[發明專利]一種以海蠣殼-廢磚塊-沸石為復合填料的人工濕地系統

無效

• 申請號: 201210068231.7
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN103304033A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 劉超翔;王振;朱葛夫
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及一種以海蠣殼-廢磚塊-沸石為復合填料的人工濕地污水處理系統。屬于水污染控制領域。

背景技術

人工濕地污水處理系統是20世紀70年代發展起來的一種污水處理技術，因具有處理效果好、建設和運行費用低、易于維護管理等優點而受到世界各國的普遍重視，成為近年來發展較快的一種污水處理新技術。人工濕地污水處理系統作為一種新型的污染水體生態修復技術，目前在各類污染水體（富營養化水體、垃圾滲濾液、畜禽養殖廢水、食品廢水等）治理中得到了廣泛應用。

人工濕地主要由填料、植物、微生物三部分組成。其中填料是人工濕地的重要組成部分，為濕地植物、微生物提供了生長環境，其自身也參與了污水凈化的物理化學過程，特別是對污水中磷素的去除發揮著重要作用。根據Liebig最小定律，磷素被視為是水體富營養化的主要誘導因素之一，所以人工濕地污水處理系統中填料的選擇，直接決定了系統的除磷效率，從而影響系統對污染水體的修復效果，因而具有十分重要的意義。

目前人工濕地填料多以傳統的土壤、砂、礫石等為主，但由于這些材料吸附性能較差，人工濕地在運行一段時間后，填料對磷的吸附逐漸達到飽和，其去除率開始下降。有時甚至出現填料中磷素解析的現象，進而影響整個人工濕地系統的持續穩定的處理效果。目前在實驗室和小試研究中，很多高效人工吸附填料如陶粒、改性沸石、活性炭等被用來替代傳統的人工濕地填料進行凈化實驗，并取得了較好的處理效果，但是由于這些填料的成本較高，很難在實際工程中進行大面積的推廣和應用。

海蠣殼與廢磚塊分別是中國東南沿海水產養殖與城市化建設的副產物。近年來，隨著福建沿海水產養殖場中海蠣“吊養”技術的推廣和市場需求的擴大，海蠣生產、加工能力和規模大幅度提高，海蠣生產加工產生、累積了大量的廢棄物-海蠣殼，成為福建沿海鄉村新的污染源之一，造成了很大的危害；同時，隨著中國城市化進程的加快，城市建設大規模開展，建筑垃圾（包括大量廢磚塊）排放量劇增，已占到城市垃圾總量的30%以上。絕大部分建筑垃圾未經任何處理便被運往郊外露天堆放或填埋，加劇了環境污染。由于上述兩種材料排放量大、有效利用率不高，而且傳統利用方式附加值也較低，所以急需開辟新的利用途徑。

因此，在實驗室條件下分別對上述2種材料和4種被廣泛應用的人工濕地填料進行了吸附性能比較試驗，研究發現6種填料吸磷能力依次為：海蠣殼＞廢磚塊＞火山巖＞膨脹蛭石＞沸石＞礫石，其中海蠣殼對磷素的理論飽和吸附量為32.20?g·kg^-1，遠遠大于其他材料，廢磚塊對磷素的理論飽和吸附量為0.60?g·kg^-1，也表現出較好的除磷能力，這主要是由于海蠣殼和廢磚塊中含有較高含量的鈣、鋁和鐵元素；而6種材料的氨氮吸附能力依次為：沸石＞海蠣殼＞廢磚塊＞火山巖＞膨脹蛭石＞礫石，其中沸石、海蠣殼和廢磚塊對氨氮的理論飽和吸附量分別為11.63?g·kg^-1、0.42?g·kg^-1和0.21?g·kg^-1，三者均具有較強的氨氮吸附能力。另外，分別對6種填料的物理化學性質及組成也進行了分析，研究發現海蠣殼、廢磚塊和沸石易于微生物生長附著，水力特性良好，是較適合的人工濕地構建填料。近年來，國外已開始將海蠣殼作為人工濕地填料進行污水處理研究，并取得了較好的研究成果。但是由于海蠣殼的堿性較強（pH=9-10），完全將海蠣殼作為人工濕地填料會導致系統出水pH值升高，而且會抑制濕地系統當中植物和微生物的生長。為克服這一缺陷，在人工濕地的構建過程中，海蠣殼、廢磚塊（pH=7-8）和沸石（pH=5-6）被創新性的進行混合填充，使復合填料易于微生物附著生長并同時具有較強的氮磷吸附能力，同時在人工濕地流態和濕地植物選擇上進行優化調整，這樣不但可以保證一個穩定的人工濕地生態系統和持續高效的凈化效果，還可以大大降低人工濕地的構建成本。

發明內容

本發明專利的目的在于提供一種低成本、低能耗、不易堵塞、脫氮除磷效率高、占地面積小、結構簡單、運行管理方便的以海蠣殼、廢磚塊和沸石為復合填料的人工濕地系統。