高效除磷的人工湿地系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高效除磷的人工湿地系统，所述人工湿地系统包括具有进水口和出水口的外围防渗层，所述人工湿地系统为水平潜流湿地系统，在水流方向上的至少部分空间内先后设置钢渣单元和糠醛渣单元，所述钢渣单元和糠醛渣单元之间的体积配比为1:1～2:1，且所述钢渣单元和糠醛渣单元之间设有透水隔离结构。本实用新型专利技术在人工湿地污水处理系统中，使用钢渣-糠醛渣组合基质作为复合基质填料，可高效并长效针对含磷污水进行处理，该人工湿地系统中的基质不易堵塞，能够以废治废，可以显著降低污水运行的处理成本，实现社会效益、经济效益及环境效益的统一。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于含磷污水处理的人工湿地技术，特别是涉及一种高效除磷的人工湿地系统。
技术介绍
人工湿地作为一种新型生态污水处理技术，与传统的污水处理方法相比，具有处理效果好、运转维护管理方便、工程基建和运转费用低，环境美学价值高等优点，故被广泛用于处理城市生活污水、工农业生产废水等领域。基质是人工湿地的重要组成部分，在为植物和微生物提供生长介质、为污水渗流提供良好的水力条件的同时，也能够通过沉淀、吸附和过滤等作用直接去除污染物。其种类、组配方法和高度的选择则是人工湿地污水处理技术的核心。由于污水性质存在千差万别，因而并没有一种单一基质能够有效处理所有污水。一般的填料基质由土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣等构成，这其中最常使用的是碎石，此外还有沸石、土壤、鹅卵石、煤渣、粉煤灰等。人工湿地对磷的去除是通过湿地填料基质的理化反应、植物根系的吸收以及微生物的积累等几方面共同作用完成的。但是植物的吸收与微生物的积累作用对磷的去除只占很少的一部分。研究发现，磷的主要去除机制是基质的吸附作用，水体中的正磷酸盐，在水流流经湿地介质表面时，受到介质的吸附，此吸附能力的好坏，将取决于湿地是否有良好的水力传导性和较高的比表面积。因此，选择有效的湿地基质填料对水体中磷的去除意义重大。而一般人工湿地基质如砂土、砾石等除磷效果较差，具有高孔隙度和吸附性的页岩、蛭石、方解石、多孔介质（LECA）等处理效果较好，但因成本较高等问题较难进行推广应用。因此，探索发现新型湿地基质填料，达到高效除磷的目的，特别是针对吸附能力强，环境危害小的工业废弃物加以发现，合理利用废弃物资源，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种原料来源丰富且成本低廉、能够以废治废将废弃物资源合理利用的高效除磷的人工湿地系统。为实现上述目的，本技术提供了一种高效除磷人工湿地系统，所述人工湿地系统包括具有进水口和出水口的外围防渗层，所述人工湿地系统为水平潜流湿地系统，在水流方向上的至少部分空间内先后设置钢渣单元和糠醛渣单元，所述钢渣单元和糠醛渣单元之间的体积配比为1:1～2:1，且所述钢渣单元和糠醛渣单元之间设有透水隔离结构。优选地，所述透水隔离结构为透水花墙或格栅。优选地，在所述水平潜流湿地系统的进水口和出水口之间沿水流方向上，依次设有砾石布水单元、钢渣单元、糠醛渣单元、碎石集水单元，并在各个单元之间设置透水隔离结构。优选地，所述砾石布水单元中的砾石粒径为30～5mm并沿着水流方向由大到小递减设置。优选地，所述碎石集水单元设置在出水口处，其中的碎石粒径为5～20mm并沿着水流方向由小到大递增设置。优选地，所述人工湿地系统的底部设有碎石层，人工湿地系统的顶部设有种植层。基于上述技术方案，本技术的优点是：本技术在人工湿地污水处理系统中，使用钢渣-糠醛渣组合基质作为复合基质填料，可高效并长效针对含磷污水进行处理，该人工湿地系统中的基质不易堵塞，能够以废治废，可以显著降低污水运行的处理成本，实现社会效益、经济效益及环境效益的统一。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术人工湿地系统的结构示意图；图中：1～进水口；2～出水口；3～外围防渗层；4～钢渣单元；5～糠醛渣单元；6～透水隔离结构；7～砾石布水单元；8～碎石集水单元；9～碎石层；10～人工湿地系统；11～种植层；A～水流方向。