供了生物负荷层所需的生长空间。生物负荷层是生态浮床的关键组成部分,通常由植物和基质材料组成。植物如菖蒲、香蒲、芦苇等,吸收水中氮、磷等营养物质,并给微生物和底栖生物提供栖息和繁殖场所。基质材料可以是河沙、砂石、细土等,提供了植物生根和微生物生长的基础。生态浮床对黑臭水体的治理机理包括物理、化学和生物过程的相互作用。植物根系能够吸收水中的氮磷等并通过植物生长过程中释放的氧气促进水中溶解氧的增加。但对于普通基质的生态浮岛存在净化时间长、氮磷吸收效率不高且基质与植物间的协同作用发挥不足等问题,对黑臭水体特别是重度黑臭水体的净化效果有限。如中国专利CN207175591U,公开了组合式高效脱氮除磷生态浮床,但是其采用花盆种植,不利于挺水植物发达根系的生长,同时采用改良沸石作为填料,通过物理吸附和离子交换促进氮磷的去除,但沸石并不能与水生植物及微生物之间形成良好的协作脱氮磷体系,对氮磷的净化能力有限。当前组合式生态浮床采用的基质材料主要为单一材质填料,或者多种单一材质填料简单物理混合后进行填充,这些填料本身对氮磷的吸收作用较差,且难以与植物之间构建相互促进吸收氮磷的良性循环。
海泡石为纤维状的富镁硅酸盐矿物,由两层硅氧四面体夹一层镁氧八面体组成,为链层状结构,具有比表面积较大和活性位点丰富的特点。我国海泡石储量丰富,占全球储量的60%,天然海泡石价格低廉,约1000元/吨。镧镁改性后的海泡石除磷活性高,但是到目前为止,还未见利用镧镁改性海泡石作为基质材料用于构建生态浮床的相关报道。
发明内容
针对现有技术中组合式脱氮除磷生态浮床存在的缺陷,本发明的第一个目的是在于提供一种功能海泡石强化组合式生态浮床,该生态浮床耦合了植物、微生物以及吸附材料的协同脱氮除磷作用,对氮磷脱除效率高、效果好,并且生态浮床本身形成了良好的生态循环脱氮磷体系,有利于持久有效地脱氮除磷,可以推广应用于黑臭水体脱氮除磷处理。
本发明的第二个目的是在于提供一种功能海泡石强化组合式生态浮床在黑臭水体的脱氮除磷处理方面的应用,该生态浮床对氮磷脱除效率高、效果好,且能够持久有效地脱氮除磷,特别适应于黑臭水体的脱氮除磷。
为了实现上述技术目的,本发明提供了一种功能海泡石强化组合式生态浮床,其由若干个生态浮床单元组成;所述生态浮床单元包括浮床床体、网兜、曝气装置、填料和水生植物;所述网兜固定设置在浮床床体上;所述网兜的内部填充填料;所述曝气装置设置在网兜的下方;所述水生植物包括挺水植物和沉水植物,其中,挺水植物种植在网兜内部的填料中,沉水植物悬挂在网兜的底部;所述填料包括镧镁改性海泡石基填料和陶粒。
本发明的生态浮床具有以下特点:1)采用网兜来种植挺水植物,不但有利于挺水植物根系的生长,而且可以改善水体与网兜内填料及植物根系的直接接触,有利于提高水体中氮磷的脱除效率。2)采用挺水植物和沉水植物相结合的方式,这两类水生植物的组合种植对环境的适应能力更强,上下两层植物对不同水深的复氧起到了积极作用,对好氧微生物的生长起到了促进作用,加强了生态浮床的微生物脱氮除磷性能,同时两种水生植物能够对不同深度水体中的氮磷进行脱除,提高对整个水体的脱氮磷效率。3)采用镧镁改性海泡石基填料以及设置曝气装置来强化了生态浮床对水体脱氮除磷的性能:一方面,镧镁改性海泡石基填料本身具有较好的物理吸附和化学吸附水体中磷的作用,其能够实现水体中的磷的快速富集,使得水体中的磷向生态浮床的网兜内聚集,从而有利于网兜周边的挺水植物及沉水植物对水体中磷的吸收,同时聚集起来的磷作为水生植物的营养成分对其生长更加有利,而水生植物在生长的过程中不断带走水中的氮磷等污染物,从而形成一个良性生态循环,同时镧镁改性海泡石填料中包含活性硅,其在微生物等因素促进作用下能够溶出,有利于浮床植物根系生长,提高作物的抗逆性。另一方面,设置在网兜下方的曝气装置可以进行微量曝气以加强微生物对氮的硝化作用,同时也有利于对水生植物的生长,从而可以促进水中氮磷等污染物的去除,促进良性生态循环体系的构建。综上所述,本发明的生态浮床体系耦合了植物、微生物以及吸附材料的协同脱氮除磷作用,体现出优异的脱氮除磷效果,并且构建了良好的生态循环脱氮磷体系,有利于持久有效地脱氮除磷。
