一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法及其裝置，廢水自進(jìn)水口進(jìn)入潛流式人工濕地，依次經(jīng)過若干活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，處理后的水自出水口排出。活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)填充的填料均為固化的載鋯沸石成品；活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)呈交替布置，且人工濕地中水流的方向?yàn)樽韵露贤ㄟ^活動(dòng)填料區(qū)、自上而下通過固定填料區(qū)。固定填料區(qū)頂部種植蘆葦，活動(dòng)填料區(qū)下部設(shè)置吸附飽和填料出口。本發(fā)明通過沸石載鋯可大大提高人工濕地填料對(duì)水中磷的去除效果；通過設(shè)置活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)，方便填料的裝卸，同時(shí)避免填料更換時(shí)對(duì)人工濕地系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的破壞，提高潛流式人工濕地的對(duì)磷的效果，避免填料更換對(duì)人工濕地植物系統(tǒng)的破壞。
【專利說明】一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法及其裝置。【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，人工濕地根據(jù)處理污染物的不同而填有不同的填料，種植不同種類的凈化植物，通過填料、植物和微生物的物理、化學(xué)和生物作用共同完成對(duì)污水的凈化。
[0003]人工濕地系統(tǒng)中填料提供給了微生物附著的載體，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的植物起到固定的作用，是該系統(tǒng)中核心之一；同時(shí)填料對(duì)于吸附污水中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起到重要的作用。常用的人工濕地填料有礫石、沸石、鋼渣、石灰石、礦渣等，其中沸石內(nèi)部充滿細(xì)微的孔穴和通道，具有很好的吸附性，對(duì)磷有較好的吸附能力。天然沸石具有較高的水含量和硅鋁比，同時(shí)含有雜質(zhì)顆粒，使其離子交換容量偏低，限制了其開發(fā)利用。而人工合成分子篩雖然純度高，但成本也高。因此，通過對(duì)天然沸石進(jìn)行改性處理，在得到高性能吸附材料的同時(shí)，也節(jié)約了投資。
[0004]此外，人工濕地中的填料在處理含磷廢水時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間的吸附，就會(huì)出現(xiàn)填料吸附飽和的現(xiàn)象，需要更換填料，目前的人工濕地系統(tǒng)中填料的更換均采用整體更換的形式，這樣會(huì)破壞人工濕地系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低人工濕地對(duì)水中污染物的去除效果，因此，亟待改變?nèi)斯竦氐奶盍细鼡Q形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法及其裝置，從而提高人工濕地系統(tǒng)對(duì)磷的去除效果。
[0006]本發(fā)明提出的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，具體步驟如下:
(1)填料預(yù)處理:將粉碎的沸石分散于蒸餾水中，用0.3-0.8 mol/L的鹽酸溶液浸泡，先將其放在磁力攪拌器上進(jìn)行強(qiáng)力攪拌1-4小時(shí)，靜置12-36小時(shí)后進(jìn)行固液分離；然后將沸石放在烘箱內(nèi)烘干備用；
(2)鋯負(fù)載:將預(yù)處理的沸石以固液比1:15-1:5的比例加入到10-30g/L的氧氯化鋯溶液，然后放在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌6-18小時(shí)后固液分離，然后將沸石放在烘箱內(nèi)烘干;
(3)填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度為300-800°C，焙燒時(shí)間為1-3小時(shí)，焙燒過程中通入氮?dú)?，氮?dú)馔ㄈ肓繛?0-80ml/min，即可得載鋯沸石成品；
(4)將固化的載鋯沸石成品作為填料，按照粒徑分布填布在潛流人工濕地中；
(5)含磷廢水自潛流人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水得到凈化；
(6)待填料吸附飽和后從吸附飽和填料出口卸下部分吸附飽和的填料，從活動(dòng)填料區(qū)上部加入新填料。
[0007]本發(fā)明中，填料預(yù)處理前需將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，研磨后的粒徑控制在5-50目，優(yōu)選20目。
[0008]本發(fā)明中，步驟(1)中所述鹽酸溶液的濃度為0.5-0.6 mol/L，鹽酸溶液優(yōu)選0.5mol/L。
[0009]本發(fā)明中，步驟(1)中所述沸石在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)，優(yōu)選2小時(shí)；靜置時(shí)間為22-26小時(shí)，優(yōu)選24小時(shí)；沸石在烘箱內(nèi)烘干的溫度為100-110 °C，優(yōu)選 105 0C ο
[0010]本發(fā)明中，步驟(2)中需將預(yù)處理的沸石以固液比1:12-1:9的比例加入，優(yōu)選1:10的比例，氧氯化鋯溶液的濃度為15-25g/L，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌的時(shí)間為10-14小時(shí)，優(yōu)選12小時(shí)；沸石在烘箱內(nèi)烘干的溫度控制在100-110°C，優(yōu)選105°C。
[0011]本發(fā)明中，步驟(3)中所述焙燒溫度為450_550°C，優(yōu)選500°C，焙燒時(shí)間為
