具有同步脫氮除磷功能的兩相生物滯留池及其構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，具體涉及一種構(gòu)建具有同步脫氮除磷功能裝置的方法 及所得的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 水體富營養(yǎng)化是中國目前面臨的重大水環(huán)境問題之一，已成為制約中國經(jīng)濟發(fā)展 的重要瓶頸。水體中氮和磷的過量輸入和富集往往導(dǎo)致水生生態(tài)環(huán)境的惡化。城市河流水 體所接納的氮、磷類污染物中約1/2以上來自城市降雨徑流攜帶的污染，2/3的河流水環(huán)境 由于降雨徑流氮、磷污染而喪失應(yīng)有的功能，控制徑流雨水中氮磷污染意義重大。
[0003] 常規(guī)生物滯留池能夠有效去除地表徑流中的總懸浮固體、重金屬、病原菌等污染 物質(zhì)，但對徑流中氮、磷的去除效果不佳。
[0004] 徑流雨水中的氮主要以有機氮和氨氮形式存在，生物滯留池通過氨化作用、硝化 作用將有機氮和氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸氮，硝酸氮經(jīng)反硝化作用以氣態(tài)形式從徑流雨水中去除， 具體過程如下：
[0005] (1)氨化反應(yīng)
【主權(quán)項】
1. 一種具有同步脫氮除磷功能的兩相生物滯留池構(gòu)建方法，其特征在于，包括填料的 篩選和兩相反應(yīng)區(qū)的設(shè)置， 其中，待篩選的填料包括沸石、石英砂、麥飯石、陶粒、無煙煤、鋁污泥、河砂、果殼、活性 炭、粉煤灰、爐渣，根據(jù)填料特性和吸附實驗篩選出總磷吸附效率高的填料；所述兩相反應(yīng) 區(qū)含有篩選出的填料，為用于磷、氨氮、有機氮去除的好氧反應(yīng)區(qū)和用于硝酸鹽去除的缺氧 反應(yīng)區(qū)；將已知氮、磷含量的水從生物滯留池上方通入，通過測定不同高度出水口水樣中 氮、磷含量表征缺氧反應(yīng)區(qū)高度對脫氮除磷效果的影響。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相生物滯留池構(gòu)建方法，其特征在于，包括步驟： 1) 填料的篩選：待篩選填料包括沸石、石英砂、麥飯石、陶粒、無煙煤、鋁污泥、河砂、果 殼、活性炭、粉煤灰、爐渣，向待篩選的填料中加入KH 2PO4溶液，恒溫在20~30 °C下攪拌，在 攪拌過程中取樣測溶液中總磷的濃度，求得不同填料的總磷吸附效率；將吸附飽和的填料 中加入蒸餾水，恒溫在20~30°C下攪拌48h后測水樣中總磷的濃度，求得不同填料的解吸 附量；根據(jù)填料吸附效率和解吸附量，篩選出總磷吸附性能好的填料； 2) 確定兩相區(qū)的布置：步驟1)篩選出的填料填充在生物滯留池實驗裝置內(nèi)，填料下方 為礫石層，在生物滯留池實驗裝置的填料層和礫石層側(cè)壁部分設(shè)置5~6個出水口，出水 口分別位于填料層和爍石層高度的〇~60%處，填料層下部和爍石層加起來構(gòu)成缺氧反應(yīng) 區(qū)；將已知氮、磷含量的水從生物滯留池上方通入，由不同高度所取水樣的氮、磷含量判斷 缺氧反應(yīng)區(qū)的適宜高度； 3) 構(gòu)建兩相生物滯留池：由上向下分別為種植土層、填料層和礫石層，種植土層的厚 度為200~300mm，填料層和爍石層總厚度900~1100mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟1)中，每克填料加入20mL 濃度為1~l〇mg/L的KH2PO4溶液，恒溫攪拌過程中每隔0. 5h、l. 5h、3h、5h、10h、24h取水樣 測溶液中總磷的濃度，求得不同填料的總磷吸附效率；每克飽和吸附填料中加入50mL蒸餾 水，恒溫攪拌48h后測定水樣中總磷濃度，求得不同填料的飽和解吸附量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟1)中，總磷吸附效率由溶液 中總磷的濃度求得，計算公式如式（1)所示：
