CN110862187A - 用于处理工业废水的人工湿地 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于处理工业废水的人工湿地，包括进水区、反应区和出水区，污水从进水区以多孔配水的方式先后流经反应区和出水区；所述反应区的基质层由上至下依次包括水生植物砂层、三维多孔纤维上层、填料层、三维多孔纤维下层和碎石层，能够在共存离子下联合去除工业废水中重金属离子，不受废水中共存盐类以及干扰离子的影响，能与水溶液中的大多数一价和二价的重金属离子形成稳定的化合物而沉淀出来，经处理后所形成的沉淀物稳定，即使在高温下也不会释放出重金属，在稀酸溶下也不会渗出，也不会被雨水等物质溶解，因此即使存在于土壤中也不会产生危害，不存在再次污染环境的问题。

Description

用于处理工业废水的人工湿地
技术领域
本发明涉及重金属处理领域，具体涉及一种用于处理工业废水的人工湿地。
背景技术
重金属污染主要来源于人类活动和自然释放两个方面。据研究显示，Pb、Zn和Cu在污水中的含量分别是它们在地壳岩石中平均含量的30、40和15倍。自然释放主要包括自然风化侵蚀和火山活动等，一般来说通过自然途径进入到水环境中的重金属不会造成水体的污染，但是由于人类活动而导致大量重金属污染物进入水环境内，不仅会对水环境内的动植物产生直接的危害，更对人类健康以及整个生态平衡都会产生严重的不良影响，造成无法估量的经济和生态损失。近年来随着人类工业的不断发展，人类活动导致的重金属污染已经成为主要方面。重金属废水大多来源于电镀、化工、电解、采矿、钢铁、有色冶炼等行业，如矿山坑内排水、电镀厂镀件洗涤水、有色金属冶炼厂除尘排水、废石场淋浸水、有色金属加工厂和钢铁厂酸洗水、选矿厂尾矿排水，以及医药、颜料、油漆、电解、农药等工业排水。其重金属种类、存在形态及含量因排放重金属的行业和生产工艺的不同而异，且差别较为显著。如Cr、Cd、Hg等主要来自塑料工业；Zn、Ti、Sn等主要来自纺织业；Ni、Cd、Zn、Sb主要来自微电子业。现有技术中，在处理含有大量Ca2+,Mg2+,Na+,SO4 2-和Cl-等离子的实际重金属废水时,离子交换树脂对重金属的去除极易受这些共存离子的干扰,导致其在实际应用中受到限制。针对离子干扰的问题,工业上大多采取的措施是在处理重金属之前将水中的Ca2+,Mg2 +,Na+,SO4 2-和Cl-等离子去除。且现有的人工湿地经处理后所形成的沉淀物还存在于湿地中，容易被雨水等物质溶解，存在再次污染环境问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种用于处理工业废水的人工湿地，能够在共存离子下联合去除工业废水中重金属离子，不受废水中共存盐类以及干扰离子的影响，能与水溶液中的大多数一价和二价的重金属离子，如：Fe2+，Ni2+，Pb2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+，Ti+以及Cr3+等离子形成稳定的化合物而沉淀出来，经处理后所形成的沉淀物稳定，即使再200-250℃的高温下也不会释放出重金属，在稀酸溶下也不会渗出，也不会被雨水等物质溶解，因此即使存在于土壤中也不会产生危害，不存在再次污染环境问题。
本发明的用于处理工业废水的人工湿地，包括进水区、反应区和出水区，污水从进水区以多孔配水的方式先后流经反应区和出水区；所述反应区的基质层由上至下依次包括水生植物砂层、三维多孔纤维上层、填料层、三维多孔纤维下层和碎石层，所述填料层原料按重量份包括稻壳炭100-120份、橄榄叶80-100份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球40-50份、乙二胺四乙酸5-15份、二硫代氨基甲酸盐5-12份、聚乙烯亚胺5-15份、戊二醛10-20份、黑荆树单宁5-12份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)10-15份、马来酸酐8-12份、二烃基二硫代磷酸盐4-12份、聚天冬氨酸10-20份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖5-15份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠2-6份、巯基乙酸2-6份、邻苯二甲酸二丁酯1-6份、聚环氧琥珀酸6-12份、磺代丁二酸二辛钠酯1-5份、交联剂1-3份、偶联剂1-3份；
进一步，所述三维多孔纤维上层和三维多孔纤维下层的纤维材料具有三维贯通孔；
进一步，所述纤维材料的联通孔隙率为60-95％，孔径为0.1-10mm；
进一步，所述填料层原料按重量份包括稻壳炭110份、橄榄叶90份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球45份、乙二胺四乙酸10份、二硫代氨基甲酸盐8份、聚乙烯亚胺10份、戊二醛15份、黑荆树单宁8份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)12份、马来酸酐10份、二烃基二硫代磷酸盐8份、聚天冬氨酸15份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖10份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠4份、巯基乙酸4份、邻苯二甲酸二丁酯4份、聚环氧琥珀酸8份、磺代丁二酸二辛钠酯3份、交联剂2份、偶联剂2份；
