CN110156165B - 海洋近岸人工生态湿地、基材及基材制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了海洋近岸人工生态湿地、基材及基材制备方法，其采用了具有铝污泥的海洋近岸人工生态湿地基材，经编纤维网的至少一侧表面覆盖有含水份或不含水分的铝污泥等设计，人工生态湿地含有依次相连的进水沉淀池、大颗粒滤床区、小颗粒滤床区、活性滤床区、浅水池、深水池；所述的进水沉淀池具有潮差进水涵管和/或进水泵等结构。因此，本发明的海洋近岸人工生态湿地可以低能耗的对铝污泥再利用，用于人工湿地设施建设，能有效减少水体污染，节能减排，基材不易崩解、工况稳定，有利于海洋生态环境。

Description

海洋近岸人工生态湿地、基材及基材制备方法

技术领域

本发明涉及海洋生态湿地构建及建材的制备方法，具体而言，涉及一种海洋近岸人工生态湿地、基材及基材制备方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，小城镇及工业园区的污水排放量日益增加，而且这些地区较偏远，配套设施不完善，特别是在近岸地区，直排会造成较为严重的海洋污染。人工湿地对磷的去除主要包括植物摄取、基质吸附，其中后者的贡献最大。传统的人工湿地系统填料主要是粘土、细沙、小石子、沸石、砾石，由于对磷的吸附性能较低，容易达到吸附饱和，很难长久的满足人工湿地对磷的去处效果，通过重新更换人工湿地填料，会大大增加了处理成本，并且效果往往不够理想。

铝污泥是给水处理过程不可避免的副产物，虽然在土木、环境工程领域对其有一些回收利用的尝试，但仍主要通过填埋处理。与其他工业废物不同，铝污泥来源于给水处理，源水中的污染物质主要包括浊度、色度、腐殖质等，没有有毒物质，因此在国际上铝污泥并没有被划归有毒有害废物之列。铝污泥的主要特点是：简单易得、铝离子含量高、量大、可免费使用。因此，自来水厂污泥是一种较为理想的填料前驱体。

如公开号为CN108996691A的中国发明专利申请公开了一种用于人工湿地的铝污泥复合填料及其制备方法，该铝污泥复合填料的表面为带有吸附微孔的瓷化层，该瓷化层由铝污泥包裹在沸石或钢渣表面并经高温焙烧形成。本发明还提供了该复合填料的制备方法，经过原料搅拌、造粒、烘干、焙烧等步骤制造而成，所制备的铝污泥复合填料对污水的N和P去除效果显著，且填料可长期反复使用，具有成本低，净化效果好的优点。然而，如众多类似现有技术，均需要对铝污泥进行烧焙等加热操作，本身就存在能耗和污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋近岸人工生态湿地、基材及基材制备方法，其具有施工方便，撤除方便，能有效减少水体污染，节能减排，基材不易崩解、工况稳定，有利于海洋生态环境的优点。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：海洋近岸人工生态湿地基材，

至少一层经编纤维网，其中：经编纤维网的表面和/或内部含有水泥粉末。经编纤维网的材料可以是普通的化学类纤维、金属丝网、石棉纤维网，其内部应当具有能容纳水泥粉末的间隙。

经编纤维网的至少一侧表面覆盖有含水份或不含水份的铝污泥。通常容易获得到的是含水量极高的水处理废料铝污泥，经过自然或人工方式的干燥处理，将铝污泥以成型的方式覆盖在经编纤维网上。经编纤维网可以是一层，也可以是两层、三层，甚至更多层。根据铝污泥的物理性状，如颗粒大小，来决定经编纤维网的层数，使单层或多层的经编纤维网上可以附着或夹持一定量的铝污泥。

铝污泥每kg干重应当含有：铝140～200g；铁20～30g；钙200～300g；镁1~90g。上述为并列指标，在上述元素均达标的情况下，人工湿地的净水效果较为明显，且本发明基材在工况下不易崩解。

铝污泥每kg干重应当：砷<30g；铜<2g；镉<2g。上述为并列指标，在上述元素均达标的情况下，本发明基材的工作稳定性较好。上述指标超标的情况下，出现净水效果较差甚至无明显效果。且上述成分本身具有一定毒性，溶入水体直排海洋环境同样会造成一定的污染。

海洋近岸人工生态湿地基材的制备方法，其在经编纤维网的棱条成型时水泥粉末与棱条接触。棱条成型过程中是由多条纤维或多个片层压制或编织而成，在此过程中将水泥粉末喷洒其中，使水泥粉末保留在经编纤维网的棱条间隙或表面。两种方法均施工方便，且由于网的多孔结构，撤除很方便，可以整张勾起，集中回收。

将含水的铝污泥与经编纤维网接触。在人工湿地池塘施工时，可以将高铝污泥制成水份较高的浆状，喷洒在池塘坡面或底部，然后将含有水泥粉的经编纤维网直接覆盖上去压实后，水泥自然凝固。在提高水处理效果的同时，还能起到护坡的作用。

