专利名称：高浓度氨废水水培陆生草类植物净化系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及废水或污水的处理方法，尤其是涉及一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化系统。
背景技术：
氨是许多废水或污水的主要污染物之一，如生活污水的总氨氮含量一般在10～50mg·L-1，干旱或半干旱国家的生活污水以及一些工业废水超过200mg·L-1。在养殖业中，甲鱼等高密度养殖废水总氨氮也在30～70mg·L-1，而畜禽养殖场的污水总氨氮高达2200mg·L-1。废水中氨存在电离平衡，以离子氨NH4+和非离子氨NH3两种形式存在。NH3具有很强的毒性，它不带电荷，脂溶性高，极易穿透生物的细胞膜而产生强烈的危害。生物过滤即细菌的硝化作用可以将氨十分高效地转化为无毒性的硝酸盐，但是硝化作用需要大量的氧气，根据反应方程计算()，1克氨氮(NH4+-N)的转化需要3.43克氧气，费用很高。在另一方面，氨又是农业生产中植物生长不可或缺的肥料之一，利用植物的生长来吸收废水中的氨等物质不仅可以节约生物过滤时补充氧气的费用，而且能够产生经济效益，是一种低成本的生态水处理技术。
在这种技术的植物种类选择中，水生植物受到最早关注，大量研究已表明水生植物对废水中氨的处理能力，但其应用受到NH3毒性的限制。NH3不仅对生长在水体里的水生动物有很强的毒害作用，如我国水产养殖标准规定NH3的上限为0.02mg·L-1，而且对水生植物也有很强的毒性，如紫背浮萍(Spriodelapolyrrhiza)和小浮萍(Lemna minor)在2mg·L-1NH3下就不能生存。因此，利用水生植物净化氨废水时，只能用于净化低浓度的氨废水，净化效率低。其它研究表明，浓度相当高的NH4+基本上也无毒害作用，碱性废水中氢氧根离子OH-也只是使氨的解离增加而提高NH3的浓度，其本身也无毒害作用，因此应该以NH3的浓度为限值确定高浓度氨废水的毒性。
与水生植物相比，一些优秀的陆生草类植物如多花黑麦草、多年生黑麦草、高羊茅等由于物种的优势，对NH3的抵抗力具有优势。它们对气候的适应性广，耐旱，耐涝，生命力旺盛，需肥量大，根茎(叶)比大，生长迅速；而且含有丰富的营养物质，为大多草食性畜、禽以及鱼类所喜欢，具有很高的经济价值。但这些陆生草类植物不适宜长期生长在水环境中，尤其也需要避免废水中NH3等对其长期持续的毒害。合适的水培方法如以间歇灌溉为特征的NFT培(nutrientfilm technology，营养液膜技术)不仅能够保证根系得到充足的氧气供给，而且能够使草类植物的根系有控制地接触或脱离废水，更利于抵抗NH3等的毒害作用，可以获得合适的生长环境以保证草良好生长。
发明内容
为了解决利用植物处理高浓度氨废水时为避免氨废水的毒害而将氨废水浓度保持在很低水平，从而导致净化效率低下等技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化方法及净化系统，利用对氨废水中NH3毒害作用抵抗能力较强的陆生草类植物吸收氨，氨废水在净化系统中间歇循环灌溉水培草类植物，经特定时间达到净化目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一、本实用新型的净化方法利用水培陆生草类植物净化高浓度氨废水，将原水池中待处理的高浓度氨废水输入废水池，以毒性很强的NH3的浓度40.1mg·L-1为限值，浓度过高时抽取清水池的清水加以稀释以控制浓度及毒性，利用水泵以一定的周期抽取废水池的废水间隔循环灌溉水培陆生草类植物，每次灌溉后废水回流至废水池中，在灌溉过程中，草的根系吸收离子氨NH4+，并通过离子交换向废水释放氢离子H+，中和废水中的氢氧根离子OH-，废水的pH得以降低，流回废水池降低池中废水的pH并促使氨电离为NH4+，从而降低NH3的浓度及毒性，灌溉停歇期间，草根部逐渐变干进入曝气状态以利于根部吸收氧气及脱离废水的毒害，如此循环，达到净化目标后输送至清水池。
