CN107129051A - 一种提高人工湿地处理重金属废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高人工湿地处理重金属废水的方法。（1）构建人工湿地，以土壤和砾石为基质，下层为砾石，上层为土壤。砾石与土壤的体积比为1：3；（2）在人工湿地土壤中施加腐植酸，并将土壤和腐植酸混匀，腐植酸的施用剂量为土壤质量的千分之一至百分之一；（3）所述腐植酸为黑色腐植酸，具有溶于碱但不溶于水和酸的性质。（4）在人工湿地土壤中种植湿地植物，然后向人工湿地输入自来水至水面刚刚淹没土壤表面；（5）待湿地植物生长30天后开始运行人工湿地处理含重金属废水。本发明成本低，操作方便，无二次污染等优点，能有效解决目前人工湿地存在的处理较高浓度铬废水效果不够理想、长期运行效果难以保证等缺点。

Description

一种提高人工湿地处理重金属废水的方法
技术领域
本发明涉及重金属污染废水处理领域，特别是一种提高人工湿地处理重金属废水的方法。
背景技术
我国水体铬污染问题十分突出。人工湿地被用于处理各种含铬废水并被证明是一项很有发展前景的含铬废水处理技术。虽然利用现有人工湿地处理铬废水具有良好的自然、社会和经济效益，但也存在占地面积大、处理较高浓度铬废水效果不够理想、长期运行效果难以保证等不足。怎样扩大人工湿地对铬的容纳量、使其用有限的空间获得更高的处理效率，保持人工湿地的长效运行是科研人员需要解决的问题。腐植酸（Humic acid，HA）是腐殖质的重要组成部分，是天然有机物，具有醇羟基、羧基、酚羟基等官能团，又含有芳环共轭结构、不稳定自由基，具有多种复杂特性的高分子聚合体。它具有成本低、容易获得、施入环境不会引起二次污染等优点。若能通过施加少量腐植酸提高人工湿地处理含铬废水，将有有望解决目前人工湿地存在的处理较高浓度铬废水效果不够理想、长期运行效果难以保证等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高人工湿地处理重金属废水的方法。
具体步骤为：
（1）构建人工湿地，以土壤和砾石为基质，湿地下层基质为砾石，上层基质为土壤，砾石与土壤的体积比为1：3。
（2）在步骤（1）的人工湿地土壤中施加腐植酸，并将湿地土壤和腐植酸混匀，腐植酸的施用剂量为土壤质量的千分之一至百分之一。
（3）步骤（2）中所述腐植酸为黑色腐植酸，又称黑腐酸，为化学纯试剂，具有溶于碱但不溶于水和酸的性质。
（4）在步骤（2）的人工湿地土壤中种植湿地植物，然后向人工湿地输入自来水至水面刚刚淹没土壤表面。
（5）待步骤（4）的湿地植物生长30天后开始运行人工湿地处理含重金属废水，即向人工湿地输入含重金属废水。
所述湿地植物为李氏禾、美人蕉 和 香蒲中的一种。
本发明的优点是：利用腐植酸提高人工湿地处理重金属废水。该方法成本低，操作方便，无二次污染等优点，能有效解决目前人工湿地存在的处理较高浓度铬废水效果不够理想、长期运行效果难以保证等缺点。具体表现如下：第一，在人工湿地运行前向湿地基质施入少量腐植酸，实验操作方便和成本低，解决了目前其他措施操作不便和工程成本过高的缺点。第二，相比于其他有机质，腐植酸的施用量少且不溶于水减少了其进入水体的风险。第三，腐植酸具有氧化还原性质，在参与在人工湿地中Cr(VI)氧化还原的同时自身会消耗，且投加量少，避免由于人工湿地有机质的过量增加而导致湿地堵塞等问题。
附图说明
图1为本发明实施例三段式波形潜流式人工湿地剖面示意图。
图中标记：1-1区；2-2区；3-第一取样点；4-第二取样点；5-第一隔板；6-3区；7-第三取样点； 8-李氏禾；9-第二隔板；10-4区；11-第四取样点；12-出水管；13-放空管。
图2为本发明实施例2水体Cr(VI)浓度在李氏禾人工湿地系统的沿程变化图，图中：CK、HA1、HA5和HA10表示人工湿地基质里混有腐植酸剂量为0、1g/kg、5g/kg和10g/kg）。
图3为本发明实施例2水体总Cr浓度在李氏禾人工湿地系统的沿程变化图，图中：CK、HA1、HA5和HA10表示人工湿地基质里混有腐植酸剂量为0、1g/kg、5g/kg和10g/kg。
具体实施方式
实施例1：