作为一个优选的方案,所述填料由粒径分布为0.5~1cm的小粒径陶粒、粒径分布为1~1.5cm的中粒径陶粒以及粒径分布为0.5~1.5cm的镧镁改性海泡石基填料组成。作为一个较优选的方案,所述小粒径陶粒填充在网兜内的底部,所述中粒径陶粒填充中网兜内的上部;所述镧镁改性海泡石基填料填充在小粒径陶粒和中粒径陶粒之间。所述小粒径陶粒填充在网兜的底部,有利于保持根部的快速生长,对植物生长更加有利,将镧镁改性海泡石基填料置于中间层,主要是为了增加其与植物根系的接触,有利于镧镁改性海泡石基填料吸附的磷以及其本身释放的活性硅被植物吸收和利用,同时将镧镁改性海泡石基填料放置在填料的中间,不但对镧镁改性海泡石基填料的固定有利,不容易破损漏出,同时也可以防止水体环境中悬浮物等对镧镁改性海泡石基填料孔结构的堵塞,造成其吸附性能下降。而中粒径陶粒放置上层主要是起到固定植物植株的作用,使用大粒径的陶粒有助于节省陶粒。镧镁改性海泡石基填料的填充量主要依据水体中具体的氮磷含量来确定,氮磷含量越高,可以相应提高镧镁改性海泡石基填料的添加量,以含磷量为1mg/L的污染水体为例,每吨污染水体需要添加镧镁改性海泡石基填料约为67 g。
作为一个优选的方案,所述小粒径陶粒与中粒径陶粒的质量比为1~3:2。所述小粒径陶粒与中粒径陶粒的质量比进一步优选为1:1。
作为一个优选的方案,所述生态浮床单元具有星型床体结构。设计成星型床体可以减少大气向水体沁氧的影响。星型床体相对其他形状的床体,其水面覆盖面积较小,对水面与的空气的氧交换影响较小。因此,优选星型床体结构。
作为一个优选的方案,所述挺水植物为美人蕉。
作为一个优选的方案,所述沉水植物为黑藻。本发明优选挺水植物美人蕉和沉水植物黑藻组合种植,主要是基于美人蕉对水体氮磷有很强的吸收能力,可以净化污水,并拥有较好的抗性,而黑藻可为水生生物提供栖息和食物的场所,并吸收水中的营养物质,降低营养盐浓度,具有很强的再生能力,极易生根存活,黑藻根系附近能聚集大量微生物,进一步去除水体底泥中的污染物。而将美人蕉与黑藻的联合种植,通过增加生物多样性,来稳定生态系统与增加其中的生物链的复杂性,形成好氧-厌氧-好氧环境,强化微生物作用过程,提高浮床的净化效率,以更好地适应黑臭水体环境。
作为一个优选的方案,所述网兜的内部种植两株高度为40~60cm的挺水植物。
作为一个优选的方案,所述网兜的底部悬挂200~300g沉水植物。
作为一个优选的方案,所述网兜由网孔大小为4~6mm渔网构成。一方面,采用网兜来种植挺水植物,其底部空间相对较大,更有利于种植大块茎根系发达的挺水植物,且网孔大小控制为4~6mm,有利于挺水植物的根系生长,另一方面,采用网孔较大的网兜,水体更容易进入网兜内部,使网兜内水体的流动性能更高,更有利于镧镁改性海泡石基填料以及挺水植物根系更容易吸收水体中的磷。
作为一个优选的方案,所述曝气装置包括太阳能供电装置、气泵和曝气头;所述曝气头安装在网兜下方。将曝气头安装网兜下方进行微量曝气,不但可以增加水体氧含量,而且可以扰动水体加快水中氮磷的传质速率,对水中氮磷及有机物的去除更有利。
本发明的生态浮床进行脱氮除磷的原理:1)利用水生植物吸收营养物质:利用水生植物的根系来吸收水中的氮、磷等营养物质,特别是利用挺水植物和沉水植物搭配,增加了水生植物的多样性对水中氮磷的去除效果更好,且对不同深度水体的综合脱氮除磷效果得到改善。2)利用微生物的硝化与反硝化作用,水中微生物通过硝化作用将氨氮转化为亚硝酸盐氮,再进一步转化为硝酸盐氮;硝酸盐氮被植物吸收利用,从而减少水体中的氮含量,通过反硝化作用将硝酸盐氮转化为氮气释放到大气中。3)镧镁改性海泡石基填料的吸附作用,镧镁改性海泡石基填料具有物理吸附和化学吸附等多重除磷作用,拥有极高的除磷活性,能够快速吸附和富集水中的磷。4)各种除氮脱磷作用在生态浮床中实现完美耦合,协同作用明显。