CN215249881U - 一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，自下而上依次包括蓄水基层、砖再生骨料层、砖混再生骨料层，所述砖再生骨料层和砖混再生骨料层的厚度和不小于1000mm，所述砖再生骨料层与砖混再生骨料层的厚度比值为0.5‑1.5；所述砖再生骨料层直接由建筑废弃砖加工粉碎后制得且不经过清洗处理，其粒径为8‑16mm；所述砖混再生骨料层由建筑废弃砖混料加工粉碎后制得，其粒径为8‑16mm。本实用新型将建筑废弃物中的混凝土和砖制成再生骨料，用其作为人工湿地的填料结构层，充分利用混凝土、砖再生骨料过滤性能好、吸附能力强的特点，有效降低污水中的含氮总量，降低人工湿地的建设和维护费用，实现以废治废。
Description
技术领域
本实用新型涉及人工湿地填料技术领域，具体涉及一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构。
背景技术
在城市快速发展过程中，由于工农业生产的快速发展及人口的不断增加，导致所需要排出的废水量不断增加，再加之监管方面的不完善，所以导致大量废水未经处理即排人河道当中，使河道内的水质受到严重的污染，不仅影响了城市的生态环境，同时也使城市的形象受到较大的影响。近几年来，我国各地方都在加大了对城市水体治理的力度。水环境的治理主要分为两个方面，一是通过建设人工湿地、生态公园等水环境设施，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理，另一种是对城市黑臭水体进行综合治理。不管是人工湿地循环治理还是黑臭水体治理的机理都离不开吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化几个过程，使用填料进行水处理是常用的方法之一。填料法用作水处理工程主要发挥两方面的作用，一是作为微生物的介质作用，一是填料本身的过滤作用。而对于污水处理，主要是依靠微生物的作用，填料粗糙的表面作为微生物生长的介质，通常比表面积越大，越有利于微生物的增长。
用填料进行水处理，常用的填料种类包括石灰石碎石、沸石、陶粒、火山岩等，其中石灰石碎石比表面积相对较小，沸石、陶粒、火山岩都有这较大的比表面积。前述几种填料多为自然填料，受限于自然填料的开采、加工、运输成本以及水处理用量大的原因，无法大规模采用自然填料进行人工湿地等水环境设施的建设。
建筑垃圾再生骨料具有丰富的多孔结构，相比于价格较高的自然填料，再生骨料价格低廉、拥有丰富的孔隙结构、孔隙率高、比表面积大、富含铁、铝元素及火山灰组分，这些优点使其在水处理领域具有应用潜力。据统计我国每年建筑废弃物总量可达约15.5亿立方米至24亿立方米，并且每年以大于10％的增速持续增长。现阶段我国绝大部分的建筑废弃物未经处理而直接运往郊外露天堆放或填埋，堆积一万吨建筑垃圾约需占用670-1340平方米的土地。填埋式建筑废弃物的处置方式不但长期占用大量的宝贵耕地，而且还耗用了大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，在清运过程中产生的遗撒和灰飞扬尘严重影响了市容环境。建筑垃圾再生骨料成分主要为废红砖、废混凝土，废红砖主要为高温烧结成型，内部结构疏松，孔隙率高，比表面积大，废混凝土作为二次成型材料，同样具有孔隙率大特点。将建筑垃圾再生骨料用于湿地系统，不仅降低了湿地填料成本，也为建筑垃圾资源化开拓了一个新方向。但建筑垃圾再生骨料在成分、孔隙率、强度上面和传统自然填料还是存在一些区别，目前缺乏对于建筑垃圾再生骨料具体应用方式、工程规模化应用复配方案和实际工程项目污染物控制效能的探讨和研究。有鉴于此，本实用新型提供了一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构。
实用新型内容
本实用新型意在提供一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，以解决现有技术中存在的不足，本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其改进之处在于：自下而上依次包括蓄水基层、砖再生骨料层、砖混再生骨料层，所述砖再生骨料层和砖混再生骨料层的厚度和不小于1000mm，所述砖再生骨料层与砖混再生骨料层的厚度比值为0.5-1.5；所述砖再生骨料层直接由建筑废弃砖加工粉碎后制得且不经过清洗处理，其粒径为8-16mm；所述砖混再生骨料层由建筑废弃砖混料加工粉碎后制得，其粒径为8-16mm。
优选的，所述蓄水基层的厚度为100-300mm。
优选的，所述砖再生骨料层的压碎值不大于30％，粒径小于8mm的砖再生骨料不超过2.3％，粒径大于16mm的砖再生骨料不超过0.25％。
优选的，所述砖再生骨料层的空隙率为45-55％，比表面积为2.0-3.5× 104cm2/g。
优选的，所述砖再生骨料层的表观密度为1.5-2.5g/cm3，堆积密度为0.7- 1.5g/cm3。
优选的，所述砖再生骨料层的吸水率不小于25％。
优选的，所述砖再生骨料层中的含泥量为0.19-0.57％。
本实用新型利用砖再生骨料层和砖混再生骨料层能够较好地降低水中的含氮总量，其主要原因在于，一是不经过清洗的砖再生骨料层中的骨料颗粒上附着的粘土能够较好地吸附各种氮元素离子；二是砖再生骨料层和砖混再生骨料层的空隙率大，吸附作用明显；三是砖再生骨料层和砖混再生骨料层的多孔结构，为微生物提供了更多的生长位点，有利于生物脱氮作用的发挥。
本实用新型将建筑废弃物中的混凝土和砖制成再生骨料，用其作为人工湿地的填料结构层，充分利用混凝土、砖再生骨料过滤性能好、吸附能力强的特点，有效降低污水中的含氮总量，降低人工湿地的建设和维护费用，实现以废治废。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图中的附图标记依次为：1、蓄水基层，2、砖再生骨料层，3、砖混再生骨料层，4、水面。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
实施例1：
