一種用于徑流雨水中多種重金屬和多環(huán)芳烴協(xié)同去除的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，涉及一種用于徑流雨水中多種重金屬和多環(huán)芳烴協(xié)同 去除的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市路面由于汽車尾氣排放、輪胎和路面磨損以及油脂的滲漏等累積了大量污染 物，主要包括⑶〇、111?、重金屬、多環(huán)芳烴(？4此）、營(yíng)養(yǎng)鹽等。由于城市道路的高度不透水 性，這些污染物質(zhì)在降雨期間會(huì)被道路表面產(chǎn)生的雨水徑流溶解、沖刷并通過(guò)城市排水管 網(wǎng)迀移進(jìn)入水體，對(duì)受納水體的水質(zhì)造成破壞。此外，徑流污染物隨徑流下滲會(huì)在土壤中積 累，對(duì)土壤甚至地下水造成污染威脅，目前嚴(yán)重的徑流污染狀況對(duì)海綿城市建設(shè)中下滲雨 水水質(zhì)提出了挑戰(zhàn)。因此，通過(guò)增強(qiáng)雨水設(shè)施處理徑流中污染物(尤其是持久性、難降解性 污染物)的能力，保證下滲雨水的安全，對(duì)于城市雨水利用以及海綿城市的建設(shè)具有重要意 義。
[0003] 重金屬和多環(huán)芳烴(PAHs)是徑流雨水中的兩類重要持久性污染物，國(guó)內(nèi)外對(duì)徑流 雨水中的重金屬研究發(fā)現(xiàn)，城市道路徑流重金屬污染負(fù)荷占水體總污染負(fù)荷的35%_75%。 研究表明，北京城區(qū)道路的Pb、Cu、Zn初期降雨徑流含量均超出地表水V類標(biāo)準(zhǔn)，上海市路面 徑流雨水中含有較多的？13、211、111工(1等重金屬，廣州、重慶、西安等地的徑流雨水也存在重 金屬污染問(wèn)題，其中Pb污染最為明顯，國(guó)內(nèi)城市徑流的Pb平均質(zhì)量濃度水平為0.14mg · I/1。 北京市區(qū)交通道路6場(chǎng)降雨的地表徑流中16種優(yōu)先控制的PAHs溶解相總濃度的幾何均值為 0.485yg/L，顆粒相總濃度的幾何均值為3.872yg/L。上海市的徑流雨水Σ 16PAHs質(zhì)量濃度 變化范圍為317.21~10364.32ng/L。由于降雨的突發(fā)性和沖擊性，使得城市徑流污染對(duì)受 納水體的污染更加突出，隨著城市化進(jìn)程的加快以及汽車擁有量的迅速增大，徑流雨水中 重金屬和PAHs污染問(wèn)題將更加突出。同時(shí)國(guó)內(nèi)外有學(xué)者指出重金屬和PAHs往往共存于環(huán)境 介質(zhì)中，其中有關(guān)土壤、河湖及其底泥的兩者復(fù)合污染效應(yīng)報(bào)道較多，發(fā)現(xiàn)重金屬和PAHs通 過(guò)聯(lián)合作用對(duì)環(huán)境具有復(fù)合污染的危害。
[0004] 低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)主要包括透水鋪裝、生物滯留帶、雨水花園、植被淺溝等，主 要由覆蓋植被、填料等組成。填料層或過(guò)濾層是凈化處理污染物的重要組成單元，通常選擇 天然沙、砂石、礫石、爐渣等，按照一定組合在系統(tǒng)中鋪設(shè)一定高度，通過(guò)填料介質(zhì)的截留、 吸附、滲濾聯(lián)合作用去除污染物。目前也有研究指出低影響開(kāi)發(fā)雨水處理設(shè)施對(duì)重金屬具 有一定的吸附凈化效果，但整體上對(duì)重金屬的去除能力不及常規(guī)污染物，去除率在30%-80 %之間，不同金屬去除率差異較大。并且，傳統(tǒng)的雨水過(guò)濾和截污填料介質(zhì)對(duì)重金屬污染 物的去除截留能力有限、吸附飽和位點(diǎn)低、易飽和;部分吸附截留重金屬累積到達(dá)一定程度 后，會(huì)抑制植被的生長(zhǎng)，并發(fā)生土壤下滲，對(duì)土壤和地下水造成污染風(fēng)險(xiǎn)；而低影響開(kāi)發(fā)雨 水設(shè)施對(duì)PAHs的研究則鮮見(jiàn)報(bào)道，更缺乏深入探討和研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于徑流雨水中多種重金屬和多環(huán)芳 烴協(xié)同去除的方法及裝置，該方法以零價(jià)鐵球、沙、木肩、浮石、細(xì)礫石等作為填料，通過(guò)不 同填料間的相互配合，結(jié)合截留、吸附、氧化還原及催化還原等過(guò)程，建立一種同步高效去 除徑流雨水中混合重金屬及多環(huán)芳烴的新方法，為徑流雨水凈化提供應(yīng)用技術(shù)。
[0006] 本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
[0007] -種用于徑流雨水中多種重金屬和多環(huán)芳烴協(xié)同去除的方法，所述方法使用填 料，所述填料包括零價(jià)鐵球?qū)印?br>[0008] 零價(jià)鐵球?qū)邮侨ノ廴疚锏闹饕コ龑?。通過(guò)零價(jià)鐵的吸附、氧化還原及催化還原 等作用，去除大部分重金屬及多環(huán)芳烴。零價(jià)鐵球可同步去除多種重金屬及多環(huán)芳烴。零價(jià) 鐵球這一新型材料層的設(shè)置，利用零價(jià)鐵鐵球的大比表面積極大增加了多環(huán)芳烴及重金屬 的去除效果，提高了處理效率。解決了傳統(tǒng)濾料(天然沙、砂石、礫石等)對(duì)重金屬的去除能 力不及常規(guī)污染物且不同金屬去除率差異較大的問(wèn)題。