用PVC板材粘合成波形潜流人工湿地模型，人工湿地长×宽×高＝1.3m×0.7m×0.5m，进水区即1区长0.1m、植物区1.2m平均分为3个区即2区2、3区6和4区10，每区长0.4m（见图1）；2区2和3区6之间有第一隔板5，3区6和4区10之间有第二隔板9，第一隔板5未露出水面，第二隔板9露出了水面；2区2的上下分别有第二取样点4和第一取样点3，3区6下部有第三取样点7，4区上部出水处有第四取样点11；4区上部有出水管12，4区下部有放空管13；1区1全部为砾石；2区2、3区6和4区10以土壤和砾石为基质，下层基质为砾石（高0.1m），上层基质为土壤（高0.3m），土壤上为李氏禾8。实验流程为先施加腐植酸在基质中，再种植李氏禾8，然后再输入含Cr(VI)废水。在人工湿地中种植李氏禾8。然后向人工湿地输入自来水至水面刚刚淹没土壤表面；湿地植物李氏禾8生长30天后开始运行人工湿地，即向人工湿地输入含Cr(VI)废水。进水水质Cr(VI)浓度为20mg/L，设置2个处理，分别为对照处理（用CK表示）：不施加腐植酸；处理1（用HA表示）：将腐植酸以溶液形式和Cr(VI)废水一起输入人工湿地，腐植酸浓度为50mg/L。实验使用的腐殖酸是黑色腐植酸（又称黑腐酸），为化学纯试剂，购于天津市光复精细化工研究所。由于本发明所使用的腐植酸具有溶于碱但不溶于水和酸的性质，所以制作的腐植酸溶液需要先用碱溶解腐植酸，再将pH调节至中性。实验结果表明：腐植酸的施加能一定程度地提高李氏禾人工湿地对铬的去除效果，但不够理想。而且腐植酸以水溶液形式输入人工湿地存在工程运行成本高，增加有机质和腐植酸进入水体导致二次污染等问题，所以需要对该方法进行改进。
实施例2：
用PVC板材粘合成波形潜流人工湿地模型，人工湿地长×宽×高＝1.3m×0.7m×0.5m，进水区即1区1长0.1m、植物区1.2m平均分为3个区即即2区2、3区6和4区10，每区长0.4m（见图1）；2区2和3区6之间有第一隔板5，3区6和4区10之间有第二隔板9，第一隔板5未露出水面，第二隔板9露出了水面；2区2的上下分别有第二取样点4和第一取样点3，3区6下部有第三取样点7，4区上部出水处有第四取样点11；4区上部有出水管12，4区下部有放空管13；1区1全部为砾石；2区2、3区6和4区10以土壤和砾石为基质，下层基质为砾石（高0.1m），上层基质为土壤（高0.3m），土壤上为李氏禾8。实验流程为先施加腐植酸在基质中，再种植李氏禾8，然后再输入含Cr(VI)废水。进水水质Cr(VI)浓度为20mg/L，腐植酸以固体形式施入土壤中并与土壤混合，设置4个处理，分别为对照处理（用CK表示）：不施加腐植酸；处理1（用HA1表示）：1kg土壤施加1g腐植酸；处理2（用HA5表示）：1kg土壤施加5g腐植酸；处理3（用HA10表示）：1kg土壤施加10g腐植酸。实验使用的腐殖酸是黑色腐植酸（又称黑腐酸），为化学纯试剂，购于天津市光复精细化工研究所。具体结果表明（见图2和图3）：人工湿地运行180天，发现在基质中施加腐植酸能够显著提高李氏禾8人工湿地对铬的去除效果，施加腐植酸的人工湿地1～4区出水的Cr(VI)浓度和总Cr浓度随着运行时间的推移逐渐比未加腐植酸的人工湿地的更低和更稳定。

Claims (1)

1.一种提高人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于具体步骤为：
（1）构建人工湿地，以土壤和砾石为基质，湿地下层基质为砾石，上层基质为土壤；砾石与土壤的体积比为1：3；
（2）在步骤（1）的人工湿地土壤中施加腐植酸，并将湿地土壤和腐植酸混匀，腐植酸的施用剂量为土壤质量的千分之一至百分之一；
（3）步骤（2）中所述腐植酸为黑色腐植酸，又称黑腐酸，为化学纯试剂，具有溶于碱但不溶于水和酸的性质；
（4）在步骤（2）的人工湿地土壤中种植湿地植物，然后向人工湿地输入自来水至水面刚刚淹没土壤表面；
（5）待步骤（4）的湿地植物生长30天后开始运行人工湿地处理重金属废水，即向人工湿地输入含重金属废水；
所述湿地植物为李氏禾、美人蕉和香蒲中的一种。
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