将颗粒状或片层状的不含水的铝污泥夹持在两片或两片以上的经编纤维网之间。干状态下多层经编纤维网之间夹持干铝污泥，可以远距离运输，使用时直接铺设，洒水后成型。

海洋近岸人工生态湿地，人工生态湿地的水体与如权利要求1或2或3或4海洋近岸人工生态湿地基材接触。

人工生态湿地含有依次相连的进水沉淀池、大颗粒滤床区、小颗粒滤床区、活性滤床区、浅水池、深水池；进水沉淀池具有潮差进水涵管和/或进水泵。进水沉淀池、大颗粒滤床区、小颗粒滤床区使用的材料、施工方法均属于现有技术，如公开号为CN1696068B的中国发明专利就公开了一种快速建立人工湿地的方法，由于篇幅所限不再赘述。潮差进水涵管的进水口高度应当是位于高潮位以下，可以利用潮汐自然进水，具有一定的节能效果。当然，深水池是具有排水涵管的，其出水口设在低潮位之上，同样借助潮汐自然排水。

优选的，进水沉淀池内设有水质检测终端；活性滤床区与进水沉淀池之间连接有调水泵。当进水沉淀池的单个或多个预设水质指标高于预设值时，启动摄氏度调水泵，以冲淡污染物浓度，防止本发明人工湿地的微生态系统的破坏。由于近岸土壤盐碱问题，水中含有一定量的电解质，通过对上述水质指标预设值的逐步设置，使人工生态系统的环境胁迫压力逐步减小，可以起到一定的微生物环境驯化、稳定铝污泥基材工况的效果。在不使用调水泵干预的情况下，水处理结果偶发出现与前述铝污泥砷等指标超标类似结果，且结果趋势难以判定，尚需进一步研究其作用机理。本发明列举TN的实验结果，在氨氮、重金属等物质的净化上效果也类似，因此不再一一列举。

活性滤床区的边坡和/或池底铺设有如权利要求1或2或3或4海洋近岸人工生态湿地基材；活性滤床区具有水草滩；浅水池与深水池近交界处具有红树林滩。水草滩的植物可以选择的种类很多，尽量选择当地草本品种。红树林滩可以选择红海榄、海茄冬等多年生植物。

由于本发明采用了具有铝污泥的海洋近岸人工生态湿地基材，经编纤维网的至少一侧表面覆盖有含水份或不含水份的铝污泥等设计，人工生态湿地含有依次相连的进水沉淀池（1）、大颗粒滤床区（2）、小颗粒滤床区（3）、活性滤床区（4）、浅水池（5）、深水池（6）；所述的进水沉淀池（1）具有潮差进水涵管（11）和/或进水泵（12）等结构。因此，本发明的基材具有能有效减少水体污染，节能减排，基材不易崩解、工况稳定，有利于海洋生态环境的优点。本发明的方法具有施工效率高，搬运方便的优点。进而，本发明的海洋近岸人工生态湿地可以低能耗的对铝污泥再利用，用于人工湿地设施建设，能有效减少水体污染，节能减排，基材不易崩解、工况稳定，有利于海洋生态环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解地是，以下附图仅示出了本发明某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例生态湿地示意图；

图2为本发明实施例海洋近岸人工生态湿地基材分解结构示意图；

图3为本发明实施例海洋近岸人工生态湿地基材剖面结构示意图；

图4为本发明实施例铝污泥指标合格时湿地净水调控结果；

图5为本发明实施例铝污泥指标超标时湿地净水调控结果。

附图标记说明：进水沉淀池1、潮差进水涵管11、进水泵12、水质检测终端13、大颗粒滤床区2、小颗粒滤床区3、活性滤床区4、海洋近岸人工生态湿地基材41、经编纤维网41a、铝污泥41b水草滩42、调水泵43、浅水池5、深水池6、红树林滩61、排水涵管62。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了首选实施例。但是，其可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对其公开内容更加透彻全面。

海洋近岸人工生态湿地基材，

至少一层经编纤维网41a，其中：经编纤维网41a的表面和/或内部含有水泥粉末。经编纤维网41a的材料可以是普通的化学类纤维、金属丝网、石棉纤维网，其内部应当具有能容纳水泥粉末的间隙。

经编纤维网41a的至少一侧表面覆盖有含水份或不含水份的铝污泥41b。通常容易获得到的是含水量极高的水处理废料铝污泥，经过自然或人工方式的干燥处理，将铝污泥41b以成型的方式覆盖在经编纤维网41a上。经编纤维网41a可以是一层，也可以是两层、三层，甚至更多层。根据铝污泥41b的物理性状，如颗粒大小，来决定经编纤维网41a的层数，使单层或多层的经编纤维网41a上可以附着或夹持一定量的铝污泥41b。

