基于cdi的復合型人工濕地脫鹽系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于復合型人工濕地脫鹽系統(tǒng)技術領域。具體涉及一種基于⑶I的復合型人工濕地脫鹽系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電容去離子(Capacitive De1nizat1n，簡稱⑶I)脫鹽技術是利用污水與電極界面形成的雙電層來吸附污水中的離子，當離子吸附達到飽和后在反向電場力的作用下進行脫附解吸，使電極得到再生。電容去離子法采用低電壓，不使用化學品，離子(鹽)不受污染而可回收，是一種無污染、低耗能和高附加價值的水處理技術。然而電容去離子僅對鹽類離子有較高的去除率，對污水中有機污染物、氮和磷的去除率較低，因此對處理污水的水質(zhì)要求，往往受到限制。
[0003]人工濕地利用土壤、微生物和植物三者的協(xié)同作用來處理污水，可達到凈化污水與增強景觀的雙重目的，具有操作簡單，維護和運行費用低等優(yōu)點，受到世界各國的普遍重視，是一種經(jīng)濟有效的生態(tài)修復技術。近年來，人工濕地技術在污水處理中的應用日益廣泛，具有廣闊的應用前景。
[0004]人工濕地系統(tǒng)對B0D、⑶D、TSS、TP、TN、藻類、石油類等有顯著的去除效率。但人工濕地的運行過程也往往存在如下問題:
(1)濕地土壤層易堵塞；
(2)有限的人工濕地基質(zhì)對污染物的吸附作用易飽和，且不易解吸；
(3)只對氮磷及有機污染物處理效果較好，脫鹽效果差，易造成濕地鹽堿化，影響人工濕地處理系統(tǒng)的正常運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種環(huán)境友好、能有效解決濕地土壤層堵塞與飽和、脫氮除磷效果好和脫鹽效果好的基于CDI的復合型人工濕地脫鹽系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:所述復合型人工濕地脫鹽系統(tǒng)由預處理系統(tǒng)和復合垂直流人工濕地系統(tǒng)組成。預處理系統(tǒng)包括第一加壓栗、流量計、格柵、CDI裝置、電導率儀、水箱、第二加壓栗和曬鹽板。第一加壓栗的進水口通過管道與待處理污水相通，第一加壓栗的出水口通過管道與格柵的進水口相通，格柵的進水口處設有流量計，格柵的出水口通過管道與第一截止閥的進水口相通，第一截止閥的出水口與CDI裝置的進水口相通，⑶I裝置的出水口通過管道與第二截止閥的進水口和第三截止閥的進水口相通。第三截止閥的出水口與復合垂直流人工濕地的進水口相通，進水口位于復合垂直流人工濕地的上部。第二截止閥的出水口與水箱的進水口相通，水箱的出水口通過管道與第二加壓栗的進水口相通，第二加壓栗的出水口與曬鹽板的進水口相通。
[0007]所述復合垂直流人工濕地系統(tǒng)為:在人工濕地的底部和四側設有防滲層，從人工濕地的底部防滲層向上依次設有碎石層、生物陶粒層、沸石層和土壤層，碎石層、生物陶粒層、沸石層和土壤層的高度依次為15?20cm、30?40cm、30?40cm和15?20cm。土壤層的上方固定有曬鹽板，土壤層種植有水生植物。
[0008]在人工濕地沿左右方向均勻地設有2n道隔墻，2n道隔墻將人工濕地分隔為2n+l個垂直流處理池，(η為I?3的自然數(shù))，每道隔墻間的距離為3?Sm。其中:順序號為奇數(shù)道的隔墻為高水位隔墻，高水位隔墻位于土壤層、沸石層和生物陶粒層間，高水位隔墻兩側的垂直流處理池的底部相連通;順序號為偶數(shù)道的隔墻為低水位隔墻，低水位隔墻位于沸石層、生物陶粒層和碎石層間，低水位隔墻兩側的垂直流處理池的上部相連通。
[0009]第一個垂直流處理池的土壤層設有布水管，布水管與復合垂直流人工濕地的進水口相通;最后一個垂直流處理池的碎石層的底部設有集水管，集水管通過復合垂直流人工濕地的出水口與第四截止閥的進水口相通。
[0010]所述CDI裝置的結構是:殼體的底板和頂板對稱地開有2?8個安裝槽，2?8個安裝槽均勻設置，每個安裝槽裝有絕緣隔板，第一個和最后一個絕緣隔板緊靠殼體左側和右側對應的內(nèi)壁。除最后一個絕緣隔板外的每個絕緣隔板的右側面緊貼有電極陽極，靠近電極陽極的另一側面設有陽離子交換膜;除第一個絕緣隔板外的每個絕緣隔板的左側面緊貼有電極陰極，靠近電極陰極的另一側面設有陰離子交換膜。每個電極陽極與電源的正極連接，每個電極陰極與電源的負極連接；電源的直流電壓為1.5?1.9V。殼體的進水口和出水口與對應的第一個絕緣隔板和最后一個絕緣隔板的過水口相通，順序號為奇數(shù)的絕緣隔板的靠近上端處設有過水口，順序號為偶數(shù)的絕緣隔板的靠近下端處設有過水口。電導率儀的取樣接頭穿過殼體底部固定在CDI裝置內(nèi)部的過水通道中。