二、本实用新型的净化系统包括N个并列的以一定坡度倾斜的栽培槽，每个栽培槽内放置底面开有小方孔、内种植草的M个育苗盘，由继电器控制的水泵的一端经给水管路与废水池连接，水泵的另一端经给水管路与各个栽培槽高端连接，每个栽培槽低端经排水管路与废水池连接，废水池通过原水输送泵及管路与原水池单向联接，通过清水输出泵及管路和清水输入泵及管路与清水池双向联接。
所说的栽培槽的一定坡度倾斜为1∶100～5∶100，其宽度为500～700mm，长度根据建设场地的尺寸确定。
所说的N为净化系统栽培槽的总数，M为每个栽培槽内育苗盘的总数。
本实用新型具有的有益的效果是
1.水培陆生草类植物对氨废水中NH3的毒害的抵抗力很强，能承受浓度很高的NH3，只要不超过一定浓度限值，能够在高浓度氨废水灌溉下正常生长，从而保持很高的净化效率；2.以高浓度氨废水中毒性很强的NH3的浓度为限值，浓度过高时从清水池中获得清水加以稀释，控制NH3浓度及毒性，避免净化系统中水培陆生草类植物受到毒害而无法正常生长；3.利用水泵以一定的周期抽取废水池废水间隔循环灌溉水培陆生草类植物，在灌溉过程中，草的根系吸收离子氨NH4+，并通过离子交换向废水释放氢离子H+，中和废水中的氢氧根离子OH-，废水的pH得以降低，流回废水池降低池中废水的pH并促使氨电离为NH4+，从而降低NH3的浓度及毒性；4.设置合理的灌溉停歇时间，停歇期间，草根部逐渐变干进入曝气状态，根部吸收生长所需的氧气，同时也脱离废水的毒害。
本实用新型主要用于处理含有毒性很强的NH3的高浓度氨废水。
以下结合附图
和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图是本实用新型的净化系统平面图。
附图中1.栽培槽，2.种植有草的育苗盘，3.废水池，4.水泵，5.继电器，6.给水管路，7.排水管路，8.清水池，9.原水池，10.原水输送泵及管路，11.清水输出泵及管路，12.清水输入泵及管路。
具体实施方式
如附图所示，本实用新型包括N个并列的以一定坡度倾斜的栽培槽1，每个栽培槽1内放置底面开有小方孔、内种植草的M个育苗盘2，由继电器5控制的水泵4的一端经给水管路6与废水池3连接，水泵4的另一端经给水管路6与各个栽培槽1高端连接，每个栽培槽1低端经排水管路7与废水池3连接，废水池3通过原水输送泵及管路10与原水池9单向联接，通过清水输出泵及管路11和清水输入泵及管路12与清水池8双向联接。
所说的栽培槽的一定坡度倾斜为1∶100～5∶100，其宽度在设计时根据拟采用的育苗盘的尺寸确定，以500～700mm为宜，长度根据建设场地的尺寸确定。
所说的N为净化系统栽培槽的总数，M为每个栽培槽内育苗盘的总数，N和M决定净化系统内草的面积即决定净化系统的处理能力，根据待处理的废水输入量和处理时间确定。
水培草类作物的育苗在相同构造的净化系统中利用配方营养液进行，草籽播量一般为25-40g·m-2。
实施方式一如附图所示，栽培槽1宽0.50m、长4m、槽面坡度3％，共4槽并列；每槽共8盘水培多花黑麦草或多年生黑麦草或高羊茅，草面积1.28m2；育苗盘2规格为高60mm，上口450×450mm，底面400×400mm，厚0.7mm，含576个6×6mm小方孔，孔面积为总面积的13.0％；育苗盘2内铺3层无纺布(规格为20g)；废水池3尺寸为1.0×1.0×1.5m(长×宽×深)，废水池上口比栽培槽低端低0.2m；水泵4为750W、80L/min，继电器5为DH48S-S型时间继电器，水泵在继电器的控制下以停止30min、开启1min的周期循环工作；给水管路6采用Φ32PVC管，排水管路7采用Φ50PVC管；清水池8尺寸为1.0×1.0×1.5m(长×宽×深)，上口与废水池平；原水池9尺寸为2.2×1.0×1.5m(长×宽×深)，上口与废水池平；原水输送泵及管路10、清水输出泵及管路11和清水输入泵及管路12的水泵同水泵4，管路同给水管路6。
