CN102092859A - 一种垂直流人工湿地组合基质 - Google Patents

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贺锋
武俊梅
徐栋
梁威
周巧红
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Abstract

本发明公开了一种垂直流人工湿地组合基质，它由沸石、无烟煤和生物陶粒组成，无烟煤层分别沸石层、生物陶粒层相连，在生物陶粒层上种植植物，在防渗层上填充粒径为2-5mm的沸石基质；在沸石层上填充粒径为2-5mm的无烟煤基质；在无烟煤层上填充粒径为2-5mm的生物陶粒基质。组合基质总填充高度可为60-120cm,三者体积比为1:1:1。本发明采用基质来源广泛，价格低廉，实用性强。组合基质中生物陶粒、无烟煤和沸石能通过过滤、吸附，沉淀等作用直接去除污染物，同时上层生物陶粒适宜于植物和微生物的生长，间接强化对污染物的去除。污水经处理后，能达到《城镇污水处理厂污水排放标准》（GB18918-2002）一级标准（或二级标准），可以直接回用或排入各水体中。

Description

一种垂直流人工湿地组合基质
技术领域
    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组合基质，针对中等浓度生活污水，能高效去除污水中有机物、氮和磷污染物。
背景技术
基质在人工湿地的结构中占有最大体积，是人工湿地区别于自然湿地的重要方面。基质是污水净化的主要场所，为植物和微生物的生长和作用提供载体，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、组配方式、高度的选择是人工湿地工程设计中的重要环节。本申请人在中国专利文献中，公开了一种垂直流人工湿地基质的制备方法的发明专利（申请号：200910062968.6），该专利的技术方案表明没有一种基质能同时高效去除有机物、氮和磷污染物，故对于含有机物、氮和磷的综合污水，例如生活污水，需对优质基质进行合理的组配。同时该专利公开的针对综合污水的组合基质的主要缺点是基质粒径选择和分层配置不合理。上层无烟煤粒径太大，比表面积小，不利于微生物的附着生长；并且无烟煤呈弱酸性不利于植物的生长。
发明内容
针对已有基质选择和组合中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种垂直流人工湿地组合基质，该组合基质主要针对中等浓度生活污水。所选基质可得性强，价格低廉，组合操作方便，组合后能同时高效去除污水中有机物、氮和磷污染物。污水经处理后，能达到《城镇污水处理厂污水排放标准》（GB18918-2002）一级标准（或二级标准），可以直接回用或排入各水体中。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种垂直流人工湿地组合基质，它由沸石、无烟煤和生物陶粒组成。沸石是一种分布广泛的硅铝酸盐矿物质，它孔隙发达，比表面积大，内部静电强，吸附性强，特别是对                                                有很强的选择性吸附能力。无烟煤是目前普遍采用的双层、三层快速过滤材料，机械强度高，化学性质稳定，不含有毒有害物质，表面粗糙，有很强的吸附能力。生物陶粒是一种新型的生物膜载体滤料，选用天然吸附材料和矿物质，经科学设计配方高温烧结精筛等工序加工而成，孔隙率大，比表面积大，吸附能力强，利于微生物繁殖生长。沸石、无烟煤和生物陶粒均购于河南省巩义市华龙滤料厂。
一种垂直流人工湿地组合基质，针对中等浓度生活污水（据我国城市典型生活污水水质统计，中等浓度生活污水CODCr、
Figure 305645DEST_PATH_IMAGE001
、TN、SRP和TP平均浓度分别为：400mg/L、25 mg/L、40 mg/L、5 mg/L和8 mg/L），其特征在于：无烟煤层分别与沸石层、生物陶粒层相连，在生物陶粒层上种植植物。针对中等浓度生活污水构建垂直流人工湿地时，在防渗层上填充粒径为2-5mm的沸石基质；在沸石层上填充粒径为2-5mm的无烟煤基质；在无烟煤层上填充粒径为2-5mm的生物陶粒基质。组合基质总填充高度可为60-120cm,三者体积比为1:1:1。进水管1与穿孔布水管8相连，出水收集管6与出水管7相连。例如当组合基质总填充高度为90cm时，每层基质高度为28-32cm。垂直流人工湿地植物可选用美人蕉、芦苇、香蒲、再力花、鸢尾、风车草、纸莎草、千屈菜、花叶芦荻、菖蒲、水葱等的其中一种或任意组合。