水生植物在吸收水中氮、磷促进生长的同时会通过根系向水中释放氧气,在水中形成相对的好氧、厌氧甚至缺氧区域,更利于微生物进行的硝化与反硝化反应,对氮的去除更加有利,且水生植物发达的根系与浮床网兜可以为微生物提供很好的附着点,对生物膜的形成起到了积极作用;镧镁改性海泡石基填料对水体中的磷具有极强的吸附和富集能力,而被镧镁改性海泡石基填料聚集的磷,被水生植物充分利用,同时镧镁改性海泡石基填料还包含活性硅,也可以被水生植物利用,从而对水生植物的挺拔生长起到了积极作用,有利于植物的生长发育,从而整个生态浮床构成了循环脱氮除磷生态体系。综上所述,本发明生态浮床的脱氮除磷是通过植物、微生物、吸附材料之间的协同作用等方式实现。
相对现有技术,本发明技术方案带来的有益技术效果:
本发明的生态浮床采用网兜种植水生植物,很好地解决了常规的生态浮床种植篮对挺水植物生长不利的问题,同时网兜有利于水中污染物与水生植物根系及吸附材料充分接触,提高生态浮床去除黑臭水体中氮磷等污染物的效率。
本发明的生态浮床采用挺水植物和沉水植物相结合的方式,多种植物的组合对环境的适应能力更强,上下两层植物对不同水深的复氧起到了积极作用,对好氧微生物的生长起到了促进作用,加强了生态浮床对黑臭水体中氮磷等污染物的净化能力。
本发明的生态浮床通过引入镧镁改性海泡石基填料和设置曝气装置以达到强化生态浮床对水体的脱氮除磷能力。镧镁改性海泡石基填料对水体中的磷起到了快速吸附和富集的作用,使得磷向网兜聚集,网兜位于挺水植物根部和沉水植物之间,使得两种水生植物能够更好的吸收水体中的磷,并且镧镁改性海泡石基填料富集的磷及其自身含有的硅、铁等元素能够进一步被水生植物利用,促进水生植物的生长,强化黑臭水体中氮磷等污染物的去除,形成一个良性循环生态体系;微量曝气加强微生物对氮硝化和反硝化作用的同时,对水生植物的生长也是有益,并且曝气对水体的扰动也能够加快水中氮磷的传质,促进氮磷等污染物的去除。因此,通过使用镧镁改性海泡石基填料和设置曝气装置生态浮床能够明显促进组合式生态浮床的脱氮除磷作用。
附图说明
图1为组合式生态浮床的结构示意图;其中,1为太阳能板,2为浮床床体,3为曝气装置,4为美人蕉,5为0.5~1 cm的小粒径陶粒,6为1~1.5 cm的中粒径陶粒,7为0.5~1.5 cm的镧镁改性海泡石基填料,8为黑藻。
图2为试验现场植物生长情况对比图;A为对比实施例1未添加镧镁改性海泡石基填料的美人蕉第1天生长状况;B为实施例2添加镧镁改性海泡石基填料的美人蕉第1天生长状况;C为对比实施例1未添加镧镁改性海泡石基填料的美人蕉第21天生长状况;D为实施例2添加镧镁改性海泡石基填料的美人蕉第21天生长状况。
具体实施方式
以下具体实施例旨在结合说明书附图对本发明内容进行进一步详细说明,而以下具体实施例不对权利要求的保护范围进行限制。
实施例1
本发明的组合式生态浮床结构示意图参见图1。
本发明的组合式生态浮床由多干个生态浮床单元组成(具体根据铺设面积确定),各生态浮床单元之间活动连接,具体如采用绳绑定。所述生态浮床单元具体包括浮床床体、网兜、曝气装置、填料和水生植物。所述浮床床体为星型结构,其尺寸约为33 cm×33 cm,床体中间具有空腔,而空腔内用于安装网兜,容量约为2升,网兜为网孔大小为5mm渔网。所述网兜内部填充填料,填料用以支撑植物生长,同时用于吸附和富集氮磷,填料主要由常规陶粒和特殊的镧镁改性海泡石基填料组成。常规陶粒有两种型号,具体为粒径分布为0.5~1cm的小粒径陶粒和粒径分布为1~1.5cm的中粒径陶粒。具体而言,各生态浮床单元的网兜底部填充400g的小粒径陶粒层,中间填充100g的镧镁改性海泡石基填料层,顶部填充400 g的中粒径陶粒层。各生态浮床单元的网兜内部种植两株高度约为50 cm的美人蕉,同时在网兜底部悬挂约250 g的黑藻。所述曝气装置包括太阳能供电装置、气泵和曝气头;太阳能供电装置和气泵固定在浮床床体两侧,而曝气头则固定于网兜的正下方,曝气速率为3 L/min。
本发明的镧镁改性海泡石基填料通过以下方法制备得到:
