CN101585607B - 一种垂直流人工湿地基质的制备方法 - Google Patents

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一种垂直流人工湿地基质的制备方法:其步骤是:A、选择原料:生物陶粒、沸石、无烟煤、蛭石和钢渣;B、各原料粒径;C、各组合基质:所处理的污水特征污染物为有机物时,基质为陶粒;所处理的污水特征污染物为氮时,基质为沸石;所处理的污水特征污染物为磷时,有两种基质组合方式,其一:基质为无烟煤;其二:基质由上而下依次为:无烟煤,蛭石,钢渣;所处理的污水为含有机物、氮和磷的综合污水时,基质由上而下依次为:无烟煤,生物陶粒,沸石。方法简单,操作方便,能高效去除污水中的特征污染物,污水经处理后,能达到《城镇污水处理厂污水排放标准》B标准,直接回用或排入各水体中。

Description

一种垂直流人工湿地基质的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于水污染控制工程生态技术领域,具体涉及一种垂直流人工湿地基质的 制备方法,能提高系统对特征污染物的处理能力及对有机物、氮和磷污染物的综合去除能 力,适用于各种生活污水、工农业废水和受污染地表水的处理。
技术背景
[0002] 垂直流人工湿地是一种高效生态水质净化技术,具有独特的构筑结构和水流模 式,占地面积相对较小,有较强的氮、磷去除能力,并能长期稳定运行,其工艺先进、技术可 靠、高效节能、简便易行、投资省、运行费用低,生态环境效益显著、可实现污水资源化。适合 于市政污水、工农业废水的处理和受污染水体的修复,处理后的水可直接回用或者排入饮 用水源、景观水体、水库、河流或湖泊中。基于以上的优点,其近年来越来越受到人们的重 视,并已得到大规模推广应用。
[0003] 基质是人工湿地的重要组成部分,为植物和微生物提供生长介质、为污水渗流提 供良好的水力条件的同时,也能够通过过滤、吸附和沉淀等作用直接去除污染物。其种类、 组配方法、高度的选择是人工湿地污水处理技术的核心。由于污水性质存在千差万别,因而 没有一种基质能够有效处理所有污水。
发明内容
[0004] 本发明的目的是在于提供了一种垂直流人工湿地基质的制备方法,该制备方法根 据不同污水水质特征,主要考虑污水中特征污染物的种类,针对性选择优质基质按各种组 合方式制备级配基质,其方法简单可行,操作方便,并能高效去除污水中的特征污染物,对 于含有机物、氮和磷的综合污水也有很好的效果,污水经处理后,能达到《城镇污水处理厂 污水排放标准》(GB18918-2002)B标准,可以直接回用或排入各水体中。
[0005] 本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的:
[0006] 一种垂直流人工湿地基质的制备方法:它包括如下步骤:
[0007] A、选择原料:选择优质基质生物陶粒、沸石、无烟煤、蛭石和钢渣,其中生物陶粒和 无烟煤分为三种不同的粒径,沸石分为两种不同的粒径。
[0008] B、各原料粒径:三种生物陶粒依次为3-5mm、5-7mm、8-14mm; 二种沸石依次为 2-5mm、7-12mm ;三种无烟煤依次为 5_10mm、10-20mm、20-;35mm ;蛭石为 5_10mm ;钢渣为 10_25mmo
[0009] C、各组合基质的排序及高度:基质组合A :(针对各种污水组合基质的排序及高 度)当所处理的污水特征污染物为有机物时,基质为陶粒,其粒径由上而下依次为3-5mm, 5-7mm,8-14mm,高度各为^-32cm(此为基质组合A);基质组合B :当所处理的污水特征污 染物为氮时,基质为沸石,其粒径由上而下依次为:2-5mm,7-12mm,高度各为43-47cm(此 为基质组合B);基质组合C:当所处理的污水特征污染物为磷时,有两种可选的基质组 合方式,其一:基质为无烟煤,其粒径由上而下依次为5-10mm,10-20mm,20-35mm,高度各为观-32側(此为基质组合C);其二:基质组合D :基质由上而下依次为:无烟煤(粒径为 10-20mm),蛭石(粒径为5_10mm),钢渣(粒径为10_25mm),高度各为^_32cm (此为基质组 合D);基质组合E :当所处理的污水为含有机物、氮和磷的综合污水时,基质由上而下依次 为:无烟煤(粒径为10-20mm),生物陶粒(粒径为5_7mm),沸石(粒径为7_12mm),高度各 为^-32cm(此为基质组合E)。
[0010] 所述的人工湿地中的基质又称填料、滤料等,一般由土壤、砂子、砾石、灰渣等组 成。基质在人工湿地的结构中占有最大体积,是人工湿地大部分物理、化学和生物作用的反 应所在地,是人工湿地区别于自然湿地的重要方面。本发明中基质为生物陶粒、沸石、无烟 煤、蛭石和钢渣的组合。
[0011] 本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
