申请日2004.08.03
公开(公告)日2006.01.04
IPC分类号C02F1/58; C02F3/32
摘要
本发明公开了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。将高浓度氨废水输入废水池，以毒性很强的NH3的浓度为限值，浓度过高时抽取清水加以稀释以控制浓度及毒性，利用水泵周期抽取废水池的废水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，达到净化目标后将废水(清水)输送至清水池，清水可用于稀释浓度过高的氨废水。
权利要求书
1.一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化方法，其特征在于：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。
2.用于权利要求1所述的一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化方法的 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。
3.根据权利要求2所述的一种高浓度氨废水水培陆生草类植物净化方法的 净化系统，其特征在于：所说的栽培槽的一定坡度倾斜为1%～5%，其宽度在设 计时根据拟采用的育苗盘的尺寸确定，为500～700mm，长度根据建设场地的尺 寸确定。
说明书
高浓度氨废水水培陆生草类植物净化方法及净化系统
技术领域
本发明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 生草类植物净化方法及净化系统。
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(NH4++OH-+1.5O2→H++NO2-+2H2O+59.4k )，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(Spriodela polyrrhiza)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(nutrient film 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，本发明的目的在于提 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。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一、本发明的净化方法：
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、本发明的净化系统：
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%～5%，其宽度在设计时根据拟采用的育 苗盘的尺寸确定，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。
本发明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。
本发明主要用于处理含有毒性很强的NH3的高浓度氨废水。