(1)称取1.0 g天然海泡石、0.16 g La(NO3)3·6H2O和2.1 g MgCl2·6H2O加入至50mL超纯水中,以1.0 mol·L-1 NaOH溶液调节溶液pH至11.0,持续搅拌4 h后抽滤,用超纯水洗涤沉淀物至冲洗液pH为中性,在65℃烘箱内干燥12 h,研磨过100目筛,得到镧镁改性海泡石。
(2)称取3.0 g NaCl和6.0 g Na2SiO3·9H2O,加入48 mL超纯水中配成溶液,再加入1.0 g PDDA,混匀后加入42.0 g 镧镁改性海泡石,充分搅拌混匀成浆料。然后将聚氨酯海绵浸入浆液中进行挂浆,轻轻按压挤出气泡后放入真空装置当中,进行排气抽真空,10min后将泡沫取出,再次浸入浆料当中挂浆,反复操作5次,而后放入烘箱当中充分干燥,得到镧镁改性海泡石干坯。将镧镁改性海泡石干坯,放入马弗炉当中先以5.0℃/min的升温速率升至100℃保持10min,随后以2.0℃/min的升温速率升至400℃保持60min,再以5.0℃/min的升温速率升至550℃保持120min,待冷却至室温后,破碎至粒度在1~1.5 cm,即得镧镁改性海泡石基填料。
实施例2
试验现场图片参见图2,通过对比植物生长情况可以发现,添加镧镁改性海泡石填料的试验组挺水植物美人蕉生长状况较未添加镧镁改性海泡石填料的对照组更好,植株更加挺拔。
利用防水布在某水潭中围成长宽高约2×2.25×2m的独立区域,水深约1.4~1.5m,水域面积约为4.5 m2,调节水体使之满足黑臭条件。将实施例1的组合式生态浮床应用于黑臭水体净化,浮床覆盖率约为10%,曝气速率为3 L/min。经过21天处理后,总氮、氨氮、总磷从19.0 mg/L、16.5 mg/L、1.35 mg/L降低至2.1 mg/L、0.08 mg/L、0.045 mg/L,分别下降了88.9%、99.5%和96.7%,COD和TOC的去除率分别为68.4%和54.5%。
对比实施例1
利用防水布在某水潭中围成独立区域,调节水体使之满足黑臭条件,该独立区域的长宽高及其浮床覆盖率同实施例2。将实施例1的组合式生态浮床应用于黑臭水体净化,浮床覆盖率约为10%,曝气速率为3 L/min。本实施例与实施例1不同的是:所述的组合式生态浮床未添加镧镁改性海泡石基填料。经过21天处理后,总氮、氨氮、总磷从18 mg/L、16mg/L、1.2 mg/L降低至5.3 mg/L、2.1 mg/L、0.45 mg/L,分别下降了70.6%、86.9%和62.5%,COD和TOC的去除率分别为57.6%和48.1%。
对比实施例2
利用防水布在某水潭中围成自然水体池,调节水体使之满足黑臭条件,该独立区域的长宽高及其浮床覆盖率同实施例2。将实施例1的组合式生态浮床应用于黑臭水体净化,浮床覆盖率约为10%。本实施例与实施例1不同的是:所述的组合式生态浮床未进行曝气。经过21天处理后,总氮、氨氮、总磷从18.9 mg/L、16.5 mg/L、1.2 mg/L降低到5.5 mg/L、1.8 mg/L、0.19 mg/L,分别下降了70.9%、89.1%和84.2%,COD和TOC的去除率分别为34.3%和25.9%。
对比实施例3
利用防水布在某水潭围成独立区域,调节水体使之满足黑臭条件,长宽高与浮床覆盖率同实施例2。将实施例1的组合式生态浮床应用于黑臭水体净化,浮床覆盖率约为10%。本实施例与实施例1不同的是:所述的组合式生态浮床未放置沉水植物。经过21天处理后,总氮、氨氮、总磷从24.3 mg/L、22.5 mg/L、1.4 mg/L降低至8.7 mg/L、5.3 mg/L、0.6mg/L,分别下降了64.2%、76.4%和57.1%,COD和TOC去除率分别为40.3%和30.8%。
对比实施例4
利用防水布在某水潭中围成独立区域,调节水体使之满足黑臭条件,长宽高与浮床覆盖率同实施例2。将实施例1的组合式生态浮床应用于黑臭水体净化,浮床覆盖率约为10%。本实施例与实施例1不同的是:所述的组合式生态浮床未放置挺水植物。经过21天处理后,总氮、氨氮、总磷从19.5 mg/L、11.8 mg/L、1.1 mg/L降低至11.9 mg/L、5.2 mg/L、0.7mg/L,分别下降了38.9%、55.9%和36.4%,COD和TOC的去除率分别为43.2%和32.6%。

