[發(fā)明專利]一種高效除鉬垂直潛流人工濕地凈化裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010695734.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111807630A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 練建軍;陳波;賈勇;孟海玲;王恬娜;吳萌;徐黃歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14;C02F101/20
• 代理公司: 合肥順超知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 朱守鑫

本發(fā)明提供了一種高效除鉬垂直潛流人工濕地凈化裝置，包括進(jìn)水機(jī)構(gòu)、凈化區(qū)以及出水機(jī)構(gòu)，所述凈化區(qū)由上到下依次包括土壤層、復(fù)合基質(zhì)層、細(xì)沙層、承托層，所述復(fù)合基質(zhì)層為改性煤渣與黃鐵礦的組合基質(zhì)，所述土壤層種植有植物；所述凈化區(qū)上方設(shè)置有進(jìn)水機(jī)構(gòu)，所述凈化區(qū)底部設(shè)置有出水機(jī)構(gòu)。本發(fā)明中涉及到的復(fù)合基質(zhì)作為填料層組成成分之一，具有除鉬效率高、來(lái)源廣泛、廉價(jià)易得，制備簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明將吸附材料與人工濕地相結(jié)合，對(duì)重金屬鉬污水的去除效率高，人工濕地出水鉬濃度滿足我國(guó)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人工濕地污水生態(tài)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效除鉬垂直潛流人工濕地凈化裝置。

背景技術(shù)

鉬(Mo)是具有生物活性的過(guò)渡元素之一，也是動(dòng)植物必需的一種微量元素，適量的攝取有益于生命體的正常生理活動(dòng)。然而，一旦鉬攝入過(guò)量，將損害生物體健康，甚至導(dǎo)致生物體鉬中毒。我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目中鉬的質(zhì)量濃度限值都為0.07mg L^-1。正六價(jià)的鉬酸根離子(Mo(VI))在環(huán)境中相對(duì)穩(wěn)定，并且在大多數(shù)體系里容易被生物所攝取，因此當(dāng)水溶液中Mo(VI)濃度超過(guò)5ppm即對(duì)環(huán)境帶來(lái)危害。在工業(yè)應(yīng)用中，鉬作為肥料、催化劑、金屬合金和防銹劑的組成部分具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但由于鉬礦開(kāi)采技術(shù)相對(duì)落后，堿性鉬尾礦管理力度不夠，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外部分地區(qū)水體鉬污染相對(duì)嚴(yán)重。

目前，國(guó)內(nèi)處理鉬污水的方法主要有離子交換法、化學(xué)沉淀法、吸附法及人工濕地法等四種類型。離子交換法存在成本高及運(yùn)行維護(hù)困難的缺點(diǎn)，而化學(xué)沉淀法容易產(chǎn)生二次污染，吸附法雖然應(yīng)用廣泛，但不適用于鉬面源污染的處理要求。人工濕地是一種模仿自然濕地而構(gòu)建的水處理生態(tài)系統(tǒng)。由于該工藝具有建設(shè)運(yùn)行成本低、管理簡(jiǎn)便、凈化效果比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的重視。

人工濕地是一項(xiàng)污水處理生態(tài)工程技術(shù)，它是在自然濕地降解污水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。其中潛流濕地系統(tǒng)，即水在填料表面下滲流，可更充分利用填料表面及植物根系上的生物膜及其他各種作用來(lái)處理廢水，且衛(wèi)生條件好，因此被廣泛采用。人工濕地對(duì)重金屬去除主要依靠體系內(nèi)的基質(zhì)層，然而普通人工濕地基質(zhì)對(duì)鉬去除效率較低，因此開(kāi)發(fā)新型高效除鉬人工濕地基質(zhì)是研究的熱點(diǎn)之一。對(duì)除鉬基質(zhì)的研究國(guó)內(nèi)外主要集中在以下幾種：鐵礦石、土壤、螯合樹(shù)脂、殼聚糖以及活性炭。相關(guān)研究表明，表面積較大、富含鐵鋁氧化物的基質(zhì)對(duì)鉬去除較好。由于土壤除鉬效率極低，螯合樹(shù)脂、殼聚糖以及活性炭等材料的成本又較為昂貴，因此既含鐵鋁氧化物，又具有較大表面積的礦渣可能成為除鉬人工濕地基質(zhì)的合適材料。煤渣作為一種工業(yè)廢棄物具有較大比表面積，然而煤渣大多呈堿性，不利于水體鉬的去除，因此我們采用硫酸對(duì)其進(jìn)行了改性處理。同時(shí)，本研究的人工濕地基質(zhì)里還選取了地殼中含量較為豐富的黃鐵礦。由于黃鐵礦本身具有產(chǎn)酸作用，且富含的硫、鐵元素有利于水體鉬的去除。然而黃鐵礦本身比表面積較小，因此將其與表面積較大的改性煤渣組合作為人工濕地基質(zhì)可能會(huì)收到良好的除鉬效果。

關(guān)于人工濕地污水生態(tài)處理方法已有不少技術(shù)成果，如中國(guó)專利號(hào)CN105594642A，授權(quán)公告日2016年05月25日。該專利公開(kāi)了一份名為“一種基于池埂的多階表面流人工濕地生態(tài)共生系統(tǒng)與使用方法”的專利文件；中國(guó)專利號(hào)CN105600932A，授權(quán)公告日2016年05月25日。該專利公開(kāi)了一份名為“一種模塊化人工濕地污水處理裝置”的專利文件；中國(guó)專利號(hào)CN102642978A，授權(quán)公告日2012年08月22日。該專利公開(kāi)了一份名為“一種適用于污水分散處理的高效循環(huán)式垂直流人工濕地及設(shè)備”的專利文件；中國(guó)專利號(hào)CN105600934A，授權(quán)公告日2016年05月25日。該專利公開(kāi)了一份名為“一種新型人工濕地”的專利文件。這些濕地系統(tǒng)對(duì)于特定污染物都收到了較好的去除效果，然而濕地結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)成本相對(duì)較高。