[0009] 優(yōu)選的是，所述填料還包括沙層、木肩層、浮石層和細(xì)礫石層，按照徑流雨水進(jìn)入 的方向依次為所述零價(jià)鐵球?qū)?、所述沙層、所述木肩層、所述浮石層和所述?xì)礫石層。
[0010] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述零價(jià)鐵球?qū)印⑺錾硨?、所述木肩層、所述浮?層和所述細(xì)爍石層的厚度比為1:2~3:1~1.5:5~7:5~7。
[0011] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述零價(jià)鐵球?qū)?、所述沙層、所述木肩層、所述浮?層和所述細(xì)爍石層的厚度比為1:2.5:1:6:6。
[0012]各層厚度范圍之所以按照上述比例的限定，是因?yàn)榱銉r(jià)鐵球?qū)犹幚硇矢撸幚?效果好，因此無(wú)需過(guò)厚即可滿足處理要求，過(guò)厚造成材料浪費(fèi)至成本升高;沙層主要目的為 截留去除污染物，處理效率不及零價(jià)鐵球，因此將沙層設(shè)定較鐵球?qū)雍裥?，可確保出水效 果;木肩層起到去除污染物及提供后續(xù)微生物所需碳源，研究表明少量加入木肩即可達(dá)到 效果;浮石層及細(xì)礫石層作用為截留和微生物附著場(chǎng)所，由于微生物需要較長(zhǎng)時(shí)間才能夠 穩(wěn)定掛膜，將此二層厚度加大，可以確保更多的微生物附著于此，以增大附著場(chǎng)所方式提高 微生物量。同時(shí)，該兩層為裝置的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，增加厚度可確保更好的截留效果，進(jìn)而保 證裝置整體出水效果。
[0013] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述零價(jià)鐵球?qū)拥臑V料包括零價(jià)鐵球，所述零價(jià)鐵 球直徑為6-10 ± 0.5mm。
[0014] 零價(jià)鐵球的尺寸過(guò)小不易鋪滿影響污染物去除效果，尺寸過(guò)大則比表面積減小， 影響鐵球的處理效率。
[0015] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，制備所述零價(jià)鐵球的原料包括納米零價(jià)鐵粉，所述 納米零價(jià)鐵粉的直徑為336~337nm，優(yōu)選為336.6nm〇
[0016] 所述零價(jià)鐵球的主要有效成分為納米零價(jià)鐵粉，納米零價(jià)鐵可同步去除多種重金 屬及多環(huán)芳烴。利用納米零價(jià)鐵粉的氧化還原，催化還原等特性，極大增加了多環(huán)芳烴及重 金屬的去除效果，提高了處理效率。零價(jià)鐵球由納米零價(jià)鐵粉，浮石粉以及PVA按照一定比 例方法制備而成。本發(fā)明中使用的零價(jià)鐵球可參照CN104827049A中公開(kāi)的方法制備。
[0017] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述沙層的濾料包括沙、沸石和石英砂中的一種或 幾種，優(yōu)選為沙。
[0018] 沙層能夠去除殘留的、附著于懸浮顆粒表面、可被截留去除的重金屬污染物。
[0019] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述沙過(guò)100目篩。
[0020] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述木肩層的濾料包括柏樹(shù)木肩、松樹(shù)木肩和楊樹(shù) 木肩中的一種或幾種。
[0021] 所述木肩層即可以去除徑流中的重金屬及多環(huán)芳烴，又可以作為外加碳源加入滲 濾系統(tǒng)提供微生物所需。
[0022] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述浮石層的濾料包括浮石，所述浮石的直徑為 1.5-2.5±0.5cm〇
[0023] 浮石為一種火山巖濾料，具有孔徑大，無(wú)污染，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)?？勺鳛樯镙d體 實(shí)現(xiàn)掛膜，同時(shí)對(duì)污染物可起到一定截留作用。
[0024] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述細(xì)礫石層的濾料包括細(xì)礫石，所述細(xì)礫石的直 徑為1-2 ±0.5cm。細(xì)礫石形狀不規(guī)則時(shí)，以最長(zhǎng)邊記。
[0025] 細(xì)礫石層的設(shè)置可實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的再次截留以及提供更豐富的微生物量，保證出 水效果。
[0026] 其中微生物由外來(lái)雨水中逐漸帶入系統(tǒng)內(nèi)，在浮石層及細(xì)礫石層內(nèi)逐步附著、生 長(zhǎng)、掛膜，穩(wěn)定，長(zhǎng)期運(yùn)行可形成微生物處理系統(tǒng)，利于去除雨水中徑流中的重金屬及多環(huán)
[0027] 木肩層、浮石層和細(xì)礫石層的進(jìn)一步組合，能夠進(jìn)一步截留去