一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其改进之处在于：自下而上依次包括蓄水基层1、砖再生骨料层2、砖混再生骨料层3，所述砖再生骨料层2和砖混再生骨料层3的厚度和不小于1000mm，所述砖再生骨料层2与砖混再生骨料层3的厚度比值为0.5-1.5；所述砖再生骨料层2直接由建筑废弃砖加工粉碎后制得且不经过清洗处理，其粒径为8-16mm；所述砖混再生骨料层3由建筑废弃砖混料加工粉碎后制得，其粒径为8-16mm。
本实施例中，所述建筑废弃砖混料，是指将建筑废弃砖和建筑废弃混凝土按照1：1进行混合的物料。
将本实施例进行含氮总量净化测试，在第4-38天，进水水质为劣V类，含氮总量的平均进水浓度为14.57mg/L，出水中含氮总量的浓度为11.52mg/L；对比试验中，陶粒、石灰石、火山岩的出水中含氮总量的浓度分别为12.54mg/L、 12.96mg/L、12.25mg/L。在第39-55天，进水水质为一级B，含氮总量平均进水浓度为18.52mg/L，出水中含氮总量的浓度为10.06mg/L；对比试验中，陶粒、石灰石、火山岩的出水中含氮总量的浓度分别为12.99mg/L、14.56mg/L、 11.30mg/L。由此可见，本实施例能够较好地降低水中的含氮总量。
本实施例能够有效降低水中含氮总量的原因在于：一是不经过清洗的砖再生骨料层中的骨料颗粒上附着的粘土能够较好地吸附各种氮元素离子；二是砖再生骨料层和砖混再生骨料层的空隙率大，吸附作用明显；三是砖再生骨料层和砖混再生骨料层的多孔结构，为微生物提供了更多的生长位点，有利于生物脱氮作用的发挥。
此外，在对比实验中还发现，单独的砖再生骨料层，在含氮总量低浓度的进水条件下，去除水中的含氮总量的效果最好，这是因为不经过清洗的砖再生骨料层中的骨料颗粒上附着的粘土能够较好地吸附各种氮元素离子。但在含氮总量高浓度的进水条件下长期运行后，其去除效果变差，这是因为随着吸附、沉淀、微生物作用的进行，导致粘土空隙被堵塞。而在对比实验中还发现，砖混再生骨料层在高浓度含氮总量进水条件下长期运行后，出水中含氮总量的浓度为10.17mg/L，这表明高浓度进水条件下长期运行后建筑废弃砖与混凝土骨料的混合使用效果更佳。因此，本实施例中在砖再生骨料层上再设置一层砖混再生骨料层，从而实现了本实施例在第39-55天，进水水质为一级B，含氮总量平均进水浓度为18.52mg/L，出水中含氮总量的浓度为10.06mg/L的去除效果。
本实施例使用时，依次铺设蓄水基层1、砖再生骨料层2、砖混再生骨料层3从而形成人工湿地结构，砖混再生骨料层3上方为水面4，水向下渗透的过程中，砖再生骨料层2、砖混再生骨料层3开始净化、吸附，从而降低水中的含氮总量。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述蓄水基层1的厚度为100-300mm。
进一步的，所述砖再生骨料层2的压碎值不大于30％，粒径小于8mm的砖再生骨料不超过2.3％，粒径大于16mm的砖再生骨料不超过0.25％。
进一步的，所述砖再生骨料层2的空隙率为45-55％，比表面积为2.0-3.5 ×104cm2/g。
进一步的，所述砖再生骨料层2的表观密度为1.5-2.5g/cm3，堆积密度为 0.7-1.5g/cm3。
进一步的，所述砖再生骨料层2的吸水率不小于25％。
进一步的，所述砖再生骨料层2中的含泥量为0.19-0.57％。
应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请所述的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其特征在于：自下而上依次包括蓄水基层(1)、砖再生骨料层(2)、砖混再生骨料层(3)，所述砖再生骨料层(2)和砖混再生骨料层(3)的厚度和不小于1000mm，所述砖再生骨料层(2)与砖混再生骨料层(3)的厚度比值为0.5-1.5；所述砖再生骨料层(2)直接由建筑废弃砖加工粉碎后制得且不经过清洗处理，其粒径为8-16mm；所述砖混再生骨料层(3)由建筑废弃砖混料加工粉碎后制得，其粒径为8-16mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其特征在于：所述蓄水基层(1)的厚度为100-300mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其特征在于：所述砖再生骨料层(2)的空隙率为45-55％，比表面积为2.0-3.5×104cm2/g。
4.根据权利要求1所述的一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其特征在于：所述砖再生骨料层(2)的表观密度为1.5-2.5g/cm3，堆积密度为0.7-1.5g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种用于降低含氮总量的人工湿地填料结构，其特征在于：所述砖再生骨料层(2)的吸水率不小于25％。
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Address after: 1701-1728, 17th floor, block a, building 1, courtyard 10, Xueqing Road, Haidian District, Beijing 100085 (Dongsheng area) Patentee after: Beijing Construction Engineering Resource Recycling Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 100089 1701-1728, 17th floor, block a, building 1, yard 10, Xueqing Road, Haidian District, Beijing Patentee before: BCEG RESOURCES RECYCLING Co.,Ltd. Country or region before: China |