[0012] 制备时,按上述基质的排序和高度一层一层铺设即可,操作方便。生物陶粒比表面 积大,且利于微生物的生长,能有效去除污水中的有机物,沸石对NH4+有很强的选择吸附功 能,而无烟煤和钢渣对磷有很强的吸附能力,在高水力负荷条件下,对污水中的氮素和磷素 有很好的去除能力,其净化效果高于其他基质(如砂子、页岩、砾石等),蛭石有较好的持水 度,能提供良好的水力条件。
[0013] 本发明针对不同污水性质,如不同特征污染物,选用生物陶粒、沸石、无烟煤、蛭石 和钢渣的一种或者几种作为基质,按照优质同种基质的不同粒径组合和不同基质的组合, 形成高效的垂直流人工湿地基质组配方法。本发明的组合基质可以有效处理污水中的特征 污染物,一方面提高人工湿地处理效率,维持系统运行的稳定性,延长人工湿地使用寿命; 另一方面提供钢渣利用的一种途径,达到以废治废的目的。
附图说明
[0014] 图1为一种垂直流人工湿地基质的制备方法基质组合A对COD的处理效果图
[0015] 图2为一种垂直流人工湿地基质的制备方法基质组合B对氮素的处理效果图
[0016] 图3为一种垂直流人工湿地基质的制备方法基质组合C对磷素的处理效果图
[0017] 图4为一种垂直流人工湿地基质的制备方法基质组合D对磷素的处理效果图
[0018] 图5为一种垂直流人工湿地基质的制备方法基质组合E对COD和氮素的处理效果 图
[0019] 图6为一种垂直流人工湿地基质的制备方法基质组合E对磷素的处理效果图 具体实施方式
[0020] 实施例中,垂直流人工湿地模拟小试系统装置采用内径25cm的PVC管,高度均为 100cm,其中基质高度为90cm,管顶留有IOcm的保护层。一种垂直流人工湿地基质的其制备 方法,包括如下步骤:
[0021] A、选择原料:选择优质基质生物陶粒、沸石、无烟煤、蛭石和钢渣,其中有生物陶粒 和无烟煤分为三种不同的粒径,沸石分为两种不同的粒径。
[0022] B、各原料粒径:三种生物陶粒粒径依次为3或4或5mm、5或6或7mm、8或9或10 或12或14mm ;二种沸石B粒径依次为2或4或5mm、7或9或10或12mm ;三种无烟煤依次 为5或7或9或10mm、10或12或14或16或18或20mm、20或23或沈或四或32或35mm ;蛭石为5或6或7或8或9或IOmm ;钢渣为10或12或15或17或19或21或23或25mm。
[0023] C、各组合基质的排序及高度:基质组合A :基质为陶粒,其粒径由上而下依次为3 或4或5mm、5或6或7mm、8或9或10或12或14mm,高度各为观或四或30或31或32cm ; 基质组合B :基质为沸石,其粒径由上而下依次为:2或4或5mm、7或9或10或12mm,高度 各为43或44或45或46或47cm ;基质组合C :基质为无烟煤,其粒径由上而下依次为5或 7或9或10mm、10或12或14或16或18或20mm、20或23或沈或四或32或35mm,高度 各为观或四或30或31或32cm;基质组合D :基质由上而下依次为:无烟煤(粒径为10 或12或14或16或18或20mm),蛭石(粒径为5或6或7或8或9或IOmm),钢渣(粒径 为10或12或15或17或19或21或23或25mm),高度各为观或四或30或31或32cm ; 基质组合E :基质由上而下依次为:无烟煤(粒径为10或12或14或16或18或20mm),生 物陶粒(粒径为5或6或7mm),沸石(粒径为7或9或10或12mm),高度各为观或四或 30或31或32cm。制备时,按上述基质的排序和高度一层一层铺设即可。
[0024] 混合污水利用蠕动泵(帕斯菲达计量泵DC3B)提升,通过转子流量计(红旗 LZB-10)调节水量,然后由管顶的环形穿孔布水管进入基质柱,由管底出水。采用连续进出 水方式,进水为湖水和生活污水在调节池搅拌后的混合水,调节池中供试进水水质监测结 果如表1所示。每天连续运行8h,水力停留时间约为池,水力负荷为0. 8-1. 2m3/(m2 · d)。 经系统连续10个月稳定运行的试验结果表明:各种基质组配方法可以有效的去除特征污 染物,处理效果分别见图1、图2、图3、图4、图5、图6。
[0025] 表1供试进水水质
[0026]
Figure CN101585607BD00051
[0027] 在10个月的稳定运行期间,基质组合A对有机物处理后,COD浓度降低为0_50mg/ 1 ;基质组合B对氮素处理后,总氮和氨氮浓度分别降低为0. 03-2. 7 lmg/1、0-0. 82mg/ 1 ;基质组合C对磷素处理后,总磷和可溶性反应磷浓度分别降低为0.03-0. 50mg/ 1、0. 02-0. 36mg/l ;基质组合D对磷素处理后,总磷和可溶性反应磷浓度分别降低为 0. 05-0. 30mg/l、0-0. 19mg/l ;基质组合E对污水处理后,COD、总氮和氨氮、总磷和可溶性反 应磷浓度分别降低为 3-50mg/l,0-3. 14mg/l 和 0-1. 39mg/l,0. 1-lmg/l 和 0· 05-0. 8mg/l,其 中基质组合D中应用了钢渣,出水pH值为7. 54-9,除基质组合E对总磷的去除达到《城镇 污水处理厂污水排放标准》(GB18918-2002)B标准外,其它均达到A标准。

