CN203946954U - 一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统，属于禽畜养殖业废水处理技术领域。本实用新型通过先将畜禽养殖废水在配水箱混合均匀，然后通过进水管均匀进入到带有填料层的填料柱中，水力停留时间2h；待人工湿地填料柱吸附饱和，失去处理效果后，及时更换填料柱。本实用新型可有效去除禽畜养殖废水中的重金属Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺、Mn²⁺，操作简单，不消耗动力，大大节省了运行和维修费用，整个人工湿地污水处理系统可更加高效稳定的运行；占地面积小便于移动，更适用于土地资源紧张的发达地区；处理过的畜禽养殖废水可直接排放或进行二次利用。

Description

一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统

技术领域

本实用新型属于禽畜养殖业废水处理技术领域，具体涉及的是一种可高效去除畜禽养殖废水重金属Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺、Mn²⁺的技术。

背景技术

畜禽养殖业是我国农业的一大主导产业，每年废水的排放量超过100亿吨。畜禽养殖废水是一类高浓度的有机废水，含有多种污染物，已成为造成我国农业面源污染的主要原因之一。尤其，由于动物饲料中重金属的广泛添加导致废水中含有多种重金属Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺ 、Mn²⁺等，尽管总体浓度较低，但对环境生物和人类健康的潜在危害更大。因此，养殖废水中重金属的去除已成为养殖废水净化的当务之急。

人工湿地系统作为污水净化的后续深度处理单元，其填料选择与配料技术至关重要。国内外有关人工湿地处理污水方法的报道已经很多，如公开的专利“一种基于兼性生化—强化人工湿地的污水处理方法”(CN 101979348A)，该技术在人工湿地的基础上增加兼性生化器，不但增加投资和耗费，而且占地面积大；公开的专利“一种对污水进行深度处理的方法及人工湿地结构”(CN 102249496A)，该技术增加了其它处理结构，对人工湿地的结构进行布置，虽然其整体能够提高处理效果，但结构较为复杂、占地面积较大，不适用于土地紧缺的发达地区。另外还有很多关于人工湿地填料技术的报道，但一般占地面积大，不便于拆卸移动。由于不同行业废水的性状差别较大，且同一填料对不同污染物的去除效果也各异，目前尚未有针对畜禽养殖废水中重金属去除的湿地配料方法及系统的报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统，以使系统达到可拆卸，更换填料方便，便于移动运输，更适于人工湿地配料的应用场合。

为了解决以上技术问题，本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统，其特征在于：包括上端开口且底部位置设有出水口B的填料柱(5)，下部位置设有出水口A的配水箱(1)、置于填料柱(5)内底部的填料层、位于填料柱(5)下部位的出水阀(4)；

所述水管的一端接出水口A，另一端位于填料柱(5)上端的入口处，填料柱(5)与水水管之间为可拆卸；水管上在与出水口A接近的一端设有流量计(2)、在与填料柱(5)上端入口处接近的一端设有进水阀(3)。

所述填料层从上至下包括填料层A(5-1)、填料层B(5-2)和填料层C(5-3)；所述填料层A(5-1)、填料层B(5-2)和填料层C(5-3)的材料分别为天然沸石、稻壳炭、天然沸石，且体积比分别为1:2:1。

本实用新型具有有益效果。本实用新型系统将填料层置于填料柱内，当填料层不再具有吸附作用后，通过直接更换装有新的填料层的填料柱即可。在用于人工湿地配料时，能实现可移动，且便于安装、孔隙结构发达、堆密程度及透水性能良好，并且所使用填料比表面积大，吸附能力强，结构稳定，提高了系统污水的有效处理体积，污水的处理效果较好，特别是对重金属离子Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺、Mn²⁺有较好的吸附效果。另外，该系统操作简单，系统可拆卸，更换填料方便，占地面积小便于移动，不消耗动力，大大节省了运行和维修费用，使整个人工湿地污水处理系统更加高效稳定的运行。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图。

图中：1.配水箱，2.流量计，3.进水阀，4.出水阀，5.填料柱，5-1. 填料层A，5-2.填料层B，5-3.填料层C。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

