一种强化生态浮床构建方法
【专利摘要】本发明涉及一种强化生态浮床构建方法，将PVC管用弯头连接成长方形框架结构，然后在框架结构上铺设网孔在2-4cm的双层尼龙网；将立体弹性填料放入生活污水中间歇自然挂膜，然后按照每平方米30-50串的密度悬挂在框架结构下面，在尼龙网的网孔中按照每平方米20-30株的密度种植对磷具有较好净化效果的植株，即完成强化生态浮床的构建。与现有技术相比，本发明可充分利用植物和生物膜的协同作用达到净化水质的目的，水生植物可选择对磷有较强去除能力的美人蕉，弹性填料上的生物膜通过硝化反硝化作用可有效去除水体中的氮，可广泛应用于自然水体的生态修复。
【专利说明】一种强化生态浮床构建方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境工程【技术领域】，尤其是涉及一种强化生态浮床构建方法。
【背景技术】
[0002]水体富营养化是全球性环境问题之一，在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入地表水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体透明度和溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类及其它生物死亡，生物多样性减少，水体生态系统和功能受到严重破坏。随着水体污染程度的加剧，越来越多研究者和环保工作者致力于富营养化水体的修复工作。生态浮床技术是一种低成本、操作简单、易维护的原位生态修复技术，通过水生植物及其根部微生物的吸收、吸附作用，消减富营养化水体中有机质、氮、磷及有害物质，达到净化水质的目的，同时又可营造水上景观。但由于植物的生长速率和吸收能力有限，并且系统中所包含的微生物的数量和种类缺乏，生态浮床系统对富营养化水体的净化能力有限。因此，研究者为了提高生态浮床的净化效果，采取各种强化措施，如增加曝气、投加微生物菌剂、与其他技术相结合等。
[0003]利用基质填料和水生植物构建的组合生态浮床工艺，是在生物接触氧化技术和生态浮床技术基础上发展起来的一种比较新的生态工程化原位修复和控制技术。该技术不仅通过植物根部的吸收、吸附作用来削减富集水体中的氮、磷及有机物质；同时，利用悬挂在浮床下面的纤维填料表面形成的生物膜对污染水体进行净化。填料巨大的比表面积，使大量的微生物得以附着生长，形成较为稳定的生物膜，较长的停留时间有利于一些生长较慢的微生物如硝化细菌 等自养菌的不断积累，从而加速污染物的分解。
[0004]现有技术中，一般会采用硬性蜂窝填料或是软性填料作为组合生态浮床，例如申请号为201320733733.7的中国专利公开了低温条件可用的入水深度可调节式生态浮床，包括浮动式套装在立柱上的种植床体，种植床体包括床面部分和围绕在床面外周、与床面连成一体的高密度聚乙烯管，高密度聚乙烯管上设有进水孔和出气孔，进水孔和出气孔上分别设有控制阀；床面上设有多个种植植物的种植槽，每个种植槽下挂一束位于水中、用于净化水质的碳素纤维，在高密度聚乙烯管的外周设置与相邻种植床体卡合的卡合件。但该专利中使用的是扫把状碳素纤维体，该填料使用一段时间后容易粘结成团，微生物附着表面积减少。而立体弹性填料在水体中能均匀舒展，使气、水、生物膜得到充分接触交换，生物膜能均匀地附着在每一根丝条上，不结团，能长期为微生物提供较大的比表面积。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水生植物和立体弹性填料强化生态浮床的构建方法。通过本发明，在PVC和尼龙网框架结构上种植对磷具有较强去除能力的美人蕉，在框架结构下布设经生活污水预挂膜的立体弹性填料，通过水生植物和生物膜的协同作用，对富营养化水体进行原位生态修复。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:[0007]—种强化生态浮床构建方法，采用以下步骤:
[0008](1)将PVC管用弯头连接成长方形框架结构，然后在框架结构上铺设网孔在2-4cm的双层尼龙网；
[0009](2)将立体弹性填料放入生活污水中间歇自然挂膜，先闷曝3天后排出1/5上层水，然后注入等量污水；如此反复，逐渐增加每次的进水量，闷曝时间逐渐缩短,2-3周完成挂膜，溶解氧控制在3.0-4.0mg/L ；
[0010](3)将已挂好膜的弹性填料按照每平方米30-50串的密度悬挂在步骤⑴制作得到的框架结构下面，在尼龙网的网孔中按照每平方米20-30株的密度种植对磷具有较好净化效果的植株，即完成强化生态浮床的构建。
[0011]所述的立体弹性填料为单根直径0.3-0.4mm的聚丙烯材质的填料丝，采用拉丝、丝条制毛工艺将填料丝穿插固着在尼龙材质的中心绳上，制成直径10-20cm、长度50-100cm的填料。
[0012]所述的闷曝是只曝气不进水。
[0013]所述的弹性填料的悬挂密度优选每平方米40串。
[0014]所述的植株为美人蕉。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0016](I)本发明针对富营养化水体的原位生态修复技术，提供一种强化生态浮床的构建方法及装置。该方法使用的PVC管与尼龙网框架结构与传统泡沫板载体相比，具有较好的水面复氧能力，且重复利用性好，不会向水体中释放有毒物质产生二次污染，本发明将对磷有较强去除能力的水生植物美人蕉和经生活污水挂满生物膜的立体弹性填料组合在一起，经过二者的协同作用，对生活污水中的COD、TN和TP的去除能力分别达到89.4%、98.4%和91.6%，并能有效抑制藻类的生长。另外，悬挂在水体中的弹性填料不仅能为微生物提供巨大的比表面积，还能为鱼虾类营造良好的栖息地，建立良好的局部水体生态条件；同时，强化生态浮床的水生花卉对水面景观还有美化作用，产生良好的立体景观效果。本发明具有不占用土地、操作简便、成本低、易管理等优点。