Claims (1)

1. 一种垂直流人工湿地基质的制备方法:其步骤是:A、选择原料:选择生物陶粒、沸石、无烟煤、蛭石和钢渣,其中生物陶粒和无烟煤分为三 种不同的粒径,沸石分为两种不同的粒径;B、各原料粒径:三种生物陶粒依次为3-5mm、5-7mm、8-14mm ;二种沸石依次为2_5mm、 7-12mm ;三种无烟煤依次为 5_10mm、10-20mm、20-;35mm ;蛭石为 5_10mm ;钢渣为 10_25mm ;C、各组合基质的排序及高度:所处理的污水特征污染物为有机物时,基质为生物陶粒, 其粒径由上而下依次为3-5mm,5-7mm,8-14mm,高度各为^-32cm ;所处理的污水特征污染 物为氮时,基质为沸石,其粒径由上而下依次为:2-5mm,7-12mm,高度各为43-47cm;所处理 的污水特征污染物为磷时,有两种基质组合方式,其一:基质为无烟煤,其粒径由上而下依 次为5-10mm,10-20mm,20-35mm,高度各为^_32cm ;其二 :基质由上而下依次为:无烟煤粒 径为10-20mm,蛭石粒径为5_10mm,钢渣粒径为10_25mm,高度各为^_32cm ;所处理的污水 为含有机物、氮和磷的综合污水时,基质由上而下依次为:无烟煤粒径为10-20mm,生物陶 粒粒径为5-7mm,沸石粒径为7_12mm,高度各为^_32cm。
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