[發明專利]基于礦山修復污泥干化組合濕地系統

有效

• 申請號: 202011624873.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112573799B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 王麗;宋雨桐;付嘉峰;王文雷;王琳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F11/15
• 分類號: 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

本發明公開了一種基于礦山修復污泥干化組合濕地系統，所述濕地系統包括礦坑內厭氧反應系統、布泥系統、一級人工濕地系統、滲水系統、二級人工濕地系統、排水系統，其中：礦坑內厭氧反應系統由污泥射流泵、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，布泥系統由污泥提升泵、進泥管和一組平行穿孔布泥管組組成，一級人工濕地系統由毛石滲透層、活性炭基質層、模塊化基質微電解單元、玻璃纖維布和太陽能電池組成，滲水系統由穿孔滲濾管組和集水管組成，二級人工濕地系統由二級人工濕地基質層和濕地植物組成，排水系統由排水蓄水槽、排水通孔和排水管組成。本發明具有建造成本低、能耗低、生態化、景觀化、高效化、環保等優點。

技術領域

本發明屬于污泥干化和礦山修復處理領域，涉及一種基于礦山修復污泥干化組合濕地系統。

背景技術

目前我國污泥產量已經突破6000萬噸/年。污泥最重要的來源是城鎮污水處理廠，是污水處理過程中產生的初沉池污泥、剩余污泥及其混合物。污泥主要特點：有機質含量高，一般在60~80%，氮磷含量高TP（1~5%）、TN（2~8%），有些城鎮污泥還包含有重金屬；含水率高，含水率在99.2~99.8%，濃縮后的污泥含水率大于90%，流動性強。污泥的這些特性，導致污泥既是污染物也是一種可回收的資源，因此污泥的有效處置是國內外必須解決的重大環境問題。

礦產資源是國民經濟和社會發展的重要物質基礎，我國95%以上能源、80%以上工業原料、70%以上農業生產資料都來自于礦產資源。我國現有113108座礦山，采空區面積134.9萬公頃，破壞土地面積238.3萬公頃，占礦區面積47%。由于長期采礦作業將破壞礦區土壤結構和生態系統，導致水土流失加劇、土壤肥力下降，無法提供植物生長所需的生境，因此礦山修復是目前我國環境綜合治理的難點。

綜上所述，我們需要一種新技術將污泥處置與礦山修復相結合，為光禿的礦山提供有機質壤土，在實現污泥處置的同時，為生態修復提供條件。但公知的人工污泥干化濕地是基于濕地技術，充分利用太陽能和濕地基質吸附滲濾和植物吸收蒸騰利用實現污泥脫水的同時，凈化污泥中的污染物，實現污泥干化和污泥含水達標生態回用；同時經人工濕地干化處理后的污泥中仍存在部分的重金屬離子，其含量尚不能達到表1所示園林綠化用泥國家標準，重金屬離子可能通過食物鏈的富集作用，影響動植物和人類健康，在自然干化過程中重金屬離子也可能會隨地表水遷移或滲入地下水，污染礦區地下水環境，不利于礦區廢棄地的復墾和修復。因此，提高人工濕地干化污泥的效率，增強人工濕地對污泥中重金屬離子的去除能力，是優化污泥干化濕地進行礦山修復的重要途徑。

表1 GB/T23486-2009城鎮污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質污染物指標及限值

發明內容

本發明針對公知的人工濕地干化污泥效率低、穩定性差、重金屬離子處理能力不足等問題，提供了一種基于礦山修復污泥干化組合濕地系統。本發明利用電解、模塊化基質生物微電解、微生物降解、濕地基質過濾吸附過程，通過物理、化學、生物電化學等作用不僅可以提高濕地干化污泥的負荷，還可以實現對重金屬離子高效去除，干化后的污泥包埋種子用于礦山修復；同時構建污水處理系統，對干化污泥殘留的滲濾液進行脫氮除磷處理，實現污泥污水同步耦合凈化并用于植被灌溉，具有建造成本低、能耗低、生態化、景觀化、高效化、環保等優點，是人工濕地干化污泥用于礦山修復研究的新方向。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于礦山修復污泥干化組合濕地系統，包括礦坑內厭氧反應系統、布泥系統、一級人工濕地系統、滲水系統、二級人工濕地系統、排水系統，其中：

所述礦坑內厭氧反應系統由污泥射流泵、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噴流泵，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、石墨鐵陽極刷設置于礦坑內部，太陽能電池的負極和正極通過導線分別與分壓電阻、石墨鐵陰極和石墨鐵陽極連接；