CN104923195A - 一种草酸人工湿地饱和填料解吸释放方法及应用 - Google Patents

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白少元
何珊
解庆林
丁彦礼
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Abstract

本发明公开了一种草酸人工湿地饱和填料解吸释放方法及应用。依据植物根系分泌物中的草酸能够将难溶性磷酸盐的阳离子进行络合和螯合，配制浓度为2.0-5.0mmol/L的草酸溶液作为磷饱和填料的解吸剂，从而将填料上沉积的磷释放出来的原理，实现填料的再生。本方法应用于以石英砂、沸石、石灰石或陶粒为填料的人工湿地的氮、磷的填料解吸。本发明使用的草酸作为植物的根系分泌物成分，能够避免饱和填料解吸再生过程中解吸剂对系统植物和微生物的影响，解吸过程简单方便，解决了传统饱和人工湿地系统需要更换填料的困扰，显著提高了系统的服务年限。

Description

一种草酸人工湿地饱和填料解吸释放方法及应用
技术领域
本发明属于一种以处理氮、磷污染物为主的人工湿地吸附饱和填料的解吸再生方法，具体涉及一种低分子有机酸人工湿地饱和填料解吸方法及应用。
背景技术
自1903年人工湿地在英国的约克郡Earby首次被用于污水的处理以来，目前已广泛用于以氮、磷污染物为主的生活污水的处理中。但是随着人工湿地应用的普及及运行年限的增加，人工湿地填料吸附饱和问题日益突出，而填料一旦达到饱和状态就失去了对污水中磷的净化作用，需要将填料从湿地挖出重新更换新鲜填料，破坏性大且费时费力，同时还需要考虑废旧填料的归处，此问题的出现在一定程度上限制了人工湿地系统的推广使用。因此，对基质在人工湿地中的原位修复进行探索，使磷吸附饱和基质能够再生利用的研究是十分迫切的。
本发明就针对这一问题，以植物根系分泌物中低分子有机酸-草酸为主要成分，合理选择草酸解吸剂的最佳浓度及解吸过程，在不影响系统植物及微生物基本功能的条件下，以较小的代价实现饱和填料中磷素的解吸释放，从而恢复人工湿地对磷的净化能力。
在目前的研究中，湿地填料中磷素的解吸方法有很多，但是基本选用的是强酸强碱作为解吸剂，这种解吸方式会严重影响系统植物和微生物的生存。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用草酸对吸附饱和填料中磷的解吸释放，使填料能够再生利用，从而延长人工湿地的使用寿命。
具体步骤为：
（1）用分析纯草酸分别配制浓度为2.0-5.0mmol/L的草酸溶液作为磷饱和填料的解吸剂。
（2）解吸过程的方式有两种：
a. 向放空的人工湿地系统中注入步骤(1)配好的解吸剂草酸水溶液，使填料处于浸没状态，保持人工湿地床体浸没状态18-30小时。
b. 在放空的人工湿地系统中注入步骤(1)配好的解吸剂草酸水溶液，使填料处于浸没状态，然后将人工湿地进水口与出水口通过管道及水泵连接，使解吸剂在床体中流动，控制解吸剂在系统中水力停留时间为12-18小时，循环次数2-3次。
（3）解吸完毕后，将解吸剂排空，正常进水。
本方法应用于以石英砂、沸石、石灰石或陶粒为填料的人工湿地的氮、磷的填料解吸。
本发明使用的草酸作为植物的根系分泌物成分，能够避免饱和填料解吸再生过程中解吸剂对系统植物和微生物的影响，解吸过程简单方便，解决了传统饱和人工湿地系统需要更换填料的困扰，显著提高了系统的服务年限。
具体实施方式
实施例：
（1）将分析纯磷酸二氢钾于110℃烘干2小时后配制以P计浓度为25mg/L的磷酸盐溶液，用分析纯草酸分别配制浓度为0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0和5.0mmol/L的草酸水溶液，作为磷饱和填料的解吸剂；
（2）分别将石英砂湿地填料和陶粒湿地填料各5.0g置于具塞锥形瓶中，分别加入30mL步骤（1）配制的磷酸盐，再分别添加2滴三氯甲烷以抑制微生物的生长，加塞后置于回旋式恒温振荡器中在室温25℃下恒温振荡24小时使其对磷素的吸附达到饱和状态，取出在4000r/min下离心10分钟；倾出上清液，测定填料对25mg/L磷酸二氢钾中磷的首次吸附量为24.38mg/kg和36.47mg/kg；
（3）分别称取步骤(2)所得石英砂饱和湿地填料和陶粒饱和湿地填料各干重5.0g置于具塞锥形瓶中，分别加入30mL步骤（1）中所配制的不同浓度草酸水溶液，在室温下恒温振荡24小时，然后在4000r/min下离心10分钟，测定上清液中的磷含量分别为3.92mg/kg、4.33mg/kg、4.38mg/kg、4.72mg/kg、5.00mg/kg、5.06mg/kg、5.08mg/kg、5.11mg/kg和9.25mg/kg、17.57mg/kg、19.60mg/kg、22.87mg/kg、25.50mg/kg、28.85mg/kg、30.16mg/kg、30.15mg/kg，即为饱和填料的解吸量；
（4）按照步骤（2）中的方法测定步骤(3)不同浓度草酸解吸后的石英砂湿地填料和陶粒湿地填料对25mg/L磷酸二氢钾中磷的吸附量分别为9.95mg/kg、10.44mg/kg、11.99mg/kg、13.97mg/kg、15.90mg/kg、18.34mg/kg、19.34mg/kg、19.64mg/kg和17.09mg/kg、21.58mg/kg、22.72mg/kg、23.16mg/kg、23.34mg/kg、23.99mg/kg、25.28mg/kg、26.71mg/kg，即为填料的二次吸附量，二次吸附量与首次吸附量的比值即为经过草酸解吸后填料的再生率。
草酸解吸再生后的湿地填料对磷素的再吸附情况见表1。
如表1所示，经过草酸再生后的湿地填料对磷素的再吸附实验结果表明：草酸作为湿地填料中磷的解吸剂是具有可行性的。
以上所述，并未对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种草酸人工湿地饱和填料解吸释放方法，其特征在于具体步骤为：
（1）用分析纯草酸分别配制浓度为2.0-5.0mmol/L的草酸溶液作为磷饱和填料的解吸剂；
（2）解吸过程的方式有两种：
a. 向放空的人工湿地系统中注入步骤(2)配好的解吸剂草酸水溶液，使填料处于浸没状态，保持人工湿地床体浸没状态18-30小时；
b. 在放空的人工湿地系统中注入步骤(2)配好的解吸剂草酸水溶液，使填料处于浸没状态，然后将人工湿地进水口与出水口通过管道及水泵连接，使解吸剂在床体中流动，控制解吸剂在系统中水力停留时间为12-18小时，循环次数2-3次；
（3）解吸完毕后，将解吸剂排空，正常进水。
2.根据权利要求1所述的草酸人工湿地饱和填料解吸释放方法的应用，其特征在于草酸人工湿地饱和填料解吸释放方法应用于以石英砂、沸石、石灰石或陶粒为填料的人工湿地的氮、磷的填料解吸。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101554579A (zh) * 2009-04-22 2009-10-14 河海大学 一种人工湿地填料磷吸附饱和的原位再生方法
CN102874930A (zh) * 2012-09-21 2013-01-16 中国矿业大学 一种人工湿地专用填料及其制备方法
CN103011487A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 北京师范大学 人工湿地-生物再生一体化强化脱氮除磷处理工艺

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