[0011]所述電極陽極和電極陰極均為納米鋯滲碳電極，納米鋯滲碳電極是將厚度為0.2?Imm的鋯板經(jīng)砂紙打磨，拋光，電化學陽極氧化，碳包，磁控濺射碳納米管，得到納米鋯滲碳電極;所述碳納米管直徑為2?60nmo
[0012]所述陽離子交換膜和陰離子交換膜為均相離子交換膜。
[0013]所述絕緣隔板的厚度為4?1mm;所述絕緣隔板和殼體的材質(zhì)為PVC塑料板、ABS塑料板和有機玻璃板中的一種。
[0014]所述曬鹽板的厚度為6.0?20mm，安裝傾角為5?15° ;所述曬鹽板的材質(zhì)為PVC、HIPS、PC塑料板中的一種。
[0015]所述水生植物為香蒲、美人蕉、燈心草或蘆葦中的一種以上。
[0016]所述防滲層的材料為經(jīng)化學處理過的土壤、土工膜或瀝青中的一種；隔墻與防滲層的材料相同。
[0017]所述土壤層的土壤為園林廢棄物堆肥產(chǎn)品與土壤的混合物;其中，園林廢棄物堆肥產(chǎn)品與土壤的體積比為(1?20):1。
[0018]本發(fā)明的工作過程是:接通直流電源，經(jīng)格柵預處理后的污水進入⑶I裝置中，電導率儀在線監(jiān)測電導率。當電導率儀數(shù)值回升時，說明電極吸附離子己經(jīng)飽和，此時CDI裝置進入脫附階段，第一加壓栗停止工作，關閉第一截止閥和第三截止閥，電源停止供電，正負極短接5min進行解吸處理。
[0019]電導率到達最大值后開始下降，降到和進水電導率相同時，解吸完成。第二截止閥開啟，產(chǎn)生的高濃度的污水進入水箱，通過第二加壓栗送至曬鹽板，經(jīng)過太陽曝曬處理，解吸水蒸發(fā)，鹽分回收，此過程中電極再生。然后開啟電源，打開第三截止閥，進行下一循環(huán)處理。由第三截止閥進入人工濕地的污水，經(jīng)由3個垂直流處理池的土壤層、沸石層、生物陶粒層和碎石層處理凈化后由人工濕地的出水口經(jīng)第四截止閥排出。
[0020]由于采用上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
本發(fā)明的預處理系統(tǒng)采用格柵與CDI裝置處理污水，能去除污水中較大漂浮物并進行脫鹽去離子凈化處理，且對CDI裝置脫得鹽分進行回收，避免了二次污染。由于本發(fā)明中的電極陽極和電極陰極可以再生重復使用，降低了制造成本，且電極陽極和電極陰極再生過程無需酸堿，減少了二次污染;本發(fā)明加入了陽離子交換膜與陰離子交換膜，大大提高了電極的吸附性能。
[0021]本發(fā)明的復合垂直流人工濕地系統(tǒng)的土壤層為園林廢棄物堆肥產(chǎn)品與當?shù)赝寥腊凑阵w積比為(10?20):1混合而成，與一般土壤相比具有比重小、有機質(zhì)含量高、通氣性和保水性好的特點，能有效解決濕地土壤層的堵塞問題。沸石層對氨氮具有極強的選擇吸附性，可快速截留污水中的氨氮。由于沸石具有巨大的比表面積，是一種理想的微生物載體，且本發(fā)明的土壤層的存在能為沸石層提供大量的溶解氧，因此在沸石層中存在大量的硝化細菌和氨化細菌能夠促進氨氮的硝化。其次，未經(jīng)過土壤層攔截的有機污染物再次進入沸石層時，經(jīng)過氨化細菌和硝化細菌的生化反應，會進一步促進氨氮的硝化作用。另一方面，經(jīng)過沸石層處理過的污水含有大量的硝態(tài)氮和磷，在本發(fā)明的生物陶粒層和碎石層由于溶解氧濃度的逐漸降低，存在大量的反硝化細菌，促進了污水中氮的去除，其次由于生物陶粒層的生物陶粒具有強度大、孔隙率大、比表面積大、化學穩(wěn)定性好、密度適宜和生物附著性強等特點大大節(jié)省了生物陶粒層的材料，并且能附著生長大量微生物，對磷的吸附作用強，對污水中磷的去除產(chǎn)生了重要作用。
[0022]復合垂直流人工濕地系統(tǒng)能滯留與分解污水中的顆粒狀有機污染物，顯著增加復合垂直流人工濕地系統(tǒng)中氨化細菌、硝化細菌、反硝化細菌及脲酶的數(shù)量，并活性高效去除污水中的有機物、氮、磷、懸浮物、微量元素及病原體等。
[0023]因此，本發(fā)明具有環(huán)境友好、能有效解決濕地土壤層堵塞與飽和、脫氮除磷效果好和脫鹽效果好的特點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的一種結構不意圖；
圖2為圖1中的CDI裝置3的放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細描述;并不構成對本發(fā)明的不當限定。
[0026]實施例1
一種基于⑶I的復合型人工濕地脫鹽系統(tǒng)。所述復合型人工濕地脫鹽