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本技术提供了一种高效除磷的人工湿地系统，在本实施例的人工湿地系统中，使用的基质包括体积配比为1:1～2:1钢渣单元与糠醛渣单元。优选地，所述钢渣单元选择粒径为10～25mm的钢渣制备而成；钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰等的氧化物组成，主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等；并且钢渣有多孔的物理特征，具有优越的吸附效果和很好的还原特性，能够有效去除污水中的污染物，并且钢渣对磷的吸附量和最大吸附速率均远高于页岩陶粒、砾石、沸石等，是优质、长效的高吸附性人工湿地除磷基质。优选地，所述糠醛渣单元选择粒径为1～5mm的糠醛渣制备而成；糠醛渣是以玉米芯、秸秆、花生壳、甘蔗渣等农副产品的下脚料为原料，经高温水解提取化工原料糠醛后得到的固体废渣，经分析，糠醛渣中含有40％以上的纤维素，具有较大的比表面积和丰富的微孔结构，对水中的磷有很好的吸附作用，而且其来源广泛、价格低廉，将其用于污水处理可以达到以废治废的目的；并且可通过化学改性的方式使其具有更强、更多的活性基团。在糠醛渣上引入具有碱性或鳌合性的离子基团，这在很大程度上可以改变糠醛渣原有的性质，使其具有离子交换树脂的特点，同时具有蓬松的结构，使吸附剂既具有活性炭的吸附能力，又比吸附树脂更易再生，而且稳定性高。在本实施例中，制造并完成高效除磷人工湿地系统10，如图1所示；将上述钢渣单元4与糠醛渣单元5在湿地水流的方向上先后设置形成用于人工湿地系统10的组合基质填充物；水流方向应设置为由钢渣单元4流入糠醛渣单元5，如图1中水流方向A所示，这样的设置有利于对糠醛渣的改性。本实施例中，在污水进入前，关闭出水口2，在污水进入人工湿地系统的湿地床并待水位上升至淹没钢渣单元4和糠醛渣单元5后停止进水；经36～72h后，使钢渣与糠醛渣充分反应令糠醛渣改性。本技术产生上述技术效果的工作原理为：由于钢渣属于碱性集料，其中所含的游离钙、镁氧化物与水或湿气反应可转化为氢氧化物，可造成水质二次污染，且无法正常种植湿地植物，影响了其在人工湿地中的推广应用。糠醛渣由于经过高温硫酸蒸煮水解，纤维素的网状结构和分子内的羟基基本被破坏，吸附能力减弱。且糠醛渣中还含有少量的酸类，应用于污水处理也有二次污染的危险。本技术中钢渣的碱性可通过与糠醛渣的酸性中和得到缓解，而钢渣中所含的钙镁氧化物与水反应产生的氢氧化物，恰好可应用于糠醛渣的改性。所以，经过二者的充分反应，糠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效除磷人工湿地系统，所述人工湿地系统（10）包括具有进水口（1）和出水口（2）的外围防渗层（3），其特征在于：所述人工湿地系统（10）为水平潜流湿地系统，在水流方向上的至少部分空间内先后设置钢渣单元（4）和糠醛渣单元（5），所述钢渣单元（4）和糠醛渣单元（5）之间的体积配比为1:1～2:1，且所述钢渣单元（4）和糠醛渣单元（5）之间设有透水隔离结构（6）。

【技术特征摘要】
1.一种高效除磷人工湿地系统，所述人工湿地系统（10）包括
具有进水口（1）和出水口（2）的外围防渗层（3），其特征在于：所
述人工湿地系统（10）为水平潜流湿地系统，在水流方向上的至少部
分空间内先后设置钢渣单元（4）和糠醛渣单元（5），所述钢渣单元
（4）和糠醛渣单元（5）之间的体积配比为1:1～2:1，且所述钢渣单元
（4）和糠醛渣单元（5）之间设有透水隔离结构（6）。
2.根据权利要求1所述的人工湿地系统，其特征在于：所述透
水隔离结构（6）为透水花墙或格栅。
3.根据权利要求2所述的人工湿地系统，其特征在于：在所述
水平潜流湿地系统的进水口（1）和出水口（2）之间沿水...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊蓓莉，高彦波，王婉清，谭德远，翟鹏辉，郭宏凯，
申请(专利权)人：北京东方园林股