进一步，所述聚苯乙烯-二乙烯苯微球孔径为110-130nm，比表面积200-600m2﹒g-1；
进一步，所述交联剂为二乙烯基苯、乙二醇甲基丙烯酸酯和乙二醇丙烯酸酯的混合物；
进一步，按重量比二乙烯基苯：乙二醇甲基丙烯酸酯和：乙二醇丙烯酸酯＝1：1:1；
进一步，所述偶联剂为KH570。
本发明的有益效果是：本发公开的用于处理工业废水的人工湿地，能够在共存离子下联合去除工业废水中重金属离子，不受废水中共存盐类以及干扰离子的影响，能与水溶液中的大多数一价和二价的重金属离子，如：Fe2+，Ni2+，Pb2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+，Ti+以及Cr3+等离子形成稳定的化合物而沉淀出来，经处理后所形成的沉淀物稳定，即使在200-250℃的高温下也不会释放出重金属，在稀酸溶下也不会渗出，也不会被雨水等物质溶解，因此即使存在于土壤中也不会产生危害，不存在再次污染环境问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的三维多孔纤维层结构示意图。
具体实施方式
本实施例的用于处理工业废水的人工湿地，包括进水区1、反应区2和出水区3，污水从进水区1以多孔配水的方式先后流经反应区2和出水区3；所述反应区2的基质层由上至下依次包括水生植物砂层21、三维多孔纤维上层22、填料层25、三维多孔纤维下层23和碎石层24，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭100-120份、橄榄叶80-100份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球40-50份、乙二胺四乙酸5-15份、二硫代氨基甲酸盐5-12份、聚乙烯亚胺5-15份、戊二醛10-20份、黑荆树单宁5-12份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)10-15份、马来酸酐8-12份、二烃基二硫代磷酸盐4-12份、聚天冬氨酸10-20份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖5-15份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠2-6份、巯基乙酸2-6份、邻苯二甲酸二丁酯1-6份、聚环氧琥珀酸6-12份、磺代丁二酸二辛钠酯1-5份、交联剂1-3份、偶联剂1-3份；二硫代氨基甲酸基团含有S、N配位原子，碱金属、碱土金属离子不能与之发生反应，易与重金属离子结合成稳定的络合物；聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)与马来酸酐协同作用提高对Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附性能，提高吸附速率；磺代丁二酸二辛钠酯增强聚苯乙烯二乙烯苯树脂去除Ni2+,Pb2+和Cd2+的效果；通过二烃基二硫代磷酸盐、磺代丁二酸二辛钠酯和聚乙烯亚胺基黄原酸钠扩大空间网状结构，更容易引进目标离子，提高配位络合的能力，同时又能降低废液的浊度，而处理剂中存在的巯基的还有利于脱除有机重金属离子，如甲基汞；聚环氧琥珀酸与其他组分协同作用提高与重金属离子的结合能力，增强与典型重金属离子Zn～(2+)、pb～(2+)、Cd～(2+)、Ni～(2+)、Cr～(3+)、Cu～(2+)之间的配位化学作用。三维多孔纤维上层22的既起到固沙作用，又起到过滤重金属的作用，三维多孔纤维下层23对沉淀物起到富集作用。
本实施例中，所述三维多孔纤维上层22和三维多孔纤维下层23的纤维材料具有三维贯通孔；纤维采用对水质和土壤无危害的纤维即可，只要具有三维多孔结构即可，且制备三维多孔结构的工艺采用现有技术中的普通制备工艺即可。
本实施例中，所述纤维材料的联通孔隙率为60-95％，孔径为0.1-10mm。
本实施例中，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭110份、橄榄叶90份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球45份、乙二胺四乙酸10份、二硫代氨基甲酸盐8份、聚乙烯亚胺10份、戊二醛15份、黑荆树单宁8份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)12份、马来酸酐10份、二烃基二硫代磷酸盐8份、聚天冬氨酸15份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖10份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠4份、巯基乙酸4份、邻苯二甲酸二丁酯4份、聚环氧琥珀酸8份、磺代丁二酸二辛钠酯3份、交联剂2份、偶联剂2份；为优选实施例。