实施方式二为确定高浓度氨废水中NH3的浓度限值，以及提供净化系统量化的净化能力，建立12套小型净化系统进行试验研究。
每套小型净化系统包括栽培槽1宽0.50m、长3m、槽面坡度3％，共1槽；栽培槽1内放置5盘水培多年生黑麦草，草面积0.8m2，生长年龄40d，试验前1d留茬60mm刈割；草的播种及育苗盘2规格同实施方式1；废水池容量为30L；水泵4为370W、40L/min，继电器5为DH48S-S型时间继电器，水泵在继电器的控制下以停止30min、开启10s的周期循环工作；给水管路6采用Φ32PVC管，排水管路7采用Φ50PVC管。
试验设G1、G2、G3和G4四个试验组，三重复，废水池含26.8L等量自来水，分别用移液管精确添加3、7、14和20mL25％液氨。原废水每天更换，配制时间为每天上午8:30-9:30。各组原废水的配制成分和水质指标见表1。
表1各试验组原废水配制情况及水质指标
系统运行20d后，检测经过约1d的净化后废水的水质指标(结果见表2)，与原废水比较并计算系统的净化能力(结果见表3)。结果表明在试验配制的浓度范围内，净化系统的净化量与氨浓度正相关，系统内种植的0.8m2水培多年生黑麦草能几乎完全净化(净化率达97.2％)总氨氮的最大浓度约为48.7mg·L-1(26.8L)。
表2各试验组净化1d后废水水质指标
表3净化系统(种植0.8m2水培多年生黑麦草)对氨废水的净化能力
同时，留茬60mm刈割草，取刈割部分测量鲜草产量，按常规方法烘干测量干草产量，得到各组草的生长情况(结果见表4)。结果表明NH3浓度(以氮计)不超过40.1mg·L-1时不会对草产生明显的毒害，影响草的正常生长，40.1mg·L-1的NH3浓度(以氮计)可以作为本实用新型的净化方法适用的浓度限值。125.2mg·L-1的NH3浓度(以氮计)对草有严重的毒害作用并使草逐渐死亡，但这个浓度已远远高于水生植物能承受的NH3浓度(如紫背浮萍和小浮萍在2mg·L-1就不能生存)。
表4净化系统运行20d后草的生长情况
权利要求1.一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化系统，其特征在于包括N个并列的以一定坡度倾斜的栽培槽(1)，每个栽培槽(1)内放置底面开有小方孔、内种植草的M个育苗盘(2)，由继电器(5)控制的水泵(4)的一端经给水管路(6)与废水池(3)连接，水泵(4)的另一端经给水管路(6)与各个栽培槽(1)高端连接，每个栽培槽(1)低端经排水管路(7)与废水池(3)连接，废水池(3)通过原水输送泵及管路(10)与原水池(9)单向联接，通过清水输出泵及管路(11)和清水输入泵及管路(12)与清水池(8)双向联接。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化系统，其特征在于所说的栽培槽的一定坡度倾斜为1∶100～5∶100，其宽度为500～700mm，长度根据建设场地的尺寸确定。
专利摘要本实用新型公开了一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化系统。将高浓度氨废水输入废水池，以毒性很强的NH
文档编号C02F1/58GK2753727SQ20042008148
公开日2006年1月25日 申请日期2004年8月3日 优先权日2004年8月3日
发明者泮进明 申请人:浙江大学