1.5-2.5小時(shí)，優(yōu)選2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)?，氮?dú)馔ㄈ肓繛?5-55ml/min，優(yōu)選50ml/min。[0012]本發(fā)明中的一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的裝置，包括活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)和潛流人工濕地，潛流人工濕地通過隔板分隔成若干活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)，活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)呈交替布置，且人工濕地中水流的方向?yàn)樽韵露贤ㄟ^活動(dòng)填料區(qū)、自上而下通過固定填料區(qū)；潛流人工濕地一側(cè)下部設(shè)有進(jìn)水口，另一側(cè)上部設(shè)有出水口 ；活動(dòng)填料區(qū)下部設(shè)置吸附飽和填料出口 ；固定填料區(qū)頂部種植蘆葦?shù)葷竦刂参铮换顒?dòng)填料區(qū)和填料區(qū)內(nèi)填充的填料均為載鋯沸石成品。
[0013]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
1、本發(fā)明通過沸石載鋯可大大提高人工濕地填料對(duì)水中磷的去除效果；
2、本發(fā)明通過設(shè)置活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)，方便填料的裝卸，同時(shí)避免填料更換時(shí)對(duì)人工濕地系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的破壞，提高潛流式人工濕地的對(duì)磷的效果，避免填料更換對(duì)人工濕地植物系統(tǒng)的破壞；
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造安裝方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明廢水處理工藝流程示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)號(hào):1進(jìn)水口、2出水口、3活動(dòng)填料區(qū)、4固定填料區(qū)、5潛流人工濕地、6吸附飽和填料出口、7隔板、8新填料進(jìn)料口、9植物種植區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0018]實(shí)施例1:參見圖1、圖2，廢水自進(jìn)水口 I進(jìn)入潛流人工濕地5，依次經(jīng)過若干組活動(dòng)填料區(qū)3、固定填料區(qū)4，處理后的水自出水口 2排出。所述活動(dòng)填料區(qū)3和固定填料區(qū)4填充的填料均為上述固化的載鋯沸石成品；活動(dòng)填料區(qū)3和固定填料區(qū)4呈交替布置，且人工濕地中水流的方向?yàn)樽韵露贤ㄟ^活動(dòng)填料區(qū)3、自上而下通過固定填料區(qū)4;活動(dòng)填料區(qū)3和固定填料區(qū)4之間設(shè)置隔板7。上述的固定填料區(qū)4頂部種植蘆葦，活動(dòng)填料區(qū)3下部設(shè)置吸附飽和填料出口 6。待填料吸附達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)，先將吸附飽和的填料自填料出口 6卸出，再將上述固化的載鋯沸石成品自新填料進(jìn)料口 8加入。固定填料區(qū)4頂部的植物種植區(qū)9種植蘆葦?shù)葷竦刂参铩?br> [0019]實(shí)施例1:將未經(jīng)處理的沸石填布在人工濕地床層中；初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率為63%。
[0020]實(shí)施例2:① 填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑20目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度500°C，焙燒時(shí)間2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到98%以上。
[0021]實(shí)施例3:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑30目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度500°C，焙燒時(shí)間2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到99%以上。
[0022]實(shí)施例4:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑40目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度500°C，焙燒時(shí)間2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到99%以上。
[0023]實(shí)施例5:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑20目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度400°C，焙燒時(shí)間2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到98%以上。
[0024]實(shí)施例6:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑30目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度600°C，焙燒時(shí)間2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到99%以上。