式中，R-總磷吸附效率，％ ;CQ-實驗開始時溶液中總磷濃度，mg/L ;(；-不同間隔取 樣時溶液中總磷濃度，mg/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟1)篩選填料時，通過溶液中 總磷減少的質(zhì)量算出每種填料的飽和吸附量，計算公式如（2)所示：
式中Q1-填料飽和吸附量，mg/g -實驗前溶液中總磷的濃度，mg/L ;(；-吸附平衡 時總磷的濃度，mg/L ;V-實驗中加入的總磷溶液體積，mL ;W-實驗中加入的填料質(zhì)量，g。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟1)篩選填料時，通過飽和解 吸附后水樣中總磷的質(zhì)量算出每種填料的解吸附量，計算公式如（3)所示：
式中Q2-填料解吸附量，mg/g ;C-解吸附后水樣中總磷的濃度，mg/L ;V-實驗加入的 蒸餾水體積，mL ;W-實驗加入的填料質(zhì)量，g ; 由吸附平衡時填料對總磷的吸附效率和總磷解吸附量篩選出吸附性能好的填料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟2)中，將篩選出的填料四種 組合，填充在生物滯留池實驗裝置內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2~7任一所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述已知 氮、磷含量的水，是有機氮濃度為1~2mg/L、硝酸鉀KNO 3濃度為3~6mg/L、氯化銨NH4Cl 濃度為4~8mg/L、磷酸二氫鉀KH2PO 4濃度為1~3mg/L的溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2~7任一所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟3)中，在礫石層 底部埋設(shè)直徑50~200mm的穿孔收集管，穿孔孔徑為6~12mm，所述穿孔收集管連接出水 管，收集的水經(jīng)出水管排出，出水管的高度和缺氧反應(yīng)區(qū)的高度相等。
10. 權(quán)利要求1~9任一所述的構(gòu)建方法構(gòu)建得到的兩相生物滯留池。
11. 一種兩相生物滯留池，其特征在于，由上向下分別為種植土層、填料層和礫石層，填 料層由沸石、石英砂、麥飯石、陶粒、無煙煤、鋁污泥、河砂中的四種組成，填料層下部和礫石 層加起來構(gòu)成缺氧反應(yīng)區(qū)，缺氧反應(yīng)區(qū)之上的填料部分及種植土層為好氧反應(yīng)區(qū)，好氧反 應(yīng)區(qū)和缺氧反應(yīng)區(qū)高度比為40~55:7 ;缺氧反應(yīng)區(qū)的高度和兩相生物滯留池的出水管的 高度相等。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有同步脫氮除磷功能的兩相生物滯留池的構(gòu)建方法，包括填料的篩選和兩相反應(yīng)區(qū)的設(shè)置，根據(jù)填料特性和吸附實驗篩選出總磷吸附效率高的填料；所述兩相反應(yīng)區(qū)含有上述填料，為用于磷、氨氮、有機氮去除的好氧反應(yīng)區(qū)和用于硝酸鹽去除的缺氧反應(yīng)區(qū)；將已知氮、磷含量的水從生物滯留池上方通入，通過測定不同高度出水口水樣中氮、磷含量表征缺氧反應(yīng)區(qū)高度對脫氮除磷效果的影響。本發(fā)明針對現(xiàn)有的生物滯留池存在的問題，以生物滯留技術(shù)為基礎(chǔ)，通過強化生物滯留池中反硝化作用和填料吸附作用，同步提高生物滯留對徑流中氮、磷的去除效果。本發(fā)明可應(yīng)用于道路、城市開放空間等地表徑流以及建筑屋面的雨水處理。
【IPC分類】C02F3-32, C02F3-30
【公開號】CN104876335
【申請?zhí)枴緾N201510291074
【發(fā)明人】許萍, 張雅君, 張建強, 孫麗華, 何俊超, 王俊嶺
【申請人】北京建筑大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月1日