本实施例中，所述聚苯乙烯-二乙烯苯微球孔径为110-130nm，比表面积200-600m2﹒g-1；所述交联剂为二乙烯基苯、乙二醇甲基丙烯酸酯和乙二醇丙烯酸酯的混合物；按重量比二乙烯基苯：乙二醇甲基丙烯酸酯和：乙二醇丙烯酸酯＝1：1:1；所述偶联剂为KH570。
实施例一
本实施例的用于处理工业废水的人工湿地，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭100份、橄榄叶80份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球40份、乙二胺四乙酸5份、二硫代氨基甲酸盐5份、聚乙烯亚胺5份、戊二醛10份、黑荆树单宁5份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)10份、马来酸酐8份、二烃基二硫代磷酸盐4份、聚天冬氨酸10份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖5份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠2份、巯基乙酸2份、邻苯二甲酸二丁酯1份、聚环氧琥珀酸6份、磺代丁二酸二辛钠酯1份、交联剂1份、偶联剂1份。
实施例二
本实施例的用于处理工业废水的人工湿地，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭120份、橄榄叶100份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球50份、乙二胺四乙酸15份、二硫代氨基甲酸盐12份、聚乙烯亚胺15份、戊二醛20份、黑荆树单宁12份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)15份、马来酸酐12份、二烃基二硫代磷酸盐12份、聚天冬氨酸20份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖15份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠6份、巯基乙酸6份、邻苯二甲酸二丁酯6份、聚环氧琥珀酸12份、磺代丁二酸二辛钠酯5份、交联剂3份、偶联剂3份。
实施例三
本实施例的用于处理工业废水的人工湿地，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭100份、橄榄叶100份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球40份、乙二胺四乙酸15份、二硫代氨基甲酸盐5份、聚乙烯亚胺15份、戊二醛10份、黑荆树单宁12份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)10份、马来酸酐12份、二烃基二硫代磷酸盐4份、聚天冬氨酸20份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖5份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠6份、巯基乙酸2份、邻苯二甲酸二丁酯6份、聚环氧琥珀酸6份、磺代丁二酸二辛钠酯5份、交联剂1份、偶联剂3份。
实施例四
本实施例的用于处理工业废水的人工湿地，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭120份、橄榄叶80份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球50份、乙二胺四乙酸5份、二硫代氨基甲酸盐12份、聚乙烯亚胺5份、戊二醛20份、黑荆树单宁5份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)15份、马来酸酐8份、二烃基二硫代磷酸盐12份、聚天冬氨酸10份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖15份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠2份、巯基乙酸6份、邻苯二甲酸二丁酯1份、聚环氧琥珀酸12份、磺代丁二酸二辛钠酯1份、交联剂3份、偶联剂1份。
实施例五
本实施例的用于处理工业废水的人工湿地，所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭110份、橄榄叶80份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球50份、乙二胺四乙酸10份、二硫代氨基甲酸盐5份、聚乙烯亚胺15份、戊二醛15份、黑荆树单宁5份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)15份、马来酸酐10份、二烃基二硫代磷酸盐4份、聚天冬氨酸20份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖10份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠2份、巯基乙酸6份、邻苯二甲酸二丁酯3份、聚环氧琥珀酸6份、磺代丁二酸二辛钠酯5份、交联剂2份、偶联剂2份。
