提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统的制作方法

本实用新型涉及生物环保领域，具体涉及提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统。

背景技术：

近年来，水生植物塘在水环境的污染治理领域得到了广泛的应用。常用的水生植物包括水葫芦、浮萍、莲花、荇菜、芦苇等，其中，浮萍因具有生长快，易打捞，富含蛋白淀粉并可作为优质的蛋白饲料和生物质能源原料开发利用等优势，备受广泛研究和应用。

然而，基于浮萍植物构建的浮萍塘处理系统仍存在污染物去除率低的问题。这是因为浮萍个体小根系短，与污染物接触面积小，仅能吸收表层水体的污染物，导致浮萍吸收能力受限，污染物去除效率的提高还需要依靠微生物的作用。然而，研究表明，浮萍塘中浮萍垫层的存在阻碍了氧气向水体中的扩散，导致水体溶解氧较低，不利于微生物的生长及与浮萍的协同作用，也不利于微生物对污染物的降解转化。因此，增加水体溶解氧将是解决浮萍塘污染物去除率低的有效措施之一。

现有技术中，增加水生植物塘(或生态浮床)溶解氧的现有措施主要是在塘内直接曝气，例如，中国专利(公开号：cn104261566a)公开了一种微曝气强化生态浮床污水处理装置，该装置中微曝气管道铺设在底部，并与曝气系统连接，通过微曝气系统对装置进行曝气充氧，通过实施例证明该装置对富营养化和重金属污染水体具有较好的净化能力。然而，浮萍塘系统中的浮萍不同于浮床或大型水生植物，其个体较小，极易受水流或气泡干扰，加之浮萍的残体沉积物会导致微曝气管道堵塞，使得上述增氧方法不适合在浮萍塘中使用。因此，根据浮萍等小型浮水植物塘的这一特殊性，开发有针对性并切实可行的增氧方法，对于提高其污染物去除效率，促进其在水环境的污染治理中的应用具有重要的现实指导意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，以提高浮萍塘中浮萍生长率以及浮萍塘的污水处理能力。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体，浮萍塘本体内种植浮萍，所述浮萍塘本体两端分别设置有塘体进水口和塘体出水口，还设置有预曝气池，预曝气池内设置曝气装置，所述预曝气池两端分别设置有池体进水口和池体出水口，所述池体出水口与塘体进水口连接。

预曝气池可先对污水进行曝气处理，增加水体中的溶氧量，再将曝气处理后的水体通入浮萍塘本体，供浮萍和微生物生长使用，水体含氧量的增加，促进了浮萍和微生物的生长，也同时达到提高浮萍塘去除污染物能力的目的。将水体预曝气处理，再通入浮萍塘本体，而不是直接在浮萍塘本体中进行曝气处理，是因为浮萍的个体极小，受到风吹水动的干扰都会随之移动，导致浮萍分布不均，进而导致浮萍生长受到影响，从而影响其污水处理能力。

作为优选，所述的浮萍塘本体内设置隔板，所述隔板上端高于浮萍塘本体水体高度，下端与浮萍塘本体底面存在间隙。隔板起到对浮萍分割成小区域的作用，防止大面积浮萍受风力干扰造成堆积或者稀疏影响浮萍生长。

作为优选，所述的隔板包括相连接的板体和漂浮体，所述隔板漂浮于水体。隔板可随水体高度自适应，以达到本申请发明目的。

作为优选，所述的隔板上设置有透明的透光柱，所述透光柱自水体上方通入水体。透光柱提高水体内的透光性，在浮萍密度达到一定程度时，对被遮挡的浮萍起到补光作用，促进其生长。

作为优选，所述的透光柱内部中空、上下开口。增加水体与空气的接触，保持水体的高溶氧量。

作为优选，所述的透光柱的下端开口处设置隔网。隔网可防止浮萍进入透光柱内生长，确保透光柱的通透。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型打破了浮萍塘系统因溶解氧低，污染物去除效率低，而又无法通过直接曝气增氧的局限，有利于推进浮萍塘在水环境治理中的应用；本实用新型采用预曝气处理在提高浮萍塘水体溶解氧的同时，也有利于浮萍的生长；本实用新型使浮萍塘对污水污染物去除率高；本实用新型成本低廉，并且不受浮萍品种限制，容易推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1、实施例2的俯视结构示意图。

图2为本实用新型实施例1、实施例2的侧视结构示意图。

图3为对比例和实施例2中表层、底层及平均溶解氧量。

图4为对比例和实施例2的浮萍湿重生长速率。

图5为对比例和实施例2的浮萍干重生长速率。

图6为对比例和实施例2中cod、氨氮、tn、tp、浊度的平均去除率及提高率。

图7为本实用新型另一种结构的俯视结构示意图。

图8为本实用新型另一种结构的侧视结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1、图2示出了此种提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统的结构，下面结合图例列举几个实施例。

