[發明專利]一種人工濕地表層基質的制備方法

有效

• 申請號: 201210391611.4
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102849856A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 吳振斌;賀鋒;張義;夏世斌;徐棟;周巧紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院水生生物研究所
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域,特別是涉及一種高效人工濕地表層基質的制備方法。可廣泛應用于各類型人工濕地污水處理。

背景技術

基質又稱濾料或填料，是人工濕地的重要組成部分，是濕地植物和微生物賴以生存的基礎，基質一方面為植物和微生物提供生長介質，同時能夠通過過濾、吸附和沉淀等作用直接去除污染物。目前，應用最廣泛的表層基質主要包括土壤、砂、礫石以及小粒徑的沸石、石灰石、頁巖、陶瓷等。在人工濕地污水處理系統中，基質截留、吸附污水中污染物時會達到飽和，一旦達到飽和就失去了去污的作用，可能還會向水中釋放一定的污染物，大大縮短了濕地的運行周期，限制了濕地的運行壽命。如何延長基質的飽和時間，提高基質的吸附容量，使基質能夠在較高污染負荷下持續有效的去除污染物，是人工濕地技術推廣應用亟須解決的問題之一。

光催化技術是一種在環境領域有著重要應用前景的綠色高新技術，已在環保領域引起廣泛的關注，并已成功應用于各種有機污染物降解研究，但迄今尚無將光催化劑作為表層基質材料應用到人工濕地污水處理系統中的研究報道。

鎂渣是利用白云巖冶煉金屬鎂產生的工業廢渣，在我國大量堆存，不僅占用土地，更嚴重的是污染環境，破壞生態平衡。以鎂渣為主要原料制備的多孔陶瓷濾料具有較大的顆粒間孔隙率和巨大的比表面積，具有良好的工藝性能，具有耐腐蝕、抗氧化、無毒性、硬度高等性能，使用壽命長等優點。負載光催化劑薄膜于多孔陶瓷濾球表面后，將其作為表層基質材料應用到人工濕地污水處理系統中，不僅可提高基質材料的吸附性能和使用壽命，同時通過光催化作用可高效降解污染物，更充分發揮表層基質的作用，并在一定程度上延長表層基質的污染物吸附飽和時間，進一步提高人工濕地污水處理效率。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種高效人工濕地表層基質的制備方法，方法易行，操作簡便，在污水處理過程中通過吸附和光催化降解作用更充分發揮表層基質的作用，可在一定程度上延長表層基質的污染物吸附飽和時間，進一步提高人工濕地污水處理效率。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種人工濕地表層基質的制備方法，它包括如下步驟：

1）選擇以工業廢渣制備的多孔環保陶瓷濾球為基質原料，陶瓷濾球粒徑為2-5mm；

2）將陶瓷濾球置于稀酸溶液中浸泡22-30h后，用清水洗至中性，即沖洗陶瓷濾球后的溶液pH為6.5-7.5；

3）負載納米半導體光催化劑薄膜于陶瓷濾球表面，制備成光催化環保濾球，光催化濾球表面和斷面的SEM掃描；

4）將一定厚度（2-5cm）的環保濾球作為表層基質材料應用于人工濕地污水處理系統，該裝置(系統)采用內徑25cm的PCV管，高度為100cm，基質由上至下依次為光催化濾球（粒徑為2-5mm）、沸石（粒徑為5-8mm）、無煙煤（粒徑為10-15mm）和碎石（粒徑為15-25mm），沸石、無煙煤和碎石的填充高度各為28-32cm，基質總填充高度為92cm；

5）在陰雨天和濕地植物生長茂盛區域可通過外加光源進行間歇照射1-4小時。

所述的環保陶瓷濾球為以鎂工業廢渣為主原料，廢物資源化利用制備的鎂渣多孔陶瓷濾球；

所述的納米半導體光催化劑為氧化物半導體、硫化物半導體、摻雜氧化物半導體、摻雜硫化物半導體中的任意一種或任意二種至四種的混合，任意二種至四種混合時為任意配比；

所述的外加光源是高壓汞燈、高壓鈉燈、熒光中的任意一種或任意二種至三種的混合光源。

本發明的有益效果是：

1、制備方法簡單，操作簡便，處理效果好；

2、廢物資源化利用，基質原料為資源化利用鎂渣等固體廢物制備的鎂渣環保陶瓷濾球，成本低廉，具有廣闊的應用前景；

3、負載于陶瓷濾球表面的納米半導體光催化劑薄膜，具有催化活性良好，性能穩定，不易脫落，可重復使用等優點。

4、在污水處理過程中通過吸附和光催化降解作用可以更充分發揮表層基質的作用，在一定程度上延長表層基質的污染物吸附飽和時間，進一步提高人工濕地污水處理效率。

附圖說明

圖1A為一種實施例1所得光催化環保陶瓷濾球表面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。

由圖1A可以看出陶瓷濾球表面的納米光催化劑薄膜分布均勻，成膜致密。

圖1B為一種實施例1所得光催化環保陶瓷濾球斷面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。

由圖1B可以看出光催化劑薄膜層牢固地負載于粗糙多孔的陶瓷濾球表面。

具體實施方式