CN104326566A - 一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置及其配比方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，包括四周和底部封闭、顶部敞开的容器以及设置于所述容器侧面底部的出水口，其特征在于：在所述容器中，由上至下依次设置的配水层、土壤层、纳米填料层、豆石层和砾石层；需要净化的污水由容器顶部灌入垂直流人工湿地纳米填料净化装置，经过上述层次的过滤及反应，由出水口排除，本发明还公开了所述垂直流人工湿地纳米填料净化装置中纳米填料层的配比方法，本发明通过填料的优化配置，优化填料的粒径及填充层厚度，其特色主要是将纳米材料与传统的人工湿地填料高炉渣、煤灰渣等进行混合，可以优化系统对污水各个指标的去除，特别是能提高对污水氮的去除。

Description

一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置及其配比方法

技术领域

本发明公开了一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置及其配比方法，涉及污水人工湿地处理技术领域。

背景技术

在工业废水、生活污水和农村面源污染处理中，人工湿地是一种高效环保的生态处理工艺。人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，类似自然沼泽地，但由人工建造、监督、控制和运行，是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。它是一种集物理、化学、生化反应于一体的废水处理技术，是一个独特的植物、微生物、土壤综合生态系统。

湿地系统的处理效果与填料有密切关系，其性能的优劣直接影响和制约系统的处理效率及使用寿命，特别是垂直流人工湿地填料的选择会直接影响其脱氮除磷的效果。长期以来，垂直流人工湿地系统采用土壤、砂、砾石、高炉渣等传统基质作为填料，但这些填料往往对水中污染物的去除比较单一，特别是对氮的去除效果较差(莫文锐等，2012；Cheng Jiang，etal.2014);Drizo等人比较了电弧炉钢渣、蛇纹石分别与石灰石混合的脱氮除磷效果，研究表明，加入一定比例的石灰石后，脱氮除磷效果并不理想，在蛇纹石中添加石灰石甚至会使脱氮除磷效率下降（Drizo A,etal.2006）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置及其配比方法，解决人工湿地处理污水过程中的脱氮除磷效率差、 使用寿命短等问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，包括四周和底部封闭、顶部敞开的容器以及设置于所述容器侧面底部的出水口，在所述容器中，由上至下依次设置的配水层、土壤层、纳米填料层、豆石层和砾石层；需要净化的污水由容器顶部灌入垂直流人工湿地纳米填料净化装置，经过上述层次的过滤及反应，由出水口排除。

作为本发明的进一步优选方案，所述容器的高度为100厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述配水层和土壤层的高度均为2厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述纳米填料层的高度为83厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述豆石层的高度为5厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述砾石层的高度为8厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述豆石层中，豆石的粒径小于1厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述砾石层中，砾石的粒径为2至5厘米。

本发明还公开了一种基于所述垂直流人工湿地纳米填料净化装置的纳米填料层配比方法，所述纳米填料层由高炉渣、煤灰渣、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙混合而成。

作为本发明的进一步优选方案，所述高炉渣在纳米填料层中的体积比为50%，所述煤灰渣在纳米填料层中的体积比为30%，所述纳米二氧化硅或纳米碳酸钙在纳米填料层中的体积比为20%。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 本发明通过填料的优化配置，优化填料的粒径及填充层厚度，其特色主要是将纳米材料与传统的人工湿地填料高炉渣、煤灰渣等进行混合，可以优化系统对污水各个指标的去除，特别是能提高垂直流人工湿地系统对污水氮的去除。

附图说明

图1是本发明所公开的垂直流人工湿地纳米填料净化装置结构示意图，

其中：1、配水层，2、土壤层，3、纳米填料层，4、豆石层，5、砾石层，6、出水口。

图2是本发明中水源走向的框图示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明所公开的垂直流人工湿地纳米填料净化装置结构示意图如图1所示，所述垂直流人工湿地纳米填料净化装置，包括四周和底部封闭、顶部敞开的容器以及设置于所述容器侧面底部的出水口，在所述容器中，由上至下依次设置的配水层、土壤层、纳米填料层、豆石层和砾石层；需要净化的污水由容器顶部灌入垂直流人工湿地纳米填料净化装置，经过上述层次的过滤及反应，由出水口排除。

作为本发明的进一步优选方案，所述容器的高度为100厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述配水层和土壤层的高度均为2厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述纳米填料层的高度为83厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述豆石层的高度为5厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述砾石层的高度为8厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述豆石层中，豆石的粒径小于1厘米。

作为本发明的进一步优选方案，所述砾石层中，砾石的粒径为2至5厘米。

本发明还公开了一种基于所述垂直流人工湿地纳米填料净化装置的纳米填料层配比方法，所述纳米填料层由高炉渣、煤灰渣、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙混合均匀而成。

作为本发明的进一步优选方案，所述高炉渣在纳米填料层中的体积比为50%，所述煤灰渣在纳米填料层中的体积比为30%，所述纳米二氧化硅或纳米碳酸钙在纳米填料层中的体积比为20%。

在本发明的一个具体实施例中，选取试验用水为仲恺农业工程学院北区学生宿舍化粪池的排出污水，其处理过程如图2所示。将排除污水经管道引至调节池，再经过高压水泵提升至高位水箱，再经过集水管道引至垂直流人工湿地纳米填料净化装置，污水经过垂直流人工湿地纳米填料净化装置处理后,可直接排放，也可用作绿化用水。污水处理效果经检验符合国家标准。

本发明改变传统技术中填料的分布层，填料粒径相对很小，表面积很大，具有良好的吸附过滤效果，同时能够为微生物和水生植物的生长繁殖提供稳定的依附表面，并为其提供基础碳源和氮源等营养物质，并可过滤污水中的悬浮物质，通过物理化学以及微生物的作用去除污水中的氮和磷等。整个过程实现了对生活污水进行净化的目的,特别是提高了系统对氮的脱除效率。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，包括四周和底部封闭、顶部敞开的容器以及设置于所述容器侧面底部的出水口，其特征在于：在所述容器中，由上至下依次设置的配水层、土壤层、纳米填料层、豆石层和砾石层；

需要净化的污水由容器顶部灌入垂直流人工湿地纳米填料净化装置，经过上述层次的过滤及反应，由出水口排除。

2.如权利要求1所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述容器的高度为100厘米。

3.如权利要求1或2所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述配水层和土壤层的高度均为2厘米。

4.如权利要求3所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述纳米填料层的高度为83厘米。

5.如权利要求4所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述豆石层的高度为5厘米。

6.如权利要求5所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述砾石层的高度为8厘米。

7.如权利要求5所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述豆石层中，豆石的粒径小于1厘米。

8.如权利要求6所述的一种垂直流人工湿地纳米填料净化装置，其特征在于：所述砾石层中，砾石的粒径为2至5厘米。

9.一种基于所述垂直流人工湿地纳米填料净化装置的纳米填料层配比方法，其特征在于：所述纳米填料层由高炉渣、煤灰渣、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙混合均匀而成。

10.如权利要求9所述的一种基于所述垂直流人工湿地纳米填料净化装置的纳米填料层配比方法，其特征在于：所述高炉渣在纳米填料层中的体积比为50%，所述煤灰渣在纳米填料层中的体积比为30%，所述纳米二氧化硅或纳米碳酸钙在纳米填料层中的体积比为20%。