工程应用时，基质层按上述基质的排序和高度一层一层铺设即可。生物陶粒比表面积大，有利于微生物的附着生长，能充分利用人工湿地上层好氧环境有效去除污水中的有机物；无烟煤对磷有很强的吸附能力；而沸石则对
Figure 912207DEST_PATH_IMAGE001
有很强的选择性吸附能力，其净化效果显著高于其他基质（如土壤、砂子、砾石等）。
与已有技术相比，本发明具有以下优点和效果：
1、本发明采用基质来源广泛，价格低廉，实用性强。
2、本发明选用适度粒径的沸石、无烟煤和生物陶粒三种优质基质进行合理分层配置，充分利用三者对氮、磷或有机物污染物的净化能力，扩展垂直流人工湿地净化空间。
3、本发明组合基质中生物陶粒、无烟煤和沸石能通过过滤、吸附，沉淀等作用直接去除污染物，同时上层生物陶粒适宜于植物和微生物的生长，间接强化对污染物的去除。填充该组合基质的垂直流人工湿地不仅能高效去除中等浓度生活污水中的有机物、氮和磷污染物，而且具有美化景观的价值。
附图说明
图1 为一种垂直流人工湿地组合基质结构示意图
图2 为垂直流人工湿地管道系统布置轴测示意图
图3 为本发明模拟人工湿地系统对CODCr的处理效果图
图4 为本发明模拟人工湿地系统对
Figure 338860DEST_PATH_IMAGE001
的处理效果图
图5 为本发明模拟人工湿地系统对TN的处理效果图
图6 为本发明模拟人工湿地系统对SRP的处理效果图
图7 为本发明模拟人工湿地系统对TP的处理效果图
图中，进水管1、生物陶粒层2、无烟煤层3、沸石层4、防渗层5、出水收集管6、出水管7、穿孔布水管8、植物9。
具体实施方式
实施例1：
    下面结合附图对本发明进一步详细说明：
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，其中组合基质填充高度为90cm，管顶留有10cm的保护层。参见图1、图2，一种垂直流人工湿地组合基质，它由沸石、无烟煤和生物陶粒组成。其特征在于：构建垂直流人工湿地时，在防渗层5上填充粒径为2或3或4或5mm的沸石基质，高度为28或29或30或31或32cm；在沸石层4上填充粒径为2或3或4或5mm的无烟煤基质，高度为28或29或30或31或32cm；在无烟煤层3上填充粒径为2或3或4或5mm的生物陶粒基质，高度为28或29或30或31或32cm。无烟煤层3分别与沸石层4、生物陶粒层2相连，三者体积比为1:1:1，在生物陶粒层2上种有植物9（美人蕉）。基质填充时，按上述基质的排序和高度一层一层铺设即可。进水管1与穿孔布水管8相连，穿孔布水管8装在生物陶粒层2表面，污水（自配水）由高位水箱流入进水管1，经穿孔布水管8配水进入组合基质层，污水依次流经生物陶粒层2，无烟煤层3和沸石层4，出水收集管6与出水管7相连，出水收集管6装在沸石层4底部，净化后的污水最后由出水收集管6收集，经出水管7流出。采用间歇进出水方式，每天进水3次，水力停留时间为8h，水力负荷为0.34m3/(m2·d)。污水水质模拟中等浓度生活污水，其监测结果如表1所示。
表1 污水水质表(mg·L-1)
指标 CODCr NH4 +-N TN SRP TP
浓度范围 330-482 24.125-39.051 36.228-47.566 2.522-4.733 3.925-5.947
平均值 413 28.989 42.346 4.139 4.953
标准差 41 2.922 2.525 0.495 0.489
系统运行期间，植物美人蕉生长茂盛，根系发达、茎杆粗壮、叶片肥厚、花色鲜艳，最高株高可达1.4米，繁殖茎达27株。实验结果表明：该组合基质填充的人工湿地系统可以高效的去除有机物、氮和磷污染物，处理效果分别见图2、图3、图4、图5和图6。出水中NH4 +-N、TN、SRP和TP浓度分别降低为0.524-3.297mg/L、0.756-4.651mg/L、0.008-0.375mg/L和0.152-0.532mg/L，平均去除率分别为：94.28%、93.98%、97.21%和93.12%。出水氮和磷污染物浓度均达到《城镇污水处理厂污水排放标准》（GB18918-2002）一级标准。随着系统运行时间的延长，生物陶粒表面逐渐生成比较稳定的生物膜，组合基质对CODCr的去除率显著提高并趋于稳定，稳定后平均去除率可达到83.08%，出水CODCr浓度达到二级排放标准（GB18918-2002）。