[0017](2)强化生态浮床系统中水生植物的根部与填料交错生长，纤维填料增加了浮床中微生物的数量和种类，水生植物则可以为微生物的生长提供适当的氧分子，并对水体中磷酸盐和硝酸盐具有较好的吸收作用，如此强化了微生物与植物间的协同作用，增强了对污染物的去除能力。
[0018](3)立体弹性填料是一种具有独特的结构形式和优良材质的基质填料，具有使用寿命长、充氧性能好、启动挂膜快、脱膜更新容易、耐高负荷冲击，处理效果显著、运行管理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点。该填料在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气、水、生物膜得到充分接触交换，生物膜能均匀地附着在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，与硬性蜂窝填料相比，立体弹性填料孔隙可变性大、不堵塞；与软性填料相比，立体弹性填料材质寿命长，不粘连结团；与半软性填料相比，立体弹性填料表面积大、挂膜迅速、造价低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明中的PVC管和尼龙网框架结构示意图；[0020]图2为本发明的结构示意图；
[0021]图3为检测得到本发明中COD的浓度变化图；
[0022]图4为检测得到本发明中TN的浓度变化图；
[0023]图5为检测得到本发明中TP的浓度变化图；
[0024]图6为检测得到本发明中Chl a的浓度变化图。
[0025]图中，I为弯头、2为PVC管、3为尼龙网、4为立体弹性材料、5为美人蕉。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0027]实施例
[0028]一种强化生态浮床构建方法，采用以下步骤:
[0029](I)将PVC管2用弯头I连接成长方形框架结构，然后在框架结构上铺设网孔在2-4cm的双层尼龙网3，如图1所示；
[0030](2)将立体弹性填料4放入生活污水中间歇自然挂膜，先闷曝3天后排出1/5上层水，然后注入等量污水；如此反复，逐渐增加每次的进水量，闷曝时间逐渐缩短,2-3周完成挂膜，溶解氧控制在3.0- 4.0mg/L ；
[0031](3)将已挂好膜的立体弹性填料4按照每平方米30-50串的密度悬挂在步骤(1)制作得到的框架结构下面，在尼龙网的网孔中按照每平方米20-30株的密度种植对磷具有较好净化效果的植株，本实施例中种植的是美人蕉5，即完成强化生态浮床的构建，如图2所示。
[0032]采用立体弹性填料为单根直径0.3-0.4mm的聚丙烯材质的填料丝，采用拉丝、丝条制毛工艺将填料丝穿插固着在尼龙材质的中心绳上，制成直径10-20cm、长度50-100cm的填料。
[0033]向6个尺寸为600mm*800mm*600_的PVC水箱装入经一级处理后的生活污水240L，三个水箱中各放入一个尺寸为400mm*600mm的强化生态浮床，浮床上种植12株美人蕉，浮床下悬挂12串50cm长的立体弹性填料，植物与填料相间分布；另外三个水箱不放强化生态浮床，作为空白对照。每周取水样测定COD、TN、TP和Chl a等指标，COD的浓度变化、TN的浓度变化、TP的浓度变化、Chla的浓度变化如图3-6所示。
[0034]结果表明，90天后，强化生态浮床系统对生活污水中的COD、TN、TP的去除率分别达到89.4%,98.4%,91.6% ;均高于空白组中的69.4%,87.9%,32.8% ;与空白组中Chla高达133.5mg/m3的平均浓度相比，强化生态浮床系统中的Chl a平均浓度仅为7.4mg/m3,因此，强化生态浮床系统有效抑制了藻类的生长。
【权利要求】
1.一种强化生态浮床构建方法，其特征在于，该方法采用以下步骤: (1)将PVC管用弯头连接成长方形框架结构，然后在框架结构上铺设网孔在2-4cm的双层尼龙网； (2)将立体弹性填料放入生活污水中间歇自然挂膜，先闷曝3天后排出1/5上层水，然后注入等量污水；如此反复，逐渐增加每次的进水量，闷曝时间逐渐缩短，2-3周完成挂膜，溶解氧控制在3.0-4.0mg/L ； (3)将已挂好膜的弹性填料按照每平方米30-50串的密度悬挂在步骤(1)制作得到的框架结构下面，在尼龙网的网孔中按照每平方米20-30株的密度种植对磷具有较好净化效果的植株，即完成强化生态浮床的构建。
2.根据权利要求1所述的一种强化生态浮床构建方法，其特征在于，所述的立体弹性填料为单根直径0.3-0.4mm的聚丙烯材质的填料丝，采用拉丝、丝条制毛工艺将填料丝穿插固着在尼龙材质的中心绳上，制成直径10_20cm、长度50_100cm的填料。
3.根据权利要求1所述的一种强化生态浮床构建方法，其特征在于，所述的闷曝是只曝气不进水。
4.根据权利要求1所述的一种强化生态浮床构建方法，其特征在于，所述的弹性填料的悬挂密度优选每平方米40串。
5.根据权利要求1所述的一种强化生态浮床构建方法，其特征在于，所述的植株为美人蕉。
【文档编号】C02F3/34GK103979685SQ201410188466
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】成水平, 张玲玲, 吴娟, 代嫣然, 向东方, 尹大强 申请人:同济大学