申请日2014.09.17
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号C02F3/34; C02F3/32
摘要
本发明公开了一种富营养化水体脱氮除磷处理的方法，采用动态水流，模拟自然湿地环境，在有光照的条件下，利用沉水植物与微生物的联合作用，对富营养化水体进行连续脱氮除磷处理，从而将氮磷从水体中去除。本发明还提供一种动态流水处理装置，依次由进水装置、生物反应装置和出水装置连通而成，通过控制生物反应装置的水流流量或流速，使生物反应装置持续进出水，使生物反应装置中的水流形成缓流，在底部铺设填料，栽植沉水植物并在生物反应装置中投入微生物，使微生物富集于靠近填料的位置处，使沉水植物和微生物联合形成脱氮除磷体系。本发明模拟自然湿地系统，使模拟人工湿地环境更接近自然湿地，能更有效地控制湖泊及景观水体的水质。
权利要求书
1.一种富营养化水体脱氮除磷处理的方法，其特征在于：采用动态水流，模拟自然湿地环境，在有光照的条件下，利用沉水植物与微生物的联合作用，对富营养化水体进行连续脱氮除磷处理，即利用沉水植物进行新陈代谢来吸收水中氮磷营养盐，沉水植物种植于由粒度为0.5-1cm的固体散料铺设形成的填料床上，并将微生物富集于填料床附近，通过微生物自身的生命活动将水中的氮磷吸收或转化成其他形式的物质，从而将氮磷从水体中去除。
2.根据权利要求1所述富营养化水体脱氮除磷处理的方法，其特征在于：沉水植物的种类、特定沉水植物的种植密度和特定组合的微生物的投加比例根据水体水质不同进行调节。
3.根据权利要求2所述富营养化水体脱氮除磷处理的方法，其特征在于：所述沉水植物为狐尾藻，所述微生物由硝化细菌和反硝化细菌组成。
4.根据权利要求3所述富营养化水体脱氮除磷处理的方法，其特征在于：所述硝化细菌和反硝化细菌的投加比例为1:(0.5～2)。
5.一种实施权利要求1所述富营养化水体脱氮除磷处理的方法的动态流水处理装置，依次由进水装置(1)、生物反应装置(2)和出水装置(3)连通而成，所述进水装置(1)的水箱通过进水管与所述生物反应装置(2)的进水口(4)连通，所述生物反应装置(2)的出水口(5)通过出水管与所述出水装置(3)的水箱连通，待处理水体从所述进水装置(1)中流入所述生物反应装置(2)进行处理后，达到处理要求的水体最终从所述生物反应装置(2)中流出，最后由出水装置(3)进行收集，其特征在于：通过控制所述生物反应装置(2)的进水口(4)和出水口(5)的水流流量或流速，使所述生物反应装置(2)实现持续进水和持续出水，还通过控制所述生物反应装置(2)的容器箱体中的水流动态，使所述生物反应装置(2)中的水流形成没有剧烈水流波动的缓流，在所述生物反应装置(2)中底部铺设一层粒度为0.5-1cm的固体散装填料(6)，将沉水植物(7)移栽到所述生物反应装置(2)内，使沉水植物(7)的根部被散装填料固定，在所述生物反应装置(2)中的水中投入微生物，使微生物富集于靠近填料(6)的位置处，使沉水植物(7)和微生物联合形成脱氮除磷体系。
6.根据权利要求5所述动态流水处理装置，其特征在于：利用所述生物反应装置(2)的进水口(4)和出水口(5)的水位差，使所述生物反应装置(2)实现自动持续进水和自动持续出水。
7.根据权利要求6所述动态流水处理装置，其特征在于：通过支座抬升所述进水装置(1)内的水体高度，使所述进水装置(1)内的最低水位高于所述生物反应装置(2)的进水口(4)高度位置;通过另外的支座抬升所述生物反应装置(2)内的水体高度，使所述生物反应装置(2)的容器箱体中的水通过重力自动流入出水装置(3)中进行收集。
8.根据权利要求5～7中任一项所述动态流水处理装置，其特征在于：在所述生物反应装置(2)的容器箱体的中间位置处设置中间挡板(8)，所述中间挡板(8)将所述生物反应装置(2)内的浅层水体分成两部分，并使所述生物反应装置(2)的进水口(4)和出水口(5)分别位于所述中间挡板(8)的两侧，所述中间挡板(8)的底部插入填料(6)中，并使所述中间挡板(8)的底部与所述生物反应装置(2)的容器箱体的底板之间留有空隙。
9.根据权利要求8所述动态流水处理装置，其特征在于：所述生物反应装置(2)中底部铺设的固体散装填料(6)的厚度接近8cm，所述中间挡板(8)的底部与所述生物反应装置(2)的容器箱体的底板之间留有高度为接近5cm的空隙，所述生物反应装置(2)的进水口(4)和出水口(5)的高度差接近2cm。
说明书
富营养化水体脱氮除磷处理方法及动态流水处理装置
技术领域
本发明涉及一种水处理工艺和方法，尤其是涉及一种对富营养水体进行处理的方法及应用这种方法的动态流装置，还涉及一种模拟人工湿地系统，应用于富营养污水水体中的氮和磷脱除处理技术领域。
背景技术
根据国家环保局规定，在地表水的检测中，总氮、总磷为必测项目，是衡量水质的重要标准之一。水体中无机氮含量超过0.2mg/L，将会有出现水体富营养化的可能，那么景观污染水体很大程度上将会引起水体富营养化，使水质加速变坏，严重的将影响生活生产用水，所以我们想通过研究湿地对富营养景观污染水体的处理，来降低水中的总氮、总磷含量。
