一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，將PVC管用彎頭連接成長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)，然后在框架結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)網(wǎng)孔在2-4cm的雙層尼龍網(wǎng)；將立體彈性填料放入生活污水中間歇自然掛膜，然后按照每平方米30-50串的密度懸掛在框架結(jié)構(gòu)下面，在尼龍網(wǎng)的網(wǎng)孔中按照每平方米20-30株的密度種植對(duì)磷具有較好凈化效果的植株，即完成強(qiáng)化生態(tài)浮床的構(gòu)建。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可充分利用植物和生物膜的協(xié)同作用達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，水生植物可選擇對(duì)磷有較強(qiáng)去除能力的美人蕉，彈性填料上的生物膜通過(guò)硝化反硝化作用可有效去除水體中的氮，可廣泛應(yīng)用于自然水體的生態(tài)修復(fù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水體富營(yíng)養(yǎng)化是全球性環(huán)境問(wèn)題之一，在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入地表水體，引起藻類(lèi)及其它浮游生物迅速繁殖，水體透明度和溶解氧含量下降，水質(zhì)惡化，魚(yú)類(lèi)及其它生物死亡，生物多樣性減少，水體生態(tài)系統(tǒng)和功能受到嚴(yán)重破壞。隨著水體污染程度的加劇，越來(lái)越多研究者和環(huán)保工作者致力于富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)工作。生態(tài)浮床技術(shù)是一種低成本、操作簡(jiǎn)單、易維護(hù)的原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)，通過(guò)水生植物及其根部微生物的吸收、吸附作用，消減富營(yíng)養(yǎng)化水體中有機(jī)質(zhì)、氮、磷及有害物質(zhì)，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，同時(shí)又可營(yíng)造水上景觀(guān)。但由于植物的生長(zhǎng)速率和吸收能力有限，并且系統(tǒng)中所包含的微生物的數(shù)量和種類(lèi)缺乏，生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化能力有限。因此，研究者為了提高生態(tài)浮床的凈化效果，采取各種強(qiáng)化措施，如增加曝氣、投加微生物菌劑、與其他技術(shù)相結(jié)合等。
[0003]利用基質(zhì)填料和水生植物構(gòu)建的組合生態(tài)浮床工藝，是在生物接觸氧化技術(shù)和生態(tài)浮床技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種比較新的生態(tài)工程化原位修復(fù)和控制技術(shù)。該技術(shù)不僅通過(guò)植物根部的吸收、吸附作用來(lái)削減富集水體中的氮、磷及有機(jī)物質(zhì)；同時(shí)，利用懸掛在浮床下面的纖維填料表面形成的生物膜對(duì)污染水體進(jìn)行凈化。填料巨大的比表面積，使大量的微生物得以附著生長(zhǎng)，形成較為穩(wěn)定的生物膜，較長(zhǎng)的停留時(shí)間有利于一些生長(zhǎng)較慢的微生物如硝化細(xì)菌 等自養(yǎng)菌的不斷積累，從而加速污染物的分解。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，一般會(huì)采用硬性蜂窩填料或是軟性填料作為組合生態(tài)浮床，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01320733733.7的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了低溫條件可用的入水深度可調(diào)節(jié)式生態(tài)浮床，包括浮動(dòng)式套裝在立柱上的種植床體，種植床體包括床面部分和圍繞在床面外周、與床面連成一體的高密度聚乙烯管，高密度聚乙烯管上設(shè)有進(jìn)水孔和出氣孔，進(jìn)水孔和出氣孔上分別設(shè)有控制閥；床面上設(shè)有多個(gè)種植植物的種植槽，每個(gè)種植槽下掛一束位于水中、用于凈化水質(zhì)的碳素纖維，在高密度聚乙烯管的外周設(shè)置與相鄰種植床體卡合的卡合件。但該專(zhuān)利中使用的是掃把狀碳素纖維體，該填料使用一段時(shí)間后容易粘結(jié)成團(tuán)，微生物附著表面積減少。而立體彈性填料在水體中能均勻舒展，使氣、水、生物膜得到充分接觸交換，生物膜能均勻地附著在每一根絲條上，不結(jié)團(tuán)，能長(zhǎng)期為微生物提供較大的比表面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種水生植物和立體彈性填料強(qiáng)化生態(tài)浮床的構(gòu)建方法。通過(guò)本發(fā)明，在PVC和尼龍網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)上種植對(duì)磷具有較強(qiáng)去除能力的美人蕉，在框架結(jié)構(gòu)下布設(shè)經(jīng)生活污水預(yù)掛膜的立體彈性填料，通過(guò)水生植物和生物膜的協(xié)同作用，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體進(jìn)行原位生態(tài)修復(fù)。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):[0007]—種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，采用以下步驟:
[0008](1)將PVC管用彎頭連接成長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)，然后在框架結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)網(wǎng)孔在2-4cm的雙層尼龍網(wǎng)；
[0009](2)將立體彈性填料放入生活污水中間歇自然掛膜，先悶曝3天后排出1/5上層水，然后注入等量污水；如此反復(fù)，逐漸增加每次的進(jìn)水量，悶曝時(shí)間逐漸縮短,2-3周完成掛膜，溶解氧控制在3.0-4.0mg/L ；
[0010](3)將已掛好膜的彈性填料按照每平方米30-50串的密度懸掛在步驟⑴制作得到的框架結(jié)構(gòu)下面，在尼龍網(wǎng)的網(wǎng)孔中按照每平方米20-30株的密度種植對(duì)磷具有較好凈化效果的植株，即完成強(qiáng)化生態(tài)浮床的構(gòu)建。
[0011]所述的立體彈性填料為單根直徑0.3-0.4mm的聚丙烯材質(zhì)的填料絲，采用拉絲、絲條制毛工藝將填料絲穿插固著在尼龍材質(zhì)的中心繩上，制成直徑10-20cm、長(zhǎng)度50-100cm的填料。
[0012]所述的悶曝是只曝氣不進(jìn)水。
[0013]所述的彈性填料的懸掛密度優(yōu)選每平方米40串。
[0014]所述的植株為美人蕉。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)本發(fā)明針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)，提供一種強(qiáng)化生態(tài)浮床的構(gòu)建方法及裝置。該方法使用的PVC管與尼龍網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)泡沫板載體相比，具有較好的水面復(fù)氧能力，且重復(fù)利用性好，不會(huì)向水體中釋放有毒物質(zhì)產(chǎn)生二次污染，本發(fā)明將對(duì)磷有較強(qiáng)去除能力的水生植物美人蕉和經(jīng)生活污水掛滿(mǎn)生物膜的立體彈性填料組合在一起，經(jīng)過(guò)二者的協(xié)同作用，對(duì)生活污水中的COD、TN和TP的去除能力分別達(dá)到89.4%、98.4%和91.6%，并能有效抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。另外，懸掛在水體中的彈性填料不僅能為微生物提供巨大的比表面積，還能為魚(yú)蝦類(lèi)營(yíng)造良好的棲息地，建立良好的局部水體生態(tài)條件；同時(shí)，強(qiáng)化生態(tài)浮床的水生花卉對(duì)水面景觀(guān)還有美化作用，產(chǎn)生良好的立體景觀(guān)效果。本發(fā)明具有不占用土地、操作簡(jiǎn)便、成本低、易管理等優(yōu)點(diǎn)。
[0017](2)強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)中水生植物的根部與填料交錯(cuò)生長(zhǎng)，纖維填料增加了浮床中微生物的數(shù)量和種類(lèi)，水生植物則可以為微生物的生長(zhǎng)提供適當(dāng)?shù)难醴肿?，并?duì)水體中磷酸鹽和硝酸鹽具有較好的吸收作用，如此強(qiáng)化了微生物與植物間的協(xié)同作用，增強(qiáng)了對(duì)污染物的去除能力。
[0018](3)立體彈性填料是一種具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式和優(yōu)良材質(zhì)的基質(zhì)填料，具有使用壽命長(zhǎng)、充氧性能好、啟動(dòng)掛膜快、脫膜更新容易、耐高負(fù)荷沖擊，處理效果顯著、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便、不堵塞、不結(jié)團(tuán)和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。該填料在有效區(qū)域內(nèi)能立體全方位均勻舒展?jié)M布，使氣、水、生物膜得到充分接觸交換，生物膜能均勻地附著在每一根絲條上，保持良好的活性和空隙可變性，與硬性蜂窩填料相比，立體彈性填料孔隙可變性大、不堵塞；與軟性填料相比，立體彈性填料材質(zhì)壽命長(zhǎng)，不粘連結(jié)團(tuán)；與半軟性填料相比，立體彈性填料表面積大、掛膜迅速、造價(jià)低廉。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明中的PVC管和尼龍網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為檢測(cè)得到本發(fā)明中COD的濃度變化圖；
[0022]圖4為檢測(cè)得到本發(fā)明中TN的濃度變化圖；
[0023]圖5為檢測(cè)得到本發(fā)明中TP的濃度變化圖；
