一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，包括以下步驟：(1)構(gòu)建表面流濕地：該表面流濕地包括一處理池，在處理池內(nèi)部由下到上依次為土壤層與淺水層，在土壤層內(nèi)種植化感挺水植物，在淺水層內(nèi)接種無(wú)毒綠藻，淺水層的前后兩端設(shè)置進(jìn)水管與出水管；(2)城市污水廠二級(jí)出水流經(jīng)表面流濕地，在凈化污水的同時(shí)，富集無(wú)毒綠藻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將表面流濕地的凈化水質(zhì)與無(wú)毒綠藻富集效能相結(jié)合，通過(guò)強(qiáng)化無(wú)毒綠藻的生長(zhǎng)，還可抑制水體中有毒微藻的生長(zhǎng)。富集的無(wú)毒綠藻可作為水產(chǎn)飼料，實(shí)現(xiàn)了濕地出水的生態(tài)資源化利用。
【專利說(shuō)明】
一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種表面流濕地富集無(wú)毒綠藻，尤其是涉及一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面 流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的城市污水廠二級(jí)處理工藝過(guò)程中，往往因?yàn)檫M(jìn)水有機(jī)碳源不足而導(dǎo)致氮磷 的處理效果不理想，所以存在出水氮磷殘留量高且氮磷比率不合理等問(wèn)題。若直接排放，易 引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而造成有毒微藻惡性增殖，引起水華；另外二級(jí)出水有機(jī)碳源不足， 無(wú)法繼續(xù)通過(guò)活性污泥法繼續(xù)削除氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素，若引入膜等深度處理技術(shù)，則成本較 尚。
[0003] 由于氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素過(guò)剩引起的水華會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而導(dǎo)致水體中大量 有害藻類過(guò)度繁殖引起水華。這些有害藻類在大量繁殖的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生釋放藻毒素，會(huì) 進(jìn)一步污染水質(zhì)、破壞水體平衡、威脅其他水生生物，進(jìn)而威脅人類的健康，因此，通過(guò)水質(zhì) 調(diào)控來(lái)抑制有害微藻的繁殖，在實(shí)際工程運(yùn)行時(shí)，意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控 的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)氮磷比例，限定表面流濕地的結(jié)構(gòu)，種植化感 挺水植物，接種具有對(duì)有毒微藻(銅綠微囊藻)具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的無(wú)毒綠藻等手段，實(shí)現(xiàn)了濕 地出水的生態(tài)資源化利用，以達(dá)到防止水華發(fā)生和進(jìn)一步凈化出水水質(zhì)的目的。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)構(gòu)建表面流濕地:該表面流濕地包括一處理池，在處理池內(nèi)部由下到上依次為 土壤層與淺水層，在土壤層內(nèi)種植化感挺水植物，在淺水層內(nèi)接種無(wú)毒綠藻，淺水層的前后 兩端設(shè)置進(jìn)水管與出水管；
[0008] (2)城市污水廠二級(jí)出水流經(jīng)表面流濕地，在凈化污水的同時(shí)，富集無(wú)毒綠藻，實(shí) 現(xiàn)了濕地進(jìn)水的生態(tài)資源化利用。
[0009] 進(jìn)一步地，表面流濕地底部采用粘土夯實(shí)并進(jìn)行防滲處理，濕地外壁高于地面 20cm，以實(shí)現(xiàn)避免濕地內(nèi)部污水滲出和外部雨水等流入的問(wèn)題，濕地底部土壤層高度30~ 50cm，以達(dá)到種植化感挺水植物的要求，考慮化感挺水植物生長(zhǎng)高度，以及無(wú)毒微藻生長(zhǎng)采 光的要求，設(shè)定表面流濕地池體中土壤層上部的淺水層水深20~40cm，進(jìn)水管與出水管管 頂與水面同高。