Claims (6)

1.一种功能海泡石强化组合式生态浮床,其特征在于:
由若干个生态浮床单元组成;
所述生态浮床单元包括浮床床体、网兜、曝气装置、填料和水生植物;
所述网兜固定设置在浮床床体上;
所述网兜的内部填充填料;
所述曝气装置设置在网兜的下方;
所述水生植物包括挺水植物和沉水植物,其中,挺水植物种植在网兜内部的填料中,沉水植物悬挂在网兜的底部;所述挺水植物为美人蕉;所述沉水植物为黑藻;
所述填料由粒径分布为0.5~1cm的小粒径陶粒、粒径分布为1~1.5cm的中粒径陶粒以及粒径分布为0.5~1.5 cm的镧镁改性海泡石基填料组成;所述小粒径陶粒填充在网兜内的底部,所述中粒径陶粒填充中网兜内的上部;所述镧镁改性海泡石基填料填充在小粒径陶粒和中粒径陶粒之间;所述网兜由网孔大小为4~6mm渔网构成;
所述镧镁改性海泡石基填料通过以下方法制备得到:
(1)称取1.0 g天然海泡石、0.16 g La(NO3)3·6H2O和2.1 g MgCl2·6H2O加入至50 mL超纯水中,以1.0 mol·L-1 NaOH溶液调节溶液pH至11.0,持续搅拌4 h后抽滤,用超纯水洗涤沉淀物至冲洗液pH为中性,在65℃烘箱内干燥12 h,研磨过100目筛,得到镧镁改性海泡石;
(2)称取3.0 g NaCl和6.0 g Na2SiO3·9H2O,加入48 mL超纯水中配成溶液,再加入1.0g PDDA,混匀后加入42.0 g 镧镁改性海泡石,充分搅拌混匀成浆料;然后将聚氨酯海绵浸入浆液中进行挂浆,轻轻按压挤出气泡后放入真空装置当中,进行排气抽真空,10min后将泡沫取出,再次浸入浆料当中挂浆,反复操作5次,而后放入烘箱当中充分干燥,得到镧镁改性海泡石干坯;将镧镁改性海泡石干坯,放入马弗炉当中先以5.0℃/min的升温速率升至100℃保持10min,随后以2.0℃/min的升温速率升至400℃保持60min,再以5.0℃/min的升温速率升至550℃保持120min,待冷却至室温后,破碎至粒度在1~1.5 cm,即得镧镁改性海泡石基填料。
2.根据权利要求1所述的一种功能海泡石强化组合式生态浮床,其特征在于:所述小粒径陶粒与中粒径陶粒的质量比为1~3:2。
3.根据权利要求1所述的一种功能海泡石强化组合式生态浮床,其特征在于:所述生态浮床单元具有星型床体结构。
4.根据权利要求1所述的一种功能海泡石强化组合式生态浮床,其特征在于:
所述网兜的内部种植两株高度为40~60cm的挺水植物;
所述网兜的底部悬挂200~300g沉水植物。
5.根据权利要求1所述的一种功能海泡石强化组合式生态浮床,其特征在于:
所述曝气装置包括太阳能供电装置、气泵和曝气头;
所述曝气头安装在网兜下方。
6.根据权利要求1所述的一种功能海泡石强化组合式生态浮床的应用,其特征在于:用于黑臭水体的脱氮除磷处理。
CN202311566501.1A 2023-11-23 2023-11-23 一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用 Active CN117285168B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311566501.1A CN117285168B (zh) 2023-11-23 2023-11-23 一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311566501.1A CN117285168B (zh) 2023-11-23 2023-11-23 一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117285168A CN117285168A (zh) 2023-12-26
