CN106365319A - 一种人工湿地基质组合的填装方法 - Google Patents

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安树青
汪鹏合
张毓媛
张淼
徐锋
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

本发明一种人工湿地基质组合的填装方法，包括以下具体步骤：a、人工湿地基质组合的选取；b、基质组合的填装方式的选取。通过上述，本发明的人工湿地基质组合的填装方法，基质的装填方式对净污效果的影响极显著，对人工湿地基质进行合理组配并可以有效地提高人工湿地污水处理效果并减少运行成本。

Description

一种人工湿地基质组合的填装方法
技术领域
属于污水处理领域，涉及一种人工湿地基质组合的填装方法，属于人工湿地的基质组合及填装方式的优选方法。
背景技术
人工湿地是一种基于自然生态原理，人工建造和控制运行的，通过基质的吸附、沉淀、离子交换、植物的吸收和微生物的分解作用等协同实现污水高效净化的生态处理技术。其中垂直流人工湿地被认为是污水硝化的可靠系统净化效率较高，占地面积较小，已被广泛应用。
基质作为垂直流人工湿地的重要组成部分，一方面为植物和微生物的生长提供介质，另一方面也能够通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物，是影响人工湿地水力性能、植物生长和系统堵塞的重要因素。不同基质的理化特性、比表面积及其搭配组合也会影响人工湿地系统的净化效果。因此，有必要寻找性能良好的人工湿地基质，并结合购买成本及运费，筛选出吸附性能较好且价格合理的基质并进行合理组配。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种人工湿地基质组合的填装方法，使得人工湿地污水处理的效果得到有效提高并减少运行的成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种人工湿地基质组合的填装方法，包括以下具体步骤：
a、人工湿地基质组合的选取：
首先选取七种基质：火山石、粗炉渣、牡蛎壳、沸石、砾石、陶粒、无烟煤，然后通过静态吸附实验，考察上述基质对水中化学需氧量、总氮、氨氮和总磷的吸附能力，通过实验筛选出火山石、粗炉渣、牡蛎壳三种高效吸附基质；
B、基质组合的填装方式的选取：
选择五种体积比的基质组合的填装方式：分层装填1:1:1、2:1:1、1:2:1、1:1:2和混合装填1:1:1；编号分别为 A、B、C、D、E，在不同水力停留时间为2、4、6、8、10 h，然后通过垂直流人工湿地模拟试验考察除污效果，筛选出当特征污染物为 COD 和 TP 时选用基质组合B、C，当特征污染物为 TN 时选用基质组合 C，当特征污染物为 NH4 +-N时选用基质组合 B、D。
在本发明一个较佳实施例中，所述的分层装填中包括上层火山石、中层粗炉渣和下层牡蛎壳。
本发明的有益效果是：本发明的一种人工湿地基质组合的填装方法，基质的装填方式对净污效果的影响极显著，对人工湿地基质进行合理组配并可以有效地提高人工湿地污水处理效果并减少运行成本。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
一种人工湿地基质组合的填装方法，包括以下具体步骤：
a、人工湿地基质组合的选取：
首先选取七种基质：火山石、粗炉渣、牡蛎壳、沸石、砾石、陶粒、无烟煤，然后通过静态吸附实验，考察上述基质对水中化学需氧量、总氮、氨氮和总磷的吸附能力，通过实验筛选出火山石、粗炉渣、牡蛎壳三种高效吸附基质；
B、基质组合的填装方式的选取：
选择五种体积比的基质组合的填装方式：分层装填1:1:1、2:1:1、1:2:1、1:1:2和混合装填1:1:1；编号分别为 A、B、C、D、E，在不同水力停留时间为2、4、6、8、10 h，然后通过垂直流人工湿地模拟试验考察除污效果，筛选出当特征污染物为 COD 和 TP 时选用基质组合B、C，当特征污染物为 TN 时选用基质组合 C，当特征污染物为 NH4 +-N时选用基质组合 B、D。