[0024]圖6為檢測(cè)得到本發(fā)明中Chl a的濃度變化圖。
[0025]圖中，I為彎頭、2為PVC管、3為尼龍網(wǎng)、4為立體彈性材料、5為美人蕉。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例
[0028]一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，采用以下步驟:
[0029](I)將PVC管2用彎頭I連接成長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)，然后在框架結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)網(wǎng)孔在2-4cm的雙層尼龍網(wǎng)3，如圖1所示；
[0030](2)將立體彈性填料4放入生活污水中間歇自然掛膜，先悶曝3天后排出1/5上層水，然后注入等量污水；如此反復(fù)，逐漸增加每次的進(jìn)水量，悶曝時(shí)間逐漸縮短,2-3周完成掛膜，溶解氧控制在3.0- 4.0mg/L ；
[0031](3)將已掛好膜的立體彈性填料4按照每平方米30-50串的密度懸掛在步驟(1)制作得到的框架結(jié)構(gòu)下面，在尼龍網(wǎng)的網(wǎng)孔中按照每平方米20-30株的密度種植對(duì)磷具有較好凈化效果的植株，本實(shí)施例中種植的是美人蕉5，即完成強(qiáng)化生態(tài)浮床的構(gòu)建，如圖2所示。
[0032]采用立體彈性填料為單根直徑0.3-0.4mm的聚丙烯材質(zhì)的填料絲，采用拉絲、絲條制毛工藝將填料絲穿插固著在尼龍材質(zhì)的中心繩上，制成直徑10-20cm、長(zhǎng)度50-100cm的填料。
[0033]向6個(gè)尺寸為600mm*800mm*600_的PVC水箱裝入經(jīng)一級(jí)處理后的生活污水240L，三個(gè)水箱中各放入一個(gè)尺寸為400mm*600mm的強(qiáng)化生態(tài)浮床，浮床上種植12株美人蕉，浮床下懸掛12串50cm長(zhǎng)的立體彈性填料，植物與填料相間分布；另外三個(gè)水箱不放強(qiáng)化生態(tài)浮床，作為空白對(duì)照。每周取水樣測(cè)定COD、TN、TP和Chl a等指標(biāo)，COD的濃度變化、TN的濃度變化、TP的濃度變化、Chla的濃度變化如圖3-6所示。
[0034]結(jié)果表明，90天后，強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)生活污水中的COD、TN、TP的去除率分別達(dá)到89.4%,98.4%,91.6% ;均高于空白組中的69.4%,87.9%,32.8% ;與空白組中Chla高達(dá)133.5mg/m3的平均濃度相比，強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)中的Chl a平均濃度僅為7.4mg/m3,因此，強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)有效抑制了藻類(lèi)的生長(zhǎng)。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，其特征在于，該方法采用以下步驟: (1)將PVC管用彎頭連接成長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)，然后在框架結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)網(wǎng)孔在2-4cm的雙層尼龍網(wǎng)； (2)將立體彈性填料放入生活污水中間歇自然掛膜，先悶曝3天后排出1/5上層水，然后注入等量污水；如此反復(fù)，逐漸增加每次的進(jìn)水量，悶曝時(shí)間逐漸縮短，2-3周完成掛膜，溶解氧控制在3.0-4.0mg/L ； (3)將已掛好膜的彈性填料按照每平方米30-50串的密度懸掛在步驟(1)制作得到的框架結(jié)構(gòu)下面，在尼龍網(wǎng)的網(wǎng)孔中按照每平方米20-30株的密度種植對(duì)磷具有較好凈化效果的植株，即完成強(qiáng)化生態(tài)浮床的構(gòu)建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，其特征在于，所述的立體彈性填料為單根直徑0.3-0.4mm的聚丙烯材質(zhì)的填料絲，采用拉絲、絲條制毛工藝將填料絲穿插固著在尼龍材質(zhì)的中心繩上，制成直徑10_20cm、長(zhǎng)度50_100cm的填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，其特征在于，所述的悶曝是只曝氣不進(jìn)水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，其特征在于，所述的彈性填料的懸掛密度優(yōu)選每平方米40串。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化生態(tài)浮床構(gòu)建方法，其特征在于，所述的植株為美人蕉。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK103979685SQ201410188466
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】成水平, 張玲玲, 吳娟, 代嫣然, 向東方, 尹大強(qiáng) 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)