一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置及其吸附方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于湖泊生态环境治理领域，具体涉及一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置 及其吸附方法。
【背景技术】
[0002] 湖泊是一个国家经济和社会发展重要的淡水资源之一，它不仅具有调节气候、蓄 水、供水、提供水产品、旅游等功能，而且在保护生物多样性及维持区域环境生态系统平衡 中也发挥至关重要的作用。近年来，随着人类对自然资源的过度开发和工农业的飞速发展， 湖泊污染问题，尤其是湖泊的富营养化问题，己成为当今有关生态环境问题的研究热点之 一。目前，全世界大约有30%~40%的湖泊遭受不同程度的富营养化而我国湖泊的富营养化问 题则更加严峻，在面积大于1 km 2的2300多个湖泊中超过6%已处于富营养化状态或正受到 富营养化的威胁。在国家重大水专项"我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准研究课题， 选取的200多个湖泊中，超过7s%的湖泊处于富营养化或超富营养化状态，其中太湖、巢湖、 滇池等蓝藻水华频繁暴发。2007年堪称"蓝藻之年"，己发生和具备富营养化发生条件的湖 泊面积共达14000 km2之多，从湖泊数量上来看，近3/4的湖泊已达富营养程度，所占的面积 也接近总面积的2/3。可见，湖泊富营养化问题具有广泛性和严重性，己经达到了不容忽视 的程度。
[0003] 我国湖泊的富营养化具有明显的区域差异特征，其中包括人类活动干扰较多的南 方大多数湖泊，例如太湖、巢湖和滇池"三湖"的"水质型"富营养化和由气候暖干化引发的 北方湖泊的"水量型"富营养化，如呼伦湖。而本质上两者都是由于氮、磷等营养盐含量过剩 引发的。经济合作发展组织(DE⑶）的统计显示，世界上超过80%的富营养化湖泊属于磷限制 型，中国大多数湖泊的富营养化进程亦受到磷营养盐的控制。因此，开展湖泊中磷的生物地 球化学循环和磷的基准和控制标准的研究显得十分必要。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置，该装置对 湖泊中氮、磷离子去除率高，适用范围广阔。
[0005] 为了实现上述技术目的，本发明具体采用如下的技术方案： 一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置，包括:输水装置、反应罐、进气管、清水管、排泥管、 污泥槽、浮动平台、支架及控制系统；湖泊水面上漂浮设置所述浮动平台，所述浮动平台上 设置所述支架，支架的上部放置所述反应罐，下部设置污泥槽； 所述反应罐通过输水装置与湖泊连接； 所述反应罐底部与污泥槽之间设有排泥管； 反应罐的顶部设有所述进气管，侧壁设有清水管;进气管上设有气体流量计;输水装 置、清水管和排泥管上均设有电磁阀； 所述反应罐包括:反应罐壳体，稳流管，吸附反应管，液位传感器，稳流管固定板及吸附 反应管固定板;所述稳流管位于反应罐壳体内部中间位置，稳流管与反应罐壳体中轴线位 置重合，稳流管外侧与稳流管固定板内侧无缝焊接，稳流管上端面距反应罐壳体顶部10~ 30cm;稳流管固定板外圈与反应罐壳体内壁无缝焊接； 所述吸附反应管位于稳流管内部并与稳流管轴心线重合，吸附反应管外侧与吸附反应 管固定板内壁无缝焊接，吸附反应管上端面距稳流管顶部20~40cm，所述吸附反应管底部与 所述进气管相连通； 所述吸附反应管内设有吸附反应层，吸附反应层的上部设置吸附反应层防护板； 所述吸附反应管固定板中间为环形镂空结构，吸附反应管固定板外圈与反应罐壳体内 壁无缝焊接； 所述液位传感器设置在距反应罐上端檐口 5mm~20mm处； 所述吸附反应管的管壁上设有氮、磷离子降解能力感应器，氮、磷离子降解能力感应器 距吸附反应管上端檐口 5mm~20mm; 所述浮动平台上设有控制系统，输水装置中的水栗、气体流量计、液位传感器、氮、磷离 子降解能力感应器及电磁阀均与控制系统控制连接。