目前可用于降低总氮、总磷含量的主要方法有生物脱氮除磷法、化学沉析法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等，但这些方法都需要较高的成本。
人工湿地是目前应用较广的新兴城市污水处理技术，它是为处理污水而人为在有一定宽长比和底面坡度的洼地上用土壤和如砾石等填料混合组成的填料床，并在床体表面种植具有性能好，成活率高，抗水性好，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物形成的一个独立动植物生态体系，而沉水植物非常符合以上的条件。人工湿地处理效果好，成本低，在实际生活中只需在景观水体中造一个简单的人工湿地即可。人工湿地可以在不破坏原有景观水体及其生态环境的情况下降低景观水体的总氮、总磷含量以使其适应地表水的总氮、总磷含量标准，并避免流动性差的景观水体富营养化从而发生水华事件。降低景观水的总氮、总磷含量，减少景观污染水体可能存在的危害，将增加我们日常生产生活的取水灵活性，保护景观水体免遭水体富营养化后水华发腥、发臭的后果，还我们一个绿色美好的城市生态环境。但现有的人工湿地多为静态流人工湿地，无法模拟自然湿地动态流，脱氮除磷能力不高，水处理的效果还不够理想。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种富营养化水体脱氮除磷处理方法及动态流水处理装置，实现持续的动态流水处理，模拟自然湿地系统，使模拟人工湿地环境更接近自然湿地，在不影响水体美观的情况下，更加有效地利用沉水植物与微生物的联合作用对富营养化水体脱氮除磷，能更有效地控制湖泊及景观水体的水质，以解决一些湿地景观植物在脱氮除磷能力方面的不足。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种富营养化水体脱氮除磷处理的方法，采用动态水流，模拟自然湿地环境，在有光照的条件下，利用沉水植物与微生物的联合作用，对富营养化水体进行连续脱氮除磷处理，即利用沉水植物进行新陈代谢来吸收水中氮磷营养盐，沉水植物种植于由粒度为0.5-1cm的固体散料铺设形成的填料床上，并将微生物富集于填料床附近，通过微生物自身的生命活动将水中的氮磷吸收或转化成其他形式的物质，从而将氮磷从水体中去除。
作为本发明优选的技术方案，上述沉水植物的种类、特定沉水植物的种植密度和特定组合的微生物的投加比例根据水体水质不同进行调节。
上述沉水植物优选狐尾藻，上述微生物最好由硝化细菌和反硝化细菌组成。
上述硝化细菌和反硝化细菌的投加比例最好为1:(0.5～2)。
本发明还提供一种实施富营养化水体脱氮除磷处理的方法的动态流水处理装置，依次由进水装置、生物反应装置和出水装置连通而成，进水装置的水箱通过进水管与生物反应装置的进水口连通，生物反应装置的出水口通过出水管与出水装置的水箱连通，待处理水体从进水装置中流入生物反应装置进行处理后，达到处理要求的水体最终从生物反应装置中流出，最后由出水装置进行收集，通过控制生物反应装置的进水口和出水口的水流流量或流速，使生物反应装置实现持续进水和持续出水，还通过控制生物反应装置的容器箱体中的水流动态，使生物反应装置中的水流形成没有剧烈水流波动的缓流，在生物反应装置中底部铺设一层粒度为0.5-1cm的固体散装填料，将沉水植物移栽到生物反应装置内，使沉水植物的根部被散装填料固定，在生物反应装置中的水中投入微生物，使微生物富集于靠近填料的位置处，使沉水植物和微生物联合形成脱氮除磷体系。
作为本发明动态流水处理装置的优选技术方案，利用生物反应装置的进水口和出水口的水位差，使生物反应装置实现自动持续进水和自动持续出水。
作为上述技术方案的改进，通过支座抬升进水装置内的水体高度，使进水装置内的最低水位高于生物反应装置的进水口高度位置;通过另外的支座抬升生物反应装置内的水体高度，使生物反应装置的容器箱体中的水通过重力自动流入出水装置中进行收集。
作为上述技术方案的改进，在生物反应装置的容器箱体的中间位置处设置中间挡板，中间挡板将生物反应装置内的浅层水体分成两部分，并使生物反应装置的进水口和出水口分别位于中间挡板的两侧，中间挡板的底部插入填料中，并使中间挡板的底部与生物反应装置的容器箱体的底板之间留有空隙。
作为上述技术方案的改进，生物反应装置中底部铺设的固体散装填料的厚度接近8cm，中间挡板的底部与生物反应装置的容器箱体的底板之间留有高度为接近5cm的空隙，生物反应装置的进水口和出水口的高度差接近2cm。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1. 本发明采用沉水植物联合特定微生物在模拟人工湿地系统中，对富营养水体进行脱氮除磷处理，其中沉水植物能够通过新陈代谢吸收水中氮磷营养盐，特定微生物能够通过自身的生命活动将水中的氮磷吸收或转化成其他形式，将氮磷从水体中去除;
2. 本发明原料可循环利用，具有一定经济价值，使环境治理项目也能够自给自足，不仅仅依赖环保资金援助;
3. 与普通污水厂中采用的脱氮除磷方法相比，本发明模拟自然生态脱氮除磷，在达成效果的同时，不会产生污泥或者其他负面效应，且相比之下，在景观水体直接脱氮除磷又是比进入污水厂再行处理更为符合“源头治理”的原则;
4. 本发明脱氮除磷方法通用性好，经济实用，环境友好，更易于推广应用。