上述中，所述的分层装填中包括上层火山石、中层粗炉渣和下层牡蛎壳。
本发明以3 种经济易得、高效吸附的基质（火山石、炉渣、牡蛎壳）作为人工湿地基质构建垂直流人工湿地模拟系统，在不同的水力停留时间下进行不同基质组合的污水净化实验，以期找出去除效率较高且经济可行的基质组配及HRT 条件，为人工湿地的基质选择及运行时间提供理论依据和实践参考。
火山石：是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的多孔形石材。火山石硬度大，具有多孔、比表面积大的特点，含CaO 9.86%、Fe2O3 11.86%、Al2O3 14.71%、SiO2 43.27%。且表面带有正电荷，有利于微生物固着生长。本实验采用的火山石清洗过筛后浸泡待用，粒径1-3 cm。
炉渣：工厂锅炉排出的炉渣，常被视为废物，不仅占用田地，而且污染环境。含CaO3.46%、Fe2O3 10.20%、Al2O3 18.90%、SiO2 54.02%。其结构特征为多孔性物质，发达的孔隙、巨大的比表面积和一定的机械强度使其具有较强的吸附与过滤能力。本实验采用的炉渣清洗后晾干待用，粒径3-5 cm。
牡蛎壳：沿海城市比较常见的固体废弃物，不及时处理会造成环境污染。牡蛎壳为粘粒结构，主要成分为CaCO3，含量达90%以上。比表面积大，且表面粗糙，更易于微生物附着生长。本实验采用的牡蛎壳去除表面泥沙和附着物后晾干待用，长为5-7 cm，厚1-2 cm。
实验中将 3 种基质以一定比例进行组合（表1），采用两种不同的装填方式：分层装填和混合装填。
结果表明：基质组合的装填方式对系统净污效果的影响极显著，分层装填的基质组合Ａ的净污效果显著优于混合装填的基质组合E；不同体积配比的基质组合A、B、C、D 对COD、NH4 +-N 的去除效果差异不显著，对TN、TP的去除效果存在差异显著；不同水力停留时间的净污效果也存在显著性差异，在一定范围内水力停留时间的延长可有效提高污水净化效果。此外，COD、TN、TP 的去除率随着水力停留时间的增加有显著提高但到达最大值后有所下降；对NH4 +-N而言，不同基质组合受水力停留时间的影响较大，无统一的最佳停留时间。基质组合和水力停留时间之间的交互作用对污染物的去除率影响并不显著，因此找出基质组合及水力停留时间的各自最优条件对于实际工程中的湿地除污效果具有重要的意义。
综上所述，本发明的一种人工湿地基质组合的填装方法，基质的装填方式对净污效果的影响极显著，对人工湿地基质进行合理组配并可以有效地提高人工湿地污水处理效果并减少运行成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种人工湿地基质组合的填装方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
a、人工湿地基质组合的选取：
首先选取七种基质：火山石、粗炉渣、牡蛎壳、沸石、砾石、陶粒、无烟煤，然后通过静态吸附实验，考察上述基质对水中化学需氧量、总氮、氨氮和总磷的吸附能力，通过实验筛选出火山石、粗炉渣、牡蛎壳三种高效吸附基质；
B、基质组合的填装方式的选取：
选择五种体积比的基质组合的填装方式：分层装填1:1:1、2:1:1、1:2:1、1:1:2和混合装填1:1:1；编号分别为 A、B、C、D、E，在不同水力停留时间为2、4、6、8、10 h，然后通过垂直流人工湿地模拟试验考察除污效果，筛选出当特征污染物为 COD 和 TP 时选用基质组合B、C，当特征污染物为 TN 时选用基质组合 C，当特征污染物为 NH4 +-N 时选用基质组合 B、D。
2.根据权利要求1所述的人工湿地基质组合的填装方法，其特征在于，所述的分层装填中包括上层火山石、中层粗炉渣和下层牡蛎壳。
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