[發明專利]一種用于人工濕地除磷的模擬試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201910312152.8
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109942092B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 崔育倩;謝文霞;楊瑞霞;李慶浩;董敏;孫鑫哲
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34;C02F101/10
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 孫俊業

本發明涉及人工濕地污水處理技術領域，特別涉及一種用于人工濕地除磷的模擬試驗裝置及試驗方法。模擬試驗裝置包括污水配制裝置，靜態溶出裝置，動態試驗裝置，出水裝置，檢測裝置，還包括設置好參數后發送啟動信號至動態試驗裝置、出水裝置及污水配置裝置的控制器，當出水完成后所述控制器發送檢測污水中污染物含量的信號至檢測裝置。試驗方法，包括以下步驟(一)、準備試驗材料(二)、制備溶出溶液(三)、模擬污水及溶出溶液注入(四)、檢測數據處理與分析(五)結論與實際應用。本發明成本低廉，操作簡單，可模擬自然環境下磷的吸附率來快速得到該環境下所需的鈣離子最大溶出量以最終得知實際環境中基質所需量，能精準的獲得相關試驗數據。

技術領域

本發明涉及人工濕地污水處理技術領域，特別涉及一種用于人工濕地除磷的模擬試驗裝置及試驗方法。

背景技術

人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。

人工濕地（CWs）技術，因低成本、低能耗、污染物去除效率高、易于操作和維護以及高回收率等優點，而備受國內外研究學者關注。其中，基質在人工濕地系統中起著重要的作用，它不僅為植物生長和微生物附著提供了載體，也是污水中總磷（TP）去除的最大貢獻者。目前，常用基質有土壤、礫石、砂、蛭石、頁巖等天然材料；活性炭、輕集料和陶粒等人工材料。粉煤灰、煤渣和鋼渣等工業副產品，米糠、稻殼、植物鋸末、樹皮、花生殼、椰子殼、榛子殼和核桃殼等農業副產品。此外，水產養殖副產品也可作為有效的除磷基質?；|的選擇對人工濕地處理污染物極為重要，許多廢料和副產品都被證明可作為基質材料。

天然基質雖然有較好的通透性，但其凈化能力較弱且容易飽和。工業副產品因其含有大量Fe2+、Al3+、Ca2+和Mg2+等金屬離子，能與磷酸鹽反應生成沉淀以及物理吸附作用，除磷能力遠好于天然材料。研究表明，幾種常用工業副產品對磷的去除效果順序為：鋼渣煤渣爐渣。但也有研究認為煤渣比鋼渣更適合作為可替換的濕地基質材料。當pH較大時，磷的去除主要是由Ca2+與磷酸鹽形成不溶性的Ca–P化合物。牡蠣殼等水產養殖副產品，因含有大量Ca2+而受到關注。研究表明，牡蠣殼的除磷效率優于沸石和火山巖等基質。有研究將煤渣與牡蠣殼組合使用，能達到很好的COD和TP去除效果。但是怎么能快速的將試驗數據應用于實際環境中，同時，牡蠣殼與農業副產品同屬于生物質原料，自身攜帶較多有機物質，作為基質材料是否會對水體中COD的去除造成影響卻少有報道。

除基質性能外，水力停留時間（HRT）也是影響除磷效果的重要因素。HRT過短，反應不充分，不能達到很好的處理效果。延長HRT雖可以提高污染物的處理效率，但停留時間過長容易造成大量死水區，使得水質變差產生惡臭，那么水力停留時間為多久能達到最佳呢。

專利CN 108862597 A, 本發明公開了一種加熱恒溫式人工濕地污水處理系統，包括基質層和種植于基質層上的植被層，污水從基質層的一端導入，從另一端導出，所述基質層內設置有加熱裝置，所述加熱裝置用于加熱基質層內的污水至一定溫度范圍，以便于雜質分解。本發明在基質層內設置加熱裝置，保持基質層內的污水在一定的溫度范圍，有利于保持微生物的活性，加速對雜質的分解；并且可進一步設置振動裝置，通過振動而加速雜質的分解，同時避免雜質滯留，效果好，實用性強。專利CN 104230000 A，一種富營養化水體脫氮除磷處理的方法，采用動態水流，模擬自然濕地環境，在有光照的條件下，利用沉水植物與微生物的聯合作用，對富營養化水體進行連續脫氮除磷處理，從而將氮磷從水體中去除。本發明還提供一種動態流水處理裝置，依次由進水裝置、生物反應裝置和出水裝置連通而成，通過控制生物反應裝置的水流流量或流速，使生物反應裝置持續進出水，使生物反應裝置中的水流形成緩流，在底部鋪設填料，栽植沉水植物并在生物反應裝置中投入微生物，使微生物富集于靠近填料的位置處，使沉水植物和微生物聯合形成脫氮除磷體系。