实施例六
所述填料层25原料按重量份包括稻壳炭110份、橄榄叶90份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球45份、乙二胺四乙酸10份、二硫代氨基甲酸盐8份、聚乙烯亚胺10份、戊二醛15份、黑荆树单宁8份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)12份、马来酸酐10份、二烃基二硫代磷酸盐8份、聚天冬氨酸15份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖10份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠4份、巯基乙酸4份、邻苯二甲酸二丁酯4份、聚环氧琥珀酸8份、磺代丁二酸二辛钠酯3份、交联剂2份、偶联剂2份。
上述实施例中，所述聚苯乙烯-二乙烯苯微球孔径为110-130nm，比表面积200-600m2﹒g-1；所述交联剂为二乙烯基苯、乙二醇甲基丙烯酸酯和乙二醇丙烯酸酯的混合物；按重量比二乙烯基苯：乙二醇甲基丙烯酸酯和：乙二醇丙烯酸酯＝1：1:1；所述偶联剂为KH570。
将电镀废水流经本发明的人工湿地，结果如下：
Figure BDA0002169494520000071
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：包括进水区、反应区和出水区，污水从进水区以多孔配水的方式先后流经反应区和出水区；所述反应区的基质层由上至下依次包括水生植物砂层、三维多孔纤维上层、填料层、三维多孔纤维下层和碎石层，所述填料层原料按重量份包括稻壳炭100-120份、橄榄叶80-100份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球40-50份、乙二胺四乙酸5-15份、二硫代氨基甲酸盐5-12份、聚乙烯亚胺5-15份、戊二醛10-20份、黑荆树单宁5-12份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)10-15份、马来酸酐8-12份、二烃基二硫代磷酸盐4-12份、聚天冬氨酸10-20份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖5-15份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠2-6份、巯基乙酸2-6份、邻苯二甲酸二丁酯1-6份、聚环氧琥珀酸6-12份、磺代丁二酸二辛钠酯1-5份、交联剂1-3份、偶联剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：所述三维多孔纤维上层和三维多孔纤维下层的纤维材料具有三维贯通孔。
3.根据权利要求2所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：所述纤维材料的联通孔隙率为60-95％，孔径为0.1-10mm。
4.根据权利要求1所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：所述填料层原料按重量份包括稻壳炭110份、橄榄叶90份、聚苯乙烯二乙烯苯树脂微球45份、乙二胺四乙酸10份、二硫代氨基甲酸盐8份、聚乙烯亚胺10份、戊二醛15份、黑荆树单宁8份、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)12份、马来酸酐10份、二烃基二硫代磷酸盐8份、聚天冬氨酸15份、2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖10份、聚乙烯亚胺基黄原酸钠4份、巯基乙酸4份、邻苯二甲酸二丁酯4份、聚环氧琥珀酸8份、磺代丁二酸二辛钠酯3份、交联剂2份、偶联剂2份。
5.根据权利要求1所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：所述聚苯乙烯-二乙烯苯微球孔径为110-130nm，比表面积200-600m2﹒g-1。
6.根据权利要求5所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：所述交联剂为二乙烯基苯、乙二醇甲基丙烯酸酯和乙二醇丙烯酸酯的混合物。
7.根据权利要求5所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：按重量比二乙烯基苯：乙二醇甲基丙烯酸酯和：乙二醇丙烯酸酯＝1：1:1。
8.根据权利要求7所述的用于处理工业废水的人工湿地，其特征在于：所述偶联剂为KH570。
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