[0010] 進(jìn)一步地，表面流濕地池體底部坡度參數(shù)0.5~1%，水力負(fù)荷0.3~0.5[m3/(m2 · d)]，水平水流流速不超過(guò)0.0 Olm/s，以達(dá)到使水體緩慢流動(dòng)的要求。
[0011] 進(jìn)一步地，表面流濕地處理池的長(zhǎng)寬比為6~10:1，并限制處理池寬度小于6米，使 表面流濕地進(jìn)水水質(zhì)均勻，水流緩慢，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)調(diào)控和富集微藻的作用。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的化感挺水植物為具有化感作用和氣候適應(yīng)性較強(qiáng)的挺水植物， 選自菖蒲、蘆葦或蘆竹等，實(shí)現(xiàn)保證植物存活率，提高凈水作用以及擴(kuò)大方法適用范圍的效 果。菖蒲、蘆葦、蘆竹等挺水植物，根系發(fā)達(dá)，固著力強(qiáng)，受水體流動(dòng)和攪動(dòng)影響較小;其生長(zhǎng) 過(guò)程中還可將水中的氮磷等作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，凈化水質(zhì);適應(yīng)水深0-50cm水體，對(duì)氣候適應(yīng)性 強(qiáng)，栽植范圍廣，景觀效果好;其化感作用釋放的化學(xué)物質(zhì)可有效地抑制有毒藻類如銅綠微 囊藻的生長(zhǎng)繁殖，化感植物可通過(guò)減少藻類同化物質(zhì)、影響其細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與酶功能來(lái)改變 藻類的生理功能和生長(zhǎng)狀態(tài)，從而抑制其生長(zhǎng)增殖。即化感挺水植物能夠抑制水華微藻的 生長(zhǎng)，并具有高效、快速、生態(tài)安全性好等特點(diǎn)，是一種良好的控藻方式。
[0013] 進(jìn)一步地，表面流濕地化感挺水植物種植間隔為30~40cm，以保證植物生長(zhǎng)空間 以及水體微藻采光的要求。
[0014] 進(jìn)一步地，考慮到自然水體微藻密度以及本表面流濕地富集的要求，表面流濕地 無(wú)毒綠藻接種密度參數(shù)為1~5 X 105mL，確保水體中無(wú)毒綠藻:有毒微藻>10:1，使之生長(zhǎng) 為優(yōu)勢(shì)藻種。
[0015] 進(jìn)一步地，無(wú)毒綠藻具有生長(zhǎng)速率快、光合速率高、營(yíng)養(yǎng)要求低、抗污能力強(qiáng)的特 點(diǎn)，其可利用周圍環(huán)境中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素通過(guò)光合作用合成自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而可以達(dá) 到進(jìn)一步降低環(huán)境中氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的效果。所述的無(wú)毒綠藻選擇吸收氮磷能力較強(qiáng)并具有 資源化利用價(jià)值的綠藻，具體選自蛋白核小球藻或橢圓小球藻，蛋白核小球藻胞內(nèi)蛋白質(zhì) 含量較高，橢圓小球藻胞內(nèi)油脂積累含量較高，以達(dá)到有利于出水魚(yú)類餌料的要求。故以無(wú) 毒綠藻作為生物質(zhì)能原料和漁業(yè)飼養(yǎng)餌料均具有良好的前景。
[0016] 進(jìn)一步地，城市污水廠二級(jí)出水進(jìn)入表面流濕地前經(jīng)絮凝除磷池處理使得進(jìn)水的 氮磷水平控制在了110~1511^葉- 1，了？:0.3~0.411^*1/1，氮磷比例為40~50:1，以實(shí)現(xiàn)有 利于無(wú)毒綠藻的生長(zhǎng)與富集的同時(shí)，抑制有毒微藻的增殖。
[0017] 人工濕地是模擬自然濕地人工建造的小型開(kāi)放式生態(tài)系統(tǒng)，具有投資少能耗低效 率高、氮磷去除能力強(qiáng)、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。將無(wú)毒綠藻(橢圓小球藻、蛋白核小球藻）弓丨 入表面流人工濕地，不僅可以利用無(wú)毒綠藻光合作用生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求，脫氮除磷， 提高表面流濕地運(yùn)行效果，而且可以通過(guò)水質(zhì)調(diào)控利用微藻生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)作用抑制有毒微藻的 生長(zhǎng);通過(guò)種植挺水植物(菖蒲、蘆葦、蘆竹），利用水生植物生長(zhǎng)進(jìn)一步凈化水質(zhì)，其化感作 用也可抑制水體中有毒微藻的生長(zhǎng)繁殖;通過(guò)限定濕地的結(jié)構(gòu)特性(長(zhǎng)，寬及比例）與水流 特性，保證水質(zhì)均勻以利于無(wú)毒綠藻的富集，從而實(shí)現(xiàn)二級(jí)出水的生態(tài)處理和水質(zhì)調(diào)控。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：