铝污泥41b每kg干重应当含有：铝140～200g；铁20～30g；钙200～300g；镁1~90g。上述为并列指标，在上述元素均达标的情况下，人工湿地的净水效果较为明显，且本发明基材在工况下不易崩解。

铝污泥41b每kg干重应当：砷<30g；铜<2g；镉<2g。上述为并列指标，在上述元素均达标的情况下，本发明基材的工作稳定性较好。上述指标超标的情况下，出现净水效果较差甚至无明显效果。且上述成分本身具有一定毒性，溶入水体直排海洋环境同样会造成一定的污染。

海洋近岸人工生态湿地基材的制备方法，其在经编纤维网41a的棱条成型时水泥粉末与棱条接触。棱条成型过程中是由多条纤维或多个片层压制或编织而成，在此过程中将水泥粉末喷洒其中，使水泥粉末保留在经编纤维网41a的棱条间隙或表面。两种方法均施工方便，且由于网的多孔结构，撤除很方便，可以整张勾起，集中回收。

将含水的铝污泥41b与经编纤维网41a接触。在人工湿地池塘施工时，可以将高铝污泥41b制成水份较高的浆状，喷洒在池塘坡面或底部，然后将含有水泥粉的经编纤维网41a直接覆盖上去压实后，水泥自然凝固。在提高水处理效果的同时，还能起到护坡的作用。

将颗粒状或片层状的不含水的铝污泥41b夹持在两片或两片以上的经编纤维网41a之间。干状态下多层经编纤维网41a之间夹持干铝污泥41b，可以远距离运输，使用时直接铺设，洒水后成型。

海洋近岸人工生态湿地，人工生态湿地的水体与如权利要求1或2或3或4海洋近岸人工生态湿地基材接触。

人工生态湿地含有依次相连的进水沉淀池1、大颗粒滤床区2、小颗粒滤床区3、活性滤床区4、浅水池5、深水池6；进水沉淀池1具有潮差进水涵管11和/或进水泵12。进水沉淀池1、大颗粒滤床区2、小颗粒滤床区3使用的材料、施工方法均属于现有技术，如公开号为CN1696068B的中国发明专利就公开了一种快速建立人工湿地的方法，由于篇幅所限不再赘述。潮差进水涵管11的进水口高度应当是位于高潮位以下，可以利用潮汐自然进水，具有一定的节能效果。当然，深水池6是具有排水涵管62的，其出水口设在低潮位之上，同样借助潮汐自然排水。

优选的，进水沉淀池1内设有水质检测终端13；活性滤床区4与进水沉淀池1之间连接有调水泵43。当进水沉淀池1的单个或多个预设水质指标高于预设值时，启动摄氏度调水泵43，以冲淡污染物浓度，防止本发明人工湿地的微生态系统的破坏。由于近岸土壤盐碱问题，水中含有一定量的电解质，通过对上述水质指标预设值的逐步设置，使人工生态系统的环境胁迫压力逐步减小，可以起到一定的微生物环境驯化、稳定铝污泥基材工况的效果。在不使用调水泵43干预的情况下，水处理结果偶发出现与前述铝污泥砷等指标超标类似结果，且结果趋势难以判定，尚需进一步研究其作用机理。本发明列举TN的实验结果，在氨氮、重金属等物质的净化上效果也类似，因此不再一一列举。

活性滤床区4的边坡和/或池底铺设有如权利要求1或2或3或4海洋近岸人工生态湿地基材；活性滤床区4具有水草滩42；浅水池5与深水池6近交界处具有红树林滩61。水草滩42的植物可以选择的种类很多，尽量选择当地草本品种。红树林滩61可以选择红海榄、海茄冬等多年生植物。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.海洋近岸人工生态湿地基材的制备方法，其特征是：

所述制备的基材，包括至少一层经编纤维网（41a），所述的经编纤维网（41a）的表面和/或内部含有水泥粉末；

在经编纤维网（41a）的棱条成型时水泥粉末与所述的棱条接触；将含水的铝污泥（41b）与所述的经编纤维网（41a）接触；将颗粒状或片层状的不含水的铝污泥（41b）夹持在两片或两片以上的所述的经编纤维网（41a）之间。

2.根据权利要求1所述的海洋近岸人工生态湿地基材的制备方法，其特征是：所述的经编纤维网（41a）的至少一侧表面覆盖有含水份或不含水份的铝污泥（41b）。

3.根据权利要求1所述的海洋近岸人工生态湿地基材的制备方法，其特征是：所述的铝污泥（41b）每kg干重应当含有：铝140～200g；铁20～30g；钙200～300g；镁1~90g。

4.根据权利要求1所述的海洋近岸人工生态湿地基材的制备方法，其特征是：所述的铝污泥（41b）每kg干重应当：砷<30g；铜<2g；镉<2g。

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