实施例1：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体1，浮萍塘本体1长24m、宽2.5m、高0.6m，控制水体高度为0.5m，浮萍塘本体1内种植浮萍，所述浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3。还设置有预曝气池4，预曝气池4长3.5m、宽2.5m、高1.5m，控制其内水体液面高度为1.2m。预曝气池4内设置曝气装置5，所述预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接。

实施例2：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体1，浮萍塘本体1长24m、宽2.5m、高0.6m，控制水体高度为0.5m，浮萍塘本体1内种植浮萍，所述浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3。所述的浮萍塘本体1内设置隔板8，所述隔板8上端高于浮萍塘本体1水体高度，下端与浮萍塘本体1底面存在间隙。还设置有预曝气池4，预曝气池4长3.5m、宽2.5m、高1.5m，控制其内水体液面高度为1.2m。预曝气池4内设置曝气装置5，所述预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接。

将污水先通入预曝气池4进行曝气处理2小时，再通入浮萍塘本体1进行污水处理；所述浮萍塘本体1内种植浮萍，浮萍的覆盖率为550g湿重/m²，定期采集和打捞多余浮萍。浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3；所述预曝气池4内设置曝气装置5，预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接，浮萍塘本体1进水量为0.75m³/d，两天进一次，每次1.5m³，浮萍塘本体1进水的同时开始排水，以保证液面高度的稳定。

同时，设置对比例，所述对比例与实施例2相比，区别在于无预曝气池4，而是将污水直接通入浮萍塘本体1，其余条件与实施例2相同。实施例2和对比例污水处理和浮萍生长过程持续3个月，期间每隔2天测定一次浮萍塘中部表层水体和底层水体的溶解氧（do）含量,每隔4天测定进水和出水中污染物的浓度并计算浮萍塘对污水cod、氨氮、tn、tp、浊度去除率，进水中各污染物的浓度如表1所示。

各污染物的测定方法及去除率计算方法如下：

水体中cod的测定——重铬酸钾法(gb11914--89)；

水体中氨氮的测定方法——紫外分光光度法(hj535--2009)；

水体中tn的测定——紫外分光光度法(gb11894—89)；

水体中tp的测定——钼酸铵分光光度法(gb11893--89)；

浊度用上海昕瑞仪器仪表有限公司的wgz-1a浊度仪测定；

污水中污染物去除率(%)=(进水的污染物浓度-出水的污染物浓度)/进水的污染物浓度×100；

污水中污染物去除提高率(%)=(实施例中污染物去除率-对比例中污染物去除率)/对比例中污染物去除率×100；

实施例2和对比例中，浮萍的定量取样操作如下：在每个处理区的污水表面均匀对称地放入6个长方形框体(由外直径为20mm的pvc管制成)，各框体中的水面面积均为0.1m²，捞取6个框体内的所有浮萍，将捞取的浮萍用洗衣机脱水(每次脱水1min，共脱水2次)后称重即得浮萍湿重，根据浮萍湿重计算各处理区中每1m²水面浮萍的湿重，浮萍的打捞量=(取样计算的每1m²水面浮萍的湿重-初始接种时每1m²水面浮萍的湿重)×处理区水面面积，根据计算所得的浮萍打捞量打捞浮萍，使打捞后浮萍在污水表面的覆盖率保持恒定（550g湿重/m²）。称取一定量的湿浮萍放在60℃的烘箱中干燥至恒重称重，根据获得的重量数据计算浮萍湿重生长速率和干重生长速率，计算方法如下：

浮萍的湿重生长速率(g/m²/d)=(取样时浮萍的湿重-上次取样时浮萍的湿重)/取样水面面积/取样周期；

浮萍的干重生长速率(g/m²/d)=(取样时浮萍的干重-上次取样时浮萍的干重)/取样水面面积/取样周期。

表1进出水中cod、氨氮、tn、tp和浊度浓度（n=22）

实施例2和对比例的实施效果如下：

对比例：

由表1中各污染物进出水浓度可知，对比例中出水浓度低于进水浓度，表明污染物得到去除。

由图3可知，对比例污水处理和浮萍生长过程持续的3个月内，溶解氧含量表层为0.45mg/l，底层为0.18mg/l，总体溶解氧含量为0.24mg/l。

由图4浮萍湿重生长速率和图5浮萍干重生长速率数据可知，对比例污水处理和浮萍生长过程持续的3个月内，浮萍的平均湿重生长速率为94.4g/m²/d，浮萍的平均干重生长速率为9.87g/m²/d，浮萍生长较为缓慢。

由图6污染物平均去除率数据可知，对比例污水处理和浮萍生长过程持续的3个月内，对cod的去除率为23.13%，氨氮的去除率为12.86%，tn的去除率为13.37%，tp的去除率为31.07%，浊度的去除率为72.44%，这些数据可以看出浊度去除效果最好，总磷去除效果优于总氮去除效果。

