[發(fā)明專利]廢水處理基質(zhì)和水體處理裝置與廢水處理方法及應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110021531.5
• 申請(qǐng)日: 2011-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN102485662A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王迎春;任天志;李少鵬;王立剛;田媛;李峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
• 主分類號(hào): C02F3/32
• 分類號(hào): C02F3/32;C02F9/14;C02F9/02;C02F1/00;C02F1/28
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢水處理基質(zhì)，一種水體處理裝置，一種廢水處理方法，以及所述廢水處理基質(zhì)、水體處理裝置和廢水處理方法在建造人工濕地中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

人類生產(chǎn)和生活過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，如何將廢水進(jìn)行凈化處理，減少其中各種污染物和懸浮物，改善水質(zhì)，維持自然水體的環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)平衡一直是環(huán)境科學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)。

用于水體處理與水質(zhì)凈化的方法和設(shè)備有很多種，人工濕地是最接近自然、沒有二次污染、規(guī)模可大可小的生態(tài)凈化方法，即利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重作用，包括沉淀、吸附、過濾、分解、離子交換、硝化和反硝化、微生物的代謝活動(dòng)與植物的生長(zhǎng)等過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。人工濕地的凈化效果受基質(zhì)種類、基質(zhì)內(nèi)部環(huán)境、水力負(fù)荷以及水力停留時(shí)間直接影響。盡管國內(nèi)外環(huán)保工作者都很關(guān)注人工濕地在廢水凈化方面的研究，但國外學(xué)者的工作關(guān)于人工濕地去除污染物分析方面的研究，一般應(yīng)用于分析結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，或者是在某一具體處理單元上所建立起來的，地域限制性很大(如氣候、水文條件等等)，限制條件較多而缺少實(shí)用性；我國的人工濕地基質(zhì)主要運(yùn)用土壤、砂和礫石，以及火山巖、陶粒和輕質(zhì)膨脹性粘土產(chǎn)品等，可以處理普通的生活污水，但對(duì)于高COD的養(yǎng)殖廢水，運(yùn)行一段時(shí)間后，處理效果明顯降低，而且有些基質(zhì)的造價(jià)比較高，頻繁更換基質(zhì)的運(yùn)行成本比更高，所以很缺乏效果顯著而運(yùn)行穩(wěn)定的成套基質(zhì)系統(tǒng)。

對(duì)于畜禽養(yǎng)殖廢水來說，其顯著特點(diǎn)是COD含量高，有毒物質(zhì)極少，污染物質(zhì)比較單一，所以非常適合應(yīng)用人工濕地凈化水體，選擇合適的基質(zhì)及其配比是實(shí)現(xiàn)凈化水體的關(guān)鍵所在。對(duì)于一個(gè)濕地系統(tǒng)來說，基質(zhì)為微生物的生長(zhǎng)創(chuàng)造了一個(gè)穩(wěn)定的生存環(huán)境和化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，所以合理的選用基質(zhì)對(duì)人工濕地來說變得尤為重要。目前對(duì)基質(zhì)的運(yùn)用一般只是在實(shí)驗(yàn)室對(duì)基質(zhì)吸附機(jī)理進(jìn)行研究，目標(biāo)水體一般都是配制的單一水體，而沒有正的運(yùn)用到實(shí)際養(yǎng)殖場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效去除水體中化學(xué)需氧量、總氮、總磷，降低廢水濁度的處理基質(zhì)。

本發(fā)明提供一種廢水處理基質(zhì)，其特征在于，所述基質(zhì)含有活性炭和爐渣，以所述基質(zhì)的總量為基準(zhǔn)，所述活性炭的含量為10-40重量％，所述爐渣的含量為60-90重量％，以爐渣的總量為基準(zhǔn)，所述爐渣含有15-70重量％的SiO₂、3-30重量％的Fe₂O₃、10-40重量％的Al₂O₃、0.5-45重量％的CaO、0.2-5重量％的MgO、0.1-5重量％的K₂O和8-35重量％的C。

本發(fā)明提供了一種水體處理裝置，其特征在于，該水體處理裝置包括兩端開口的不透水性殼體以及填充在該不透水性殼體內(nèi)的第一沙石層、廢水處理基質(zhì)和第二沙石層，所述廢水處理基質(zhì)位于第一沙石層和第二沙石層之間，且所述第一沙石層、廢水處理基質(zhì)和第二沙石層的厚度比為1∶3-50∶0.5-5；所述第一沙石層和第二沙石層均包括大石子層、小石子層和細(xì)沙層，所述第一沙石層和第二沙石層中的大石子層、小石子層和細(xì)沙層按照與廢水處理基質(zhì)的距離由遠(yuǎn)到近的順序依次分布；所述廢水處理基質(zhì)為本發(fā)明提供的上述廢水處理基質(zhì)。

本發(fā)明還提供了一種廢水處理方法，其特征在于，該方法包括使廢水依次通過上述的水體處理裝置的第一沙石層、廢水處理基質(zhì)和第二沙石層。

此外，本發(fā)明還提供了所述廢水處理基質(zhì)、水體處理裝置和廢水處理方法在建造人工濕地中的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的水體處理裝置對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理，相比于現(xiàn)有技術(shù)常用的火山巖和陶粒作為基質(zhì)的垂直流濕地，水體中的化學(xué)需氧量、濁度、總氮和總磷均有較為明顯的下降，尤其是對(duì)于化學(xué)需氧量和以銨態(tài)氮形式存在的氮元素的去除效果極為顯著，測(cè)試?yán)?利用實(shí)施例1中建造的使用本發(fā)明的廢水處理基質(zhì)的垂直流人工濕地模型來處理畜禽養(yǎng)殖廢水，其化學(xué)需氧量的最大去除率為93.2％，而測(cè)試對(duì)比例1和2中分別利用對(duì)比例1和2中建造的使用陶粒和火山巖的垂直流人工濕地模型來處理畜禽養(yǎng)殖廢水，其化學(xué)需氧量的最大去除率分別僅為53.5％和58.6％；用M1處理畜禽養(yǎng)殖廢水，其銨態(tài)氮的最大去除率為61.4％，測(cè)試對(duì)比例2中，銨態(tài)氮的最大去除率為28.7％，而測(cè)試對(duì)比例1中銨態(tài)氮的最大去除率則更低，僅為8.1％。

此外，通過本發(fā)明的測(cè)試?yán)?和測(cè)試對(duì)比例3-4可以看出，利用實(shí)施例1中建造的使用本發(fā)明的廢水處理基質(zhì)的垂直流人工濕地模型來處理畜禽養(yǎng)殖廢水有較強(qiáng)的、可持續(xù)的處理廢水，尤其是畜禽養(yǎng)殖廢水的能力。