CN117285168B true CN117285168B (zh) 2024-03-19

Family

ID=89253841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311566501.1A Active CN117285168B (zh) 2023-11-23 2023-11-23 一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117285168B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102674556A (zh) * 2012-05-24 2012-09-19 河海大学 一种提供生境的复合生态浮床
CN205347096U (zh) * 2015-04-13 2016-06-29 湖南先科环保有限公司 一种小城镇生活污水处理脱氮除磷一体化系统
CN106986458A (zh) * 2017-04-14 2017-07-28 北京化工大学 一种太阳能生态浮岛及水生态修复方法
CN206872525U (zh) * 2017-05-12 2018-01-12 东莞市冠城园林绿化工程有限公司 一种新型河道生态浮床
CN110076194A (zh) * 2019-04-03 2019-08-02 河南清水源科技股份有限公司 一种基于加速蒸腾型去除土壤重金属污染的仿生植物及其用途
CN210367154U (zh) * 2019-06-10 2020-04-21 江苏永汇环境科技有限公司 一种利用太阳能的生态浮床水处理装置
CN112479482A (zh) * 2020-11-02 2021-03-12 广州鑫泓设备设计有限公司 一种基于人工湿地的氨氮废水处理系统
WO2022267649A2 (en) * 2022-03-23 2022-12-29 China Urban Construction Design & Research Institute Co., Ltd. Device for collection and recovery of nitrogen and phosphorus nutrients and its application in purification of agricultural drainage
WO2023279637A1 (zh) * 2021-07-09 2023-01-12 河海大学 一种用于河流净化的生态浮床及方法
CN115925440A (zh) * 2022-12-15 2023-04-07 湘潭大学 一种用于黑臭水体除磷的海泡石基多孔陶瓷制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201900024754A1 (it) * 2019-12-19 2021-06-19 Consiglio Nazionale Ricerche Materiale ibrido multifunzionale basato su sepiolite per il recupero ed il biorisanamento ambientale

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102674556A (zh) * 2012-05-24 2012-09-19 河海大学 一种提供生境的复合生态浮床
CN205347096U (zh) * 2015-04-13 2016-06-29 湖南先科环保有限公司 一种小城镇生活污水处理脱氮除磷一体化系统
CN106986458A (zh) * 2017-04-14 2017-07-28 北京化工大学 一种太阳能生态浮岛及水生态修复方法