实施例2：

由表1中各污染物进出水浓度可知，实施例2中出水浓度低于进水浓度，表明污染物得到去除，实施例2出水浓度低于对比例出水浓度，表明，实施例2去除了更多的污染物。

由图3可知，实施例2污水处理和浮萍生长过程持续的3个月内，溶解氧含量表层为1.33mg/l，底层为0.83mg/l，总体溶解氧含量为1.03mg/l，与对比例相比，表层溶解氧、底层溶解氧和总体溶解氧分别提高了0.88mg/l、0.65mg/l和0.79mg/l。

由图4浮萍湿重生长速率和图5浮萍干重生长速率数据可知，实施例2污水处理和浮萍生长过程持续的3个月内，浮萍的平均湿重生长速率为151.91g/m²/d，浮萍的平均干重生长速率为12.32g/m²/d，与对比例相比，湿重和干重生长速率分别提高了57.51g/m²/d和2.46g/m²/d。

由图6污染物平均去除率数据可知，实施例2污水处理和浮萍生长过程持续的3个月内，cod的去除率为35.31%，氨氮的去除率为53.33%，tn的去除率为47.72%，tp的去除率为79.92%，浊度的去除率为95.75%，与对比例相比，cod、氨氮、tn、tp、浊度的去除率分别提高了12.18%，40.47%，34.35%，48.85%和23.31%。其中氨氮、tn、tp去除率大幅度提高。

综合实施例2和对比例中的数据及以上比较分析可知，与对比例相比，实施例2中浮萍塘水体的溶解氧的提高率为329.17%，cod、氨氮、tn、tp和浊度去除的提高率分别为52.65%，314.65%，257.03%，157.27%和32.18%，浮萍平均干重生长速率和湿重生长速率的提高率分别为24.82%和60.92%。以上数据表明本方法能极大提高浮萍产量及污水中污染物的去除能力。

图7、图8示出了此种提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统的结构，下面结合图例列举几个实施例。

实施例3：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体1，浮萍塘本体1长24m、宽2.5m、高0.6m，控制水体高度为0.5m，浮萍塘本体1内种植浮萍，所述浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3。所述的浮萍塘本体1内设置隔板8，所述隔板8上端高于浮萍塘本体1水体高度，下端与浮萍塘本体1底面存在间隙。其中所述的隔板8包括相连接的板体81和漂浮体82，所述隔板8漂浮于水体，再通过固定件对其进行固定，防止其被风吹动。还设置有预曝气池4，预曝气池4长3.5m、宽2.5m、高1.5m，控制其内水体液面高度为1.2m。预曝气池4内设置曝气装置5，所述预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接。

实施例4：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体1，浮萍塘本体1长24m、宽2.5m、高0.6m，控制水体高度为0.5m，浮萍塘本体1内种植浮萍，所述浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3。所述的浮萍塘本体1内设置隔板8，所述隔板8上端高于浮萍塘本体1水体高度，下端与浮萍塘本体1底面存在间隙。其中所述的隔板8包括相连接的板体81和漂浮体82，所述隔板8漂浮于水体。还设置有预曝气池4，预曝气池4长3.5m、宽2.5m、高1.5m，控制其内水体液面高度为1.2m。预曝气池4内设置曝气装置5，所述预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接。

实施例5：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体1，浮萍塘本体1长24m、宽2.5m、高0.6m，控制水体高度为0.5m，浮萍塘本体1内种植浮萍，所述浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3。所述的浮萍塘本体1内设置隔板8，所述隔板8上端高于浮萍塘本体1水体高度，下端与浮萍塘本体1底面存在间隙。其中所述的隔板8包括相连接的板体81和漂浮体82，所述隔板8漂浮于水体。隔板8上还设置有透明的透光柱9，所述透光柱9自水体上方通入水体。此外，还设置有预曝气池4，预曝气池4长3.5m、宽2.5m、高1.5m，控制其内水体液面高度为1.2m。预曝气池4内设置曝气装置5，所述预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接。

最优实施例：

提高浮萍生长及污染物去除能力的浮萍塘系统，包括浮萍塘本体1，浮萍塘本体1长24m、宽2.5m、高0.6m，控制水体高度为0.5m，浮萍塘本体1内种植浮萍，所述浮萍塘本体1两端分别设置有塘体进水口2和塘体出水口3。所述的浮萍塘本体1内设置隔板8，所述隔板8上端高于浮萍塘本体1水体高度，下端与浮萍塘本体1底面存在间隙。其中所述的隔板8包括相连接的板体81和漂浮体82，所述隔板8漂浮于水体。隔板8上还设置有透明的透光柱9，所述透光柱9自水体上方通入水体，所述的透光柱9内部中空、上下开口，并且透光柱9的下端开口处设置隔网10。此外，还设置有预曝气池4，预曝气池4长3.5m、宽2.5m、高1.5m，控制其内水体液面高度为1.2m。预曝气池4内设置曝气装置5，所述预曝气池4两端分别设置有池体进水口6和池体出水口7，所述池体出水口7与塘体进水口2连接。

在本说明书中所谈到多个解释性实施例，指的是结合该实施例描述的具体方法包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任意一实施例描述一个方法时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种方法落在本实用新型的范围内。