[0019] (1)將傳統(tǒng)表面流濕地與無(wú)毒綠藻培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)絮凝除磷調(diào)節(jié)進(jìn)水氮磷比 例，使無(wú)毒綠藻增殖富集并去除水體中的總氮、總磷，微藻間競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)可抑制無(wú)毒微藻的生 長(zhǎng)。
[0020] (2)引入化感作用較強(qiáng)的挺水植物，不僅可以提高表面流濕地的生態(tài)調(diào)控功能，同 時(shí)其生長(zhǎng)過(guò)程中釋放的化感物質(zhì)可以有效地抑制有毒微藻的的生長(zhǎng)，從而進(jìn)一步控制水華 藻類的生長(zhǎng)，以保證排放到自然水體中的出水水質(zhì)安全，源頭防治水華的發(fā)生。
[0021] (3)與一般深度處理技術(shù)相比，本發(fā)明具有造價(jià)低，易控制，觀賞性高等優(yōu)點(diǎn)，并且 有后期維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)出水中的無(wú)毒綠藻可作為魚(yú)類的餌料，使?fàn)I養(yǎng)物 質(zhì)得以有效循環(huán)，進(jìn)一步資源化。因此，利用水質(zhì)和生態(tài)調(diào)控的表面流濕地處理二級(jí)出水， 無(wú)毒綠藻在吸收氮磷可進(jìn)一步凈化水質(zhì)，富集后隨出水進(jìn)入自然水體可作為魚(yú)類餌料，不 僅可以實(shí)現(xiàn)從源頭上抑制有毒微藻的生長(zhǎng)繁殖，防治水華;有利于生態(tài)資源化;挺水植物在 達(dá)到深層次進(jìn)化水質(zhì)的同時(shí)更具有一定觀賞性。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明中表面流濕地的剖面圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明中表面流濕地的平面圖；
[0024] 圖3為實(shí)施例1中表面流濕地的剖面圖；
[0025] 圖4為實(shí)施例1中表面流濕地的平面圖。
[0026]圖中：1為進(jìn)水管，2為化感挺水植物，3為淺水層，4為無(wú)毒綠藻，5為土壤層，6為出 水管，7為絮凝除磷池，8為閥門，9為流量計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0027] -種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，包括以下步驟：
[0028] (1)構(gòu)建表面流濕地:該表面流濕地如圖1、圖2所示，包括一處理池，在處理池內(nèi)部 由下到上依次為土壤層5與淺水層3,在土壤層5內(nèi)種植化感挺水植物2,在淺水層3內(nèi)接種無(wú) 毒綠藻4，淺水層3的前后兩端設(shè)置進(jìn)水管1與出水管6;
[0029] 其中，表面流濕地底部采用粘土夯實(shí)并進(jìn)行防滲處理，濕地外壁高于地面20cm，濕 地底部土壤層5高度30~50cm，淺水層3水深20~40cm，進(jìn)水管與出水管管頂與水面同高。表 面流濕地處理池的長(zhǎng)寬比為6~10:1，并限制處理池寬度小于6米。該表面流濕地池體底部 坡度參數(shù)〇. 5~1 %，水力負(fù)荷0.3~0.5[m3/(m2 · d)]，水平水流流速不超過(guò)0.001m/s，以達(dá) 到使水體緩慢流動(dòng)的要求。
[0030] 化感挺水植物2為具有化感作用和氣候適應(yīng)性較強(qiáng)的挺水植物，選自菖蒲、蘆葦或 蘆竹等，種植間隔為30~40cm〇
[0031] 無(wú)毒綠藻接種密度參數(shù)為1~5 X 105mL，確保水體中無(wú)毒綠藻:有毒微藻>10:1， 使之生長(zhǎng)為優(yōu)勢(shì)藻種，具體選自蛋白核小球藻或橢圓小球藻。
[0032] (2)城市污水廠二級(jí)出水進(jìn)入表面流濕地前經(jīng)絮凝除磷池處理使得進(jìn)水的氮磷水 平控制在了110~1511^.1/1，了？:0.3~0.411^.1/1，氮磷比例為40~50 :1，然后城市污水廠 二級(jí)出水流經(jīng)表面流濕地，在凈化污水的同時(shí)，富集無(wú)毒綠藻，實(shí)現(xiàn)了濕地進(jìn)水的生態(tài)資源 化利用。