[0025]實(shí)施例7:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑40目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度700°C，焙燒時(shí)間2小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到99%以上。
[0026]實(shí)施例8:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑40目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度500°C，焙燒時(shí)間3小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到99%以上。
[0027]實(shí)施例9:①填料預(yù)處理:將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，粉碎后的粒徑20目，研磨后的沸石采用0.5 mol/L的鹽酸溶液浸泡，然后在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間2小時(shí)，靜置24小時(shí)后，在105°C下烘箱烘干。②鋯負(fù)載:再將預(yù)處理的沸石以固液比1:10的比例加入到20g/L的氧氯化鋯溶液中，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌12小時(shí)，然后在烘箱內(nèi)105°C條件下烘干。③填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度500°C，焙燒時(shí)間3小時(shí)；焙燒時(shí)通入氮?dú)饬繛?0ml/min。④將上述固化的載鋯沸石成品，填布在人工濕地床層中初始濃度為20mg/L的含磷廢水自人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水中磷的去除率達(dá)到98%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)填料預(yù)處理:將粉碎的沸石分散于蒸餾水中，用0.3-0.8 mol/L的鹽酸溶液浸泡，先將其放在磁力攪拌器上進(jìn)行強(qiáng)力攪拌1-4小時(shí)，靜置12-36小時(shí)后進(jìn)行固液分離；然后將沸石放在烘箱內(nèi)烘干備用； (2)鋯負(fù)載:將預(yù)處理的沸石以固液比1:15-1:5的比例加入到10-30g/L的氧氯化鋯溶液，然后放在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌6-18小時(shí)后固液分離，然后將沸石放在烘箱內(nèi)烘干; (3)填料固化:將負(fù)載鋯后的沸石烘干后置于管式爐中焙燒，焙燒溫度為300-800°C，焙燒時(shí)間為1-3小時(shí)，焙燒過程中通入氮?dú)猓獨(dú)馔ㄈ肓繛?0-80ml/min，即可得載鋯沸石成品； (4)將固化的載鋯沸石成品作為填料，按照粒徑分布填布在潛流人工濕地中； (5)含磷廢水自潛流人工濕地進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)，最后從出水口出水，含磷廢水得到凈化； (6)待填料吸附飽和后從吸附飽和填料出口卸下部分吸附飽和的填料，從活動(dòng)填料區(qū)上部加入新填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，其特征在于填料預(yù)處理前需將沸石放入球磨機(jī)中粉碎，研磨后的粒徑控制在5-50目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，其特征在于步驟(I)中所述鹽酸溶液的濃度為0.5-0.6 mol/L的浸泡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，其特征在于步驟(I)中所述沸石在磁力攪拌器上的強(qiáng)力攪拌時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)；靜置時(shí)間為22-26小時(shí)；沸石在烘箱內(nèi)烘干的溫度為100-110°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，其特征在于步驟(2)中需將預(yù)處理的沸石以固液比1:12-1:9的比例加入氧氯化鋯溶液的濃度為15-25g/L，在磁力攪拌器上強(qiáng)力攪拌的時(shí)間為10-14小時(shí)，沸石在烘箱內(nèi)烘干的溫度控制在 IOO-1IO0Co
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果的方法，其特征在于步驟(3)中所述焙燒溫度為450-550°C，焙燒時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)，焙燒時(shí)通入氮?dú)?，氮?dú)馔ㄈ肓繛?45-55ml/min。
7.一種實(shí)施如權(quán)利要求1所述的提高人工濕地填料對(duì)水中磷去除效果方法的裝置，其特征在于包括活動(dòng)填料區(qū)、固定填料區(qū)和潛流人工濕地，潛流人工濕地通過隔板分隔成若干活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)，活動(dòng)填料區(qū)和固定填料區(qū)呈交替布置，且人工濕地中水流的方向?yàn)樽韵露贤ㄟ^活動(dòng)填料區(qū)、自上而下通過固定填料區(qū)；潛流人工濕地一側(cè)下部設(shè)有進(jìn)水口，另一側(cè)上部設(shè)有出水口 ；活動(dòng)填料區(qū)下部設(shè)置吸附飽和填料出口 ；固定填料區(qū)頂部種植蘆葦?shù)葷竦刂参?；活?dòng)填料區(qū)和填料區(qū)內(nèi)填充的填料均為載鋯沸石成品。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK103723832SQ201310681065
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】張繼彪, 欒曉男, 黃威, 鄭正 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)