[發(fā)明專利]基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011624873.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112573799B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗;宋雨桐;付嘉峰;王文雷;王琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F11/15
• 分類號(hào): C02F11/15;C02F11/02;C02F11/04;C02F3/32;C02F3/34
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)，其特征在于所述濕地系統(tǒng)包括礦坑內(nèi)厭氧反應(yīng)系統(tǒng)、布泥系統(tǒng)、一級(jí)人工濕地系統(tǒng)、滲水系統(tǒng)、二級(jí)人工濕地系統(tǒng)、排水系統(tǒng)，其中：

所述礦坑內(nèi)厭氧反應(yīng)系統(tǒng)由污泥射流泵、污泥噴流管、石墨鐵陰極、石墨鐵陽極、太陽能電池和分壓電阻組成，污泥噴流管的一端連接污泥射流泵，另一端裸露在礦坑處，其下表面與礦坑頂部相切；石墨鐵陰極刷、石墨鐵陽極刷設(shè)置于礦坑內(nèi)部，太陽能電池的負(fù)極和正極通過導(dǎo)線分別與分壓電阻、石墨鐵陰極和石墨鐵陽極連接；

所述石墨鐵陰極由上石墨鐵陰極刷、下石墨鐵陰極刷、上分壓電阻、下分壓電阻組成，石墨鐵陽極由石墨鐵陽極刷組成，太陽能電池的負(fù)極通過導(dǎo)線分別與上分壓電阻和上石墨鐵陰極刷、下分壓電阻和下石墨鐵陰極刷連接，太陽能電池的正極通過導(dǎo)線與石墨鐵陽極刷連接，上石墨鐵陰極刷的電壓范圍在1.431V~1.631V，下石墨鐵陰極刷的電壓范圍在0.545V~0.745V；

所述布泥系統(tǒng)由污泥提升泵、進(jìn)泥管和一組平行穿孔布泥管組組成，污泥提升泵通過管路與礦坑底部連接，進(jìn)泥管的一端與污泥提升泵連接，進(jìn)泥管的另一端與平行穿孔布泥管組連接，平行穿孔布泥管組位于一級(jí)人工濕地系統(tǒng)的頂部；

所述一級(jí)人工濕地系統(tǒng)位于山體邊坡上方，由毛石滲透層、活性炭基質(zhì)層、模塊化基質(zhì)微電解單元、玻璃纖維布和太陽能電池組成，毛石滲透層、活性炭基質(zhì)層、模塊化基質(zhì)微電解單元從下往上依次設(shè)置，玻璃纖維布覆蓋在模塊化基質(zhì)微電解單元的表面，太陽能電池的負(fù)極和正極通過導(dǎo)線分別與模塊化基質(zhì)微電解單元的陰極和陽極相連；

所述滲水系統(tǒng)由穿孔滲濾管組和集水管組成，穿孔滲濾管組位于毛石滲透層的下方，集水管的一端與穿孔滲濾管組相連，集水管的另一端穿過一級(jí)人工濕地系統(tǒng)的墻體并與二級(jí)人工濕地系統(tǒng)相連；

所述二級(jí)人工濕地系統(tǒng)位于一級(jí)人工濕地系統(tǒng)后方，由二級(jí)人工濕地基質(zhì)層和濕地植物組成；

所述二級(jí)人工濕地基質(zhì)層從下往上依次由毛石層、陶粒基質(zhì)層、火山石基質(zhì)層組成，二級(jí)人工濕地植物為燈芯草，所述毛石層由亂毛石組成，陶粒基質(zhì)層由多孔陶粒組成，火山石基質(zhì)層由火山石組成；光合細(xì)菌包埋在火山石基質(zhì)層內(nèi)；硝化細(xì)菌、聚磷菌包埋在陶粒基質(zhì)層內(nèi)；

所述排水系統(tǒng)由排水蓄水槽、排水通孔和排水管組成，排水蓄水槽位于二級(jí)人工濕地的尾部，排水通孔位于二級(jí)人工濕地系統(tǒng)的墻體下部，排水管埋在二級(jí)人工濕地系統(tǒng)的墻體中，排水管的一端裸露在排水蓄水槽中，排水管的另一端裸露在外面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)，其特征在于所述上石墨鐵陰極刷、下石墨鐵陰極刷和石墨鐵陽極刷均由一組石墨鐵刷組成，每組石墨鐵刷由多根平行放置的石墨鐵刷組成，石墨鐵刷形狀為試管刷狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)，其特征在于所述穿孔布泥管組的管部上半部分打兩行孔，下半部分不打孔，孔的位置與豎直方向呈45°夾角；穿孔滲濾管組兩組平行穿孔滲濾管組組成，管部上半部分打兩行孔，下半部分不打孔，孔的位置與豎直方向呈30°夾角；集水管由兩根與穿孔滲濾管組相連的PVC管組成，集水管的下表面與二級(jí)人工濕地系統(tǒng)的頂部相切，兩根管等間距放置在同一高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)，其特征在于所述毛石滲透層由亂毛石組成，活性炭基質(zhì)層由活性炭顆粒組成，模塊化基質(zhì)微電解單元由模塊化基質(zhì)、微電解陰極、微電解陽極組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)，其特征在于所述模塊化基質(zhì)選用蛭石和鋼渣作為粗骨料，模塊化基質(zhì)的形狀為正三棱柱，選取矩形面為底面，左右兩個(gè)側(cè)面為微電解陰極和微電解陽極的覆蓋面，并位于活性炭基質(zhì)層的上方；微電解陰極和微電解陽極的電極材料由銅絲和改性活性炭纖維絲編織而成，電極形狀為正方形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地系統(tǒng)，其特征在于所述排水管的下表面與排水蓄水槽的底面相切。

7.一種利用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述濕地系統(tǒng)進(jìn)行基于礦山修復(fù)污泥干化組合濕地的處理方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一、二沉池的污泥在礦坑頂部通過污泥射流泵和污泥噴流管被噴流到礦坑內(nèi)，并沉積在礦坑內(nèi)部，高壓噴射的污泥經(jīng)過石墨鐵陰極、石墨鐵陽極，形成有力碰撞時(shí)污泥的絮體結(jié)構(gòu)、污泥內(nèi)生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞并釋放出間隙水、細(xì)胞內(nèi)含水，提高污泥中有機(jī)物含量，同時(shí)重金屬離子在石墨鐵陰極附近根據(jù)所施加的不同電解電位被還原并沉積在電極表面實(shí)現(xiàn)分離；

步驟二、沉積后的污泥通過污泥提升泵、進(jìn)泥管和穿孔布泥管向一級(jí)人工濕地系統(tǒng)均勻布泥；

步驟三、進(jìn)入到一級(jí)人工濕地系統(tǒng)的污泥通過模塊化基質(zhì)微電解單元、活性炭基質(zhì)層和毛石滲透層被干化處理，干化后的污泥由玻璃纖維布卷起并包埋種子裝進(jìn)生態(tài)袋中，用于礦山修復(fù)；

步驟四、通過穿孔滲濾管收集由一級(jí)人工濕地排放的滲濾液，并通過集水管將滲濾液排送到二級(jí)人工濕地系統(tǒng)；

步驟五、進(jìn)入到二級(jí)人工濕地系統(tǒng)的滲濾液通過二級(jí)人工濕地基質(zhì)層進(jìn)行物理吸附、降解，部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)換為硝酸鹽氮，部分降解磷；同時(shí)利用濕地植物為微生物提供營(yíng)養(yǎng)；

步驟六、凈化后的滲濾液被排水系統(tǒng)收集，在通過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)后可用于礦山修復(fù)植被灌溉。