CN206872525U (zh) * 2017-05-12 2018-01-12 东莞市冠城园林绿化工程有限公司 一种新型河道生态浮床
CN110076194A (zh) * 2019-04-03 2019-08-02 河南清水源科技股份有限公司 一种基于加速蒸腾型去除土壤重金属污染的仿生植物及其用途
CN210367154U (zh) * 2019-06-10 2020-04-21 江苏永汇环境科技有限公司 一种利用太阳能的生态浮床水处理装置
CN112479482A (zh) * 2020-11-02 2021-03-12 广州鑫泓设备设计有限公司 一种基于人工湿地的氨氮废水处理系统
WO2023279637A1 (zh) * 2021-07-09 2023-01-12 河海大学 一种用于河流净化的生态浮床及方法
WO2022267649A2 (en) * 2022-03-23 2022-12-29 China Urban Construction Design & Research Institute Co., Ltd. Device for collection and recovery of nitrogen and phosphorus nutrients and its application in purification of agricultural drainage
CN115925440A (zh) * 2022-12-15 2023-04-07 湘潭大学 一种用于黑臭水体除磷的海泡石基多孔陶瓷制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117285168A (zh) 2023-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106396121B (zh) 一种微污染河流原位强化脱氮生态浮床装置
CN110803827B (zh) 一种菌藻填料强化组合式生态浮床及其净化水质的方法
CN105110476B (zh) 一种用于城市黑臭河道水质强化净化的三维立体式生态浮床
CN207091112U (zh) 富营养化河道生态修复系统
CN105461072B (zh) 生态护岸净化系统
CN209797586U (zh) 一种生态沉床系统
CN108423833A (zh) 自浮式生态景观浮床及其建造方法
CN109650547A (zh) 一种利用桉树控制水域蓝藻生长的方法
CN107162199B (zh) 一种节能生态资源回收型生态修复集成系统及其应用
CN104355413B (zh) 一种生态浮床及净化水体的方法
CN109231658B (zh) 修复富营养化天然水体的可移动式生态介质箱
CN107226600A (zh) 河道底泥修复系统
CN112390369A (zh) 一种适用于小型湖泊净水与造景的菌根化生态浮床
CN206814489U (zh) 多层复合结构的组合式生态浮岛
CN208667251U (zh) 自浮式生态景观浮床
CN208517072U (zh) 一种用于河道治理的生境驿站
CN111549719B (zh) 一种用于硬质河道的生态修复系统
CN108689498A (zh) 一种用于河道治理的生境驿站
CN106517677B (zh) 一种再生水景观水体的水质保持结构
CN117285168B (zh) 一种功能海泡石强化组合式生态浮床及其在黑臭水体净化中的应用
CN108101233A (zh) 以改性贝类为主的混合生态填料、复合填料球、净化槽装置及制备工艺
CN209537207U (zh) 水体净化处理装置
CN107032490A (zh) 一种氧化沟河水脱氮工艺及其设备
CN211871749U (zh) 一种太阳能生态浮岛
CN206337080U (zh) 新型生态塘复合系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant