[發(fā)明專利]一種利用含鈦高爐渣提升人工濕地處理污水性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410299190.1
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104045163A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉榮;葉飛;貢湘君;王睿;郭剛;徐悅清
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污水處理系統(tǒng)，具體地說是以含鈦高爐渣作為基質(zhì)和植物肥料的人工濕地系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人工濕地作為一種新型污水處理技術(shù)，建設(shè)成本低，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果好，近年來受到各國的普遍重視。人工濕地主要是由基質(zhì)床體、濕地植物以及水體三個部分組成。基質(zhì)是人工濕地最為重要的組成部分。它為微生物的生長提供附著表面，為植物的生長提供支撐載體，是人工濕地中絕大部分物理作用、化學(xué)作用以及生物作用的反應(yīng)場所。人工濕地中常用的基質(zhì)有砂、礫石、粉煤灰等，這些材料自身吸附性能較差，人工濕地在長時間運(yùn)行之后，基質(zhì)對磷的吸附很容易飽和，去除效率出現(xiàn)下降，有時甚至?xí)霈F(xiàn)磷脫附現(xiàn)象。目前，市面上也有一些高活性的基質(zhì)，如陶粒、改性沸石、活性炭等，但這些材料成本高，推廣困難。

含鈦高爐渣是煉鐵工業(yè)的副產(chǎn)物，每年排放量可達(dá)300~400萬噸。這些含鈦高爐渣若得不到妥善的處理和利用，勢必會造成極大資源的浪費(fèi)和嚴(yán)重環(huán)境的污染。目前，含鈦高爐渣主要是作為建材原料來加以利用。這種粗放式利用沒有充分利用含鈦高爐渣的有價元素（特別是Ti元素等），含鈦高爐渣的許多優(yōu)良特性也得不到充分發(fā)揮，未能物盡其用。而用含鈦高爐渣作為人工濕地基質(zhì)，其良好的吸附能力可以增強(qiáng)人工濕地的除磷能力；其所含的種類豐富的元素亦能促進(jìn)濕地植物的生長，增強(qiáng)濕地植物對N、P等元素的吸收，加強(qiáng)濕地硝化和反硝化能力，從而使?jié)竦孛摰啄芰μ岣撸挥绕涫怯煤伕郀t渣作為人工濕地基質(zhì)與現(xiàn)在已有的濕地技術(shù)相比，其最突出的不同是，由于含鈦高爐渣中含有的鈣鈦礦相在光照條件下有光催化作用，可以徹底降解去除水體中的眾多有機(jī)污染物（如抗生素等）；用含鈦高爐渣作為人工濕地基質(zhì)能充分利用鈦鐵礦資源，避免粗放式利用帶來的資源浪費(fèi)，為含鈦高爐渣的生態(tài)化利用開辟新途徑。

公開號CN?101514053?A的專利公開了一種以煉鋼廢渣作為基質(zhì)的富營養(yǎng)化水體人工濕地處理系統(tǒng)。該人工濕地處理系統(tǒng)基質(zhì)層的基質(zhì)材料采用鋼渣和干渣混合物，鋼渣和干渣體積比為4∶1～6∶1。

公開號CN?101851023?A的專利公開了一種采用焦粉-鋼渣作為復(fù)合填料、結(jié)構(gòu)簡單、管理方便、不易堵塞、脫氮除磷效果好的潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)。該人工濕地處理系統(tǒng)基質(zhì)層的基質(zhì)材料為焦粉和鋼渣的復(fù)合填料。

公開號CN?103395885?A的專利公開了一種用于農(nóng)村污水脫氮除磷的人工濕地組合基質(zhì)及其制備方法。該人工濕地組合基質(zhì)按重量百分比計，粗砂50%、礫石30%、木屑4%、煉鈦廢渣10%、煉鋼高爐渣3%、鋼渣3%。

公開號CN?1772650?A的專利公開了一種污水處理人工濕地基質(zhì)組合配方，包括各種水質(zhì)均需要的基礎(chǔ)性基質(zhì)及根據(jù)水質(zhì)不同可選擇的選擇性基質(zhì)，所述基礎(chǔ)性基質(zhì)為砂土混合料及碎石，所述選擇性基質(zhì)為沸石、石灰石、煤渣、鋼渣、高爐渣、碎石、陶粒、瓜子片及卵石中的一種或一種以上混合物。

上述公開的專利中，采用鋼渣作為人工濕地的基質(zhì)填料，都僅僅是利用了鋼渣的高吸附能力，加強(qiáng)人工濕地系統(tǒng)的除磷能力。而含鈦高爐渣不僅有很強(qiáng)吸附能力，且其所含元素種類豐富，對濕地植物的生長發(fā)育有良好的促進(jìn)作用；特別是含鈦高爐渣中豐富的鈣鈦礦相具有良好的光催化性能對水體中有機(jī)物（如抗生素等）具有良好的降解去除效果。目前，并未出現(xiàn)利用含鈦高爐渣的人工濕地系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于以含鈦高爐渣作為人工濕地的填料基質(zhì)，來提升人工濕地的性能，同時也能合理有效解決含鈦高爐渣堆積和粗放型利用帶來的有價資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種利用含鈦高爐渣提升人工濕地處理污水性能的方法，其人工濕地污水處理系統(tǒng)采用水平潛流人工濕地模式，系統(tǒng)包括土壤層、基質(zhì)層、濕地植物和布水系統(tǒng)，所述土壤層內(nèi)混有含鈦高爐渣粉末，且土壤層的表面嵌置有用于光催化的含鈦高爐渣碎塊；所述基質(zhì)層的材料為含鈦高爐渣；所述布水系統(tǒng)包括碎石布水區(qū)、碎石集水區(qū)和集水管，碎石布水區(qū)和碎石集水區(qū)分別設(shè)置在土壤層和基質(zhì)層的兩側(cè)，集水管設(shè)置在碎石集水區(qū)。

所述基質(zhì)層下方還設(shè)有粘土防滲層。

所述土壤層內(nèi)的含鈦高爐渣粉末是由含鈦高爐渣經(jīng)400℃的溫度煅燒30分鐘后，冷卻至室溫，球磨、破碎，篩分至200目所得。

進(jìn)一步地，所述基質(zhì)層所用含鈦高爐渣的粒徑為2cm。嵌置在土壤層表面的含鈦高爐渣塊碎塊的粒徑為2cm。