以用于人工湿地配料为例。

本实用新型的具体工作过程如下：

将畜禽养殖废水A先在配水箱1中混合均匀；再通过进水阀3均匀进入到填料柱5的填料层中，停留至填料层吸附平衡；再经过充分净化后，打开出水阀4，排出。

采用的填料层A、填料层B和填料层C分别为10cm天然沸石、20cm稻壳炭和10cm天然沸石，成本低、易获取。天然沸石的平均比表面积为240 m²/g。天然沸石是一种架状构造的含水硅铝酸盐矿物，其晶体内部存在大量排列有序、大小相同、相互贯通的孔隙和通道，具有良好的吸附性能，是良好的吸附剂。

实施例一

某养殖场废水，pH 8.9，经原子吸收分光光度计测定Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺和Mn²⁺的浓度分别为4.6 mg/L、5.1 mg/L、4.1 mg/L和6.4mg/L。实验在室温下进行。先将畜禽养殖废水注入到配水箱1中，然后通过打开的进水阀3均匀进入到圆柱体填料柱5内部的填料层中，填料层从下至上分别为10cm天然沸石、20cm稻壳炭、10cm天然沸石；水力负荷为0.0723m/h，水力停留时间2h，处理后的废水经检测Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺、Mn²⁺的去除率分别为89.6%、86.5%、83.2%和76.8%。

填料柱距底部5cm处设置出水口，在圆柱体填料柱填料层上方布置进水管；填料层不种植植物。填料柱为有机玻璃制成，内径21cm、高65cm。

稻壳在隔绝氧气下经300℃燃烧后制备成稻壳炭，稻壳炭比表面积为148 m²/g；天然沸石粒径0.5mm。

实施例二

某沼气发电厂沼液废水，pH 8.0，经原子吸收分光光度计测定Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺浓度分别为1.9、4.8、1.5mg/L，Mn²⁺未检出。实验在室温下进行，先将废水注入到配水箱中，然后通过进水阀3均匀进入到填料柱填料层中如图1所示。水力负荷为0.0723m/h，水力停留时间2h。处理后的废水经检测Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺的去除率分别为85.6%、91.8%和76.1%。

填料柱距底部5cm处设置出水口，在圆柱体填料柱填料层上方布置进水管；填料层不种植植物。填料柱为有机玻璃制成，内径21cm、高65cm。

稻壳在隔绝氧气下450℃燃烧后制备成稻壳炭，稻壳炭比表面积为390m²/g；天然沸石粒径10.0mm，比表面积240 m²/g。

当填料柱中的填料层吸附饱和后，更换装有新的填料层的填料柱。

实施例三

某养殖场废水，pH 9.0，经原子吸收分光光度计测定Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺和Mn²⁺的浓度分别为5.2 mg/L、4.3 mg/L、4.6 mg/L和8.2 mg/L。实验在室温下进行。先将畜禽养殖废水注入到配水箱1中，然后通过打开的进水阀3均匀进入到圆柱体填料柱5内部的填料层中，填料层从下至上分别为10cm天然沸石、20cm稻壳炭、10cm天然沸石；水力负荷为0.0723m/h，水力停留时间2h，处理后的废水经检测Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺、 Mn²⁺的去除率分别为97.4%、95.2%、85.5%和88.7%。

填料柱距底部5cm处设置出水口，在圆柱体填料柱填料层上方布置进水管；填料层不种植植物。填料柱为有机玻璃制成，内径21cm、高65cm。

稻壳在隔绝氧气下经450℃燃烧后制备成稻壳炭，稻壳炭比表面积为390 m²/g；天然沸石粒径5mm。

当填料柱中的填料层吸附饱和后，更换装有新的填料层的填料柱5。

Claims (2)

1. 一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统，其特征在于：包括上端开口且底部位置设有出水口B的填料柱(5)，下部位置设有出水口A的配水箱(1)、置于填料柱(5)内底部的填料层、位于填料柱(5)下部位的出水阀(4)；

所述水管的一端接出水口A，另一端位于填料柱(5)上端的入口处，填料柱(5)与水水管之间为可拆卸；水管上在与出水口A接近的一端设有流量计(2)、在与填料柱(5)上端入口处接近的一端设有进水阀(3)。

2. 根据权利要求1所述的一种去除畜禽养殖废水中重金属的人工湿地系统，其特征在于：所述填料层从上至下包括填料层A(5-1)、填料层B(5-2)和填料层C(5-3)；所述填料层A(5-1)、填料层B(5-2)和填料层C(5-3)的材料分别为天然沸石、稻壳炭、天然沸石，且体积比分别为1:2:1。