[0006]所述吸附反应层高度不小于吸附反应管总高的五分之四，所述吸附反应层由若干 层吸附反应球构成，每两个吸附反应球之间的最大间距为l〇〇nm，吸附反应球的数量为100~ 300万个。
[0007]所述浮动平台上设有动力装置，所述动力装置与所述控制系统控制连接。
[0008] 所述反应罐壳体为倒锥状中空结构;所述稳流管固定板中间为环形镂空结构。
[0009] 本发明还公开了所述湖泊水中氮、磷离子吸附装置中吸附反应球的制造方法，包 括如下步骤： 第1步:按重量份计，在反应釜中加入电导率为0.009yS/cm~0.05yS/cm的超纯水600~ 1050份，启动反应釜内搅拌器，转速为120rpm~180rpm，启动加热栗，使反应釜内温度上升 至50°C~70°C;依次加入3~13份的正丁醇铝、10~25份的正丁基硫醇、7~15份的佛波醇 12，13-二丁酸盐，搅拌至完全溶解，调节pH值为3.5~8.5，将搅拌器转速调至lOOrpm~ 150rpm，温度为60°C~95°C，酯化反应3~12小时； 第2步：按重量份计，取6~17份的丁二酸二油酯磺酸钠 (SDSS)、8~33份的环氧梓油酸 丁酯，粉末粒径为400~7000目；加入15~40份的9，10-环氧十八酸丁酯混合均匀，平铺于托 盘内，平铺厚度为13mm~27mm，采用剂量为2· 5kGy~5 · 5kGy、能量为6 ·OMeV~9· 5MeV的α射线 辐照20~45分钟，以及同等剂量的β射线辐照15~70分钟； 第3步:按重量份计，经第2步处理的混合粉末溶于500~700份浓度为25ppm~180ppm 的甘油单硬脂酸酯聚环氧乙烷中，加入反应釜，搅拌器转速为30rpm~85rpm，温度为85°C~ 95°C，启动真空栗使反应釜的真空度达到-0.03MPa~-0 · 05MPa，保持此状态反应5~13小 时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.008~0.050MPa，保温静置4~17小时；搅拌器转 速提升至85rpm~180rpm，同时反应爸泄压至OMPa;依次加入5~22份的硫代二丙酸二硬脂 醇酯、10~18份乙酰氧基硬脂酸丁酯完全溶解后，加入2~12份的交联剂搅拌混合，使得反 应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.5~9.0，保温静置3~8小时； 第4步：按重量份计，在搅拌器转速为95rpm~120rpm时，依次加入7~25份的聚氧乙稀 脂肪酸乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、4~16份的丙二醇单乙醚、9~22份的二丙二醇单 甲醚和10~35份的1，2，6-三磷酸肌醇，提升反应釜压力，使其达到0.06MPa~0.40MPa，温 度为145°C~175°C，聚合反应2~8小时;反应完成后将反应釜内压力降至OMPa，降温至35°C ~45°C，出料，入压模机即可制得吸附反应球;所述交联剂为二磷酸磷脂酰肌醇、二磷酸肌 醇磷脂、磷脂酰肌醇3磷酸中的任意一种。
[0010] 本发明所述湖泊水中氮、磷离子吸附装置的工作方法，包括以下几个步骤： S1:控制系统启动输水装置将湖泊水经反应罐底部输入反应罐内，使出水量控制在 15m3/h~70m3/h，与此同时控制系统启动进气管对反应罐内部的吸附反应管底部进行供气， 进气管上的气体流量计对进气量进行实时监测，使进气量控制在20m 3/h~80m3/h范围内； 第2步:所述气体使湖泊水与吸附反应层混合均匀，湖泊水内的氮、磷离子与吸附反应 层反应生成结晶体，湖水与结晶体经吸附反应管上檐进入稳流管中，进而经稳流管底部流 入反应罐底