Claims (4)

1.一种垂直流人工湿地组合基质，它由沸石、无烟煤和生物陶粒组成，其特征在于：在防渗层（5）上填充粒径为2-5mm的沸石基质；在沸石层（4）上填充粒径为2-5mm的无烟煤基质；在无烟煤层（3）上填充粒径为2-5mm的生物陶粒基质，无烟煤层（3）分别与沸石层（4）、生物陶粒层（2）相连，在生物陶粒层（2）上种植植物（9），组合基质总填充高度为60-120cm,三者体积比为1:1:1，进水管（1）与穿孔布水管（8）相连，出水收集管（6）与出水管（7）相连。
2.根据权利要求1所述一种垂直流人工湿地组合基质，其特征在于：所述的植物（9）选用美人蕉、芦苇、香蒲、再力花、鸢尾、风车草、纸莎草、千屈菜、花叶芦荻、菖蒲、水葱其中一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述一种垂直流人工湿地组合基质，其特征在于：所述的穿孔布水管(8)装在生物陶粒层（2）表面。
4.根据权利要求1所述一种垂直流人工湿地组合基质，其特征在于：所述的出水收集管（6）装在沸石层（4）底部。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103395936A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 河海大学 一种物理-物化-生物组合水质净化装置
CN107399825A (zh) * 2017-08-04 2017-11-28 江西省科学院 一种添加纳米载体材料的湿地填料的级配方法
CN108249581A (zh) * 2018-03-27 2018-07-06 东南大学 玄武岩长纤维组合填料人工湿地
CN109851159A (zh) * 2019-01-17 2019-06-07 北京林业大学 一种阻滞农田面源污染的生态过滤带系统及其施工方法
CN109896631A (zh) * 2019-03-21 2019-06-18 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种生物协同净化型人工湿地
CN109928571A (zh) * 2018-11-05 2019-06-25 玉溪师范学院 一种低污染水深度处理人工湿地系统的结构及其施工方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000020516A (ko) * 1998-09-22 2000-04-15 허태학 담수의 수질정화 시스템
KR20060108804A (ko) * 2005-04-14 2006-10-18 창원대학교 산학협력단 2단 복층여재 갈대 인공습지에 의한 하수처리장치
CN101172712A (zh) * 2007-10-23 2008-05-07 重庆大学 阶梯复合生态床净化污水的处理方法及其生态床
JP4242616B2 (ja) * 2002-08-27 2009-03-25 株式会社福田組 水域浄化方法
CN101462796A (zh) * 2008-12-30 2009-06-24 中国科学院水生生物研究所 一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置
CN101585607A (zh) * 2009-07-03 2009-11-25 中国科学院水生生物研究所 一种垂直流人工湿地基质的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000020516A (ko) * 1998-09-22 2000-04-15 허태학 담수의 수질정화 시스템
JP4242616B2 (ja) * 2002-08-27 2009-03-25 株式会社福田組 水域浄化方法
KR20060108804A (ko) * 2005-04-14 2006-10-18 창원대학교 산학협력단 2단 복층여재 갈대 인공습지에 의한 하수처리장치
CN101172712A (zh) * 2007-10-23 2008-05-07 重庆大学 阶梯复合生态床净化污水的处理方法及其生态床
CN101462796A (zh) * 2008-12-30 2009-06-24 中国科学院水生生物研究所 一种补充复合垂直流人工湿地碳源的方法及装置
CN101585607A (zh) * 2009-07-03 2009-11-25 中国科学院水生生物研究所 一种垂直流人工湿地基质的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
> 20100531 武俊梅等 垂直流人工湿地系统基质优化级配研究 第31卷, 第5期 2 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103395936A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 河海大学 一种物理-物化-生物组合水质净化装置
CN107399825A (zh) * 2017-08-04 2017-11-28 江西省科学院 一种添加纳米载体材料的湿地填料的级配方法
CN108249581A (zh) * 2018-03-27 2018-07-06 东南大学 玄武岩长纤维组合填料人工湿地
CN109928571A (zh) * 2018-11-05 2019-06-25 玉溪师范学院 一种低污染水深度处理人工湿地系统的结构及其施工方法
CN109851159A (zh) * 2019-01-17 2019-06-07 北京林业大学 一种阻滞农田面源污染的生态过滤带系统及其施工方法
CN109896631A (zh) * 2019-03-21 2019-06-18 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种生物协同净化型人工湿地

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