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 如圖3、圖4所示，構(gòu)建表面流濕地，該表面流濕地包括4個(gè)處理池，每個(gè)處理池尺寸 均為12mX 1.5mX0.3m，每個(gè)表面流濕地處理水量為6.25m3 · (T1;在每個(gè)處理池內(nèi)部由下到 上依次為土壤層5與淺水層3，在土壤層5內(nèi)種植化感挺水植物2，在淺水層3內(nèi)接種無(wú)毒綠藻 4,淺水層3的前后兩端設(shè)置進(jìn)水管1與出水管6,在進(jìn)水管1上設(shè)置閥門8與流量計(jì)9,進(jìn)水管1 連接絮凝除磷池7。
[0036] 本實(shí)施例中，在表面流濕地中，土壤層厚度為50cm，淺水層深度為30cm，土壤層種 植的化感植物為菖蒲、蘆葦，兩種植物間距30cm間隔種植。淺水層接種的無(wú)毒微藻為蛋白核 小球藻和橢圓小球藻，接種密度ΙΟ5!!!!/1。
[0037] 每個(gè)處理池內(nèi)水力停留時(shí)間20h，水力負(fù)荷0.3~0.4m3/(m2 · d)，池底坡度0.5%， 流速0.00016m · s-、
[0038] 本實(shí)施例中，進(jìn)水⑶D濃度60-80mg · L-1JN濃度10~12mg · L-1JP濃度0.3~ 0.4mg · L'運(yùn)行穩(wěn)定后(6個(gè)月），植物生長(zhǎng)狀態(tài)良好，微藻密度穩(wěn)定于IO7~10?!/1數(shù)量級(jí)， 未發(fā)生有毒微藻爆發(fā)的情況；出水水質(zhì)穩(wěn)定，其中出水⑶D濃度為20-40mg · !/1JN濃度8_ IOmg · L'TP濃度0.01-0.03mg · Γ1。具體進(jìn)水與出水水質(zhì)水量表如表1所示。
[0039] 表1:進(jìn)出水水質(zhì)水量表
[1
[0041]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般 原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 構(gòu)建表面流濕地:該表面流濕地包括一處理池，在處理池內(nèi)部由下到上依次為土壤 層與淺水層，在土壤層內(nèi)種植化感挺水植物，在淺水層內(nèi)接種無(wú)毒綠藻，淺水層的前后兩端 設(shè)置進(jìn)水管與出水管； (2) 城市污水廠二級(jí)出水流經(jīng)表面流濕地，在凈化污水的同時(shí)，富集無(wú)毒綠藻。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，表面流濕地底部采用粘土夯實(shí)并進(jìn)行防滲處理，濕地外壁高于地面20cm，濕地底部 土壤層高度30~50 cm，表面流濕地池體中淺水層水深20~40 cm 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，表面流濕地池體底部坡度參數(shù)0.5~1 %，水力負(fù)荷0.3~0.5[m3/(m2 · d)]，水平水 流流速不超過(guò)〇. 〇〇lm/s。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，表面流濕地處理池的長(zhǎng)寬比為6~10:1，并限制處理池寬度小于6米。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，所述的化感挺水植物選自菖蒲、蘆葦或蘆竹。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，表面流濕地化感挺水植物種植間隔為30~40cm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，表面流濕地?zé)o毒綠藻接種密度參數(shù)為1~5X10 5mL。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，所述的無(wú)毒綠藻選自蛋白核小球藻或橢圓小球藻。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控的表面流濕地富集無(wú)毒綠藻的方法，其特 征在于，城市污水廠二級(jí)出水進(jìn)入表面流濕地前經(jīng)絮凝除磷池處理使得進(jìn)水的氮磷水平控 制在了仏10~1511^.1/ 1，了？:0.3~0.411^.1/1，氮磷比例為40~50:1。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK105923778SQ201610414915
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】陳秀榮, 王璐, 于澤亞, 唐慶杰, 許孔耀, 張玉瑩, 莊有軍
【申請(qǐng)人】華東理工大學(xué)