[發(fā)明專利]一種用于去除養(yǎng)殖廢水中氮磷和抗生素的上升流人工濕地

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310290731.X
• 申請(qǐng)日: 2013-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104016484A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃栩;劉超翔;王振;李可
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): C02F3/32
• 分類號(hào): C02F3/32
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利設(shè)計(jì)一種用于去除養(yǎng)殖廢水中氮磷和抗生素的上升流人工濕地。屬于水污染控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，因?yàn)槌鞘谢瘞?lái)的市場(chǎng)需求日益擴(kuò)大，規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛。生豬養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展?jié)M足了人民生活需求和促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是養(yǎng)豬廢水的氮磷排放所帶來(lái)的水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題也越發(fā)嚴(yán)重。此外抗生素作為藥物和食品添加劑用于畜禽養(yǎng)殖的歷史悠久，并且使用劑量逐漸增大。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前約70%的抗生素被用于動(dòng)物養(yǎng)殖，且相當(dāng)部分抗生素?zé)o法被動(dòng)物組織吸收而排放到環(huán)境中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)萬(wàn)頭豬場(chǎng)每年向環(huán)境排泄的獸用抗生素約300-500?kg。抗生素的過(guò)度使用問(wèn)題逐漸引起重視，環(huán)境中的抗生素被視為一種污染物。抗生素濫用其危害不僅表現(xiàn)在環(huán)境中高濃度的抗生素殘留可能干擾人體的生理功能，還表現(xiàn)在會(huì)誘導(dǎo)動(dòng)物腸道細(xì)菌及其環(huán)境的細(xì)菌產(chǎn)生抗性進(jìn)而影響到藥物的治療效果。養(yǎng)殖廢水是動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)抗生素環(huán)境排放的重要方式。經(jīng)檢測(cè)，養(yǎng)殖廢水中四環(huán)素類抗生素的濃度發(fā)現(xiàn)達(dá)到20-100?μg?L^-1。抗生素的大量使用使得動(dòng)物養(yǎng)殖廢水的處理也變得更加復(fù)雜化。尋求一種能夠同時(shí)處理養(yǎng)殖廢水的傳統(tǒng)污染物氮磷和新型污染物抗生素的環(huán)境工程技術(shù)刻不容緩。

人工濕地作為一種生態(tài)處理技術(shù)已成功應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖廢水等水體的處理，其作用機(jī)理綜合了物理、化學(xué)和生物三重協(xié)同作用，表現(xiàn)為過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物代謝等多種途徑，能有效去除有機(jī)物、氮、磷、重金屬和病源微生物等，而且投資運(yùn)行成本低。在農(nóng)村土地不稀缺的情況下，人工濕地處理動(dòng)物養(yǎng)殖廢水功能全面且成本低下，擁有其他技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢(shì)。

目前，人工濕地在污水處理上的理論研究和技術(shù)儲(chǔ)備雖然逐年增加，但其設(shè)計(jì)理念和條件設(shè)定都主要針對(duì)傳統(tǒng)的污染物，比如氮、磷、COD等，針對(duì)動(dòng)物養(yǎng)殖廢水中抗生素的研究和設(shè)計(jì)很少。本發(fā)明專利采用海蠣殼和廢磚塊作為處理含抗生素廢水的填料主要是基于以廢治廢和降低成本的想法。海蠣殼是中國(guó)東南沿海包括福建的水產(chǎn)養(yǎng)殖主要的副產(chǎn)物，在廣大的沿海漁村視為廢棄物丟棄。中國(guó)城市化過(guò)程，大規(guī)模的城市建設(shè)，產(chǎn)生了大量廢磚塊等建筑垃圾，這些廢磚塊回收利用水平很低，造成了嚴(yán)重的環(huán)境困擾。已有研究發(fā)現(xiàn)，一些人工濕地填料比如沸石對(duì)抗生素具有很強(qiáng)的吸附能力。但目前尚未有用海蠣殼和廢磚塊作為處理含抗生素廢水的填料的理論研究和實(shí)踐。我們之所以沒(méi)有選擇下行流水力運(yùn)行方式主要有以下2個(gè)方面的考慮：1?我們前期的研究發(fā)現(xiàn)由于大部分抗生素具有一定的水溶性，下行流人工濕地中已經(jīng)吸附的抗生素易被新的進(jìn)水帶走，尤其在多雨的季節(jié)；2?下行流人工濕地水力停留時(shí)間較短，抗生素難以充分分解。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明專利目的在于提供一種新型的用于去除養(yǎng)殖廢水氮磷和抗生素復(fù)合污染的上升流人工濕地系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、能耗低、脫氮除磷效率高、抗生素脫除能力強(qiáng)和抗暴雨沖擊等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提出的人工濕地污水處理系統(tǒng)，屬于垂直流人工濕地模式，采用上升垂直流作為水力運(yùn)行方式，由人工濕地柱體裝置，混合填料層和濕地植物系統(tǒng)組成。濕地填料層位于人工濕地池體內(nèi)，填料層分為上下兩層，自上而下分別為：15?cm厚紅壤層（來(lái)自福建當(dāng)?shù)兀?5cm厚海蠣殼和廢磚塊混合填料層，二者的體積比近1:1，粒徑范圍10-30cm。在紅壤層種植耐污能力強(qiáng)且根系發(fā)達(dá)的濕地植物蘆葦，經(jīng)過(guò)1-2兩個(gè)月的生長(zhǎng)，植物根系會(huì)延伸至混合填料層，發(fā)達(dá)的根系以及根系泌氧有助于提高一些功能微生物的活性和氮磷的去除。人工濕地系統(tǒng)采用從底部進(jìn)水，水力傳輸方式為上升垂直流，污水先是經(jīng)過(guò)并充盈海蠣殼和廢磚塊的混合填料層，然后向上推流經(jīng)過(guò)紅壤層和濕地植物系統(tǒng)，由側(cè)邊的出水管（位于紅壤層之上）流出系統(tǒng)。由于采用上升流方式并且出水水位較高，避免了濕地系統(tǒng)內(nèi)部的水力死區(qū)，提高了水力停留時(shí)間，改善了脫氮效率和抗生素的去除效果，緩解了南方多降雨季節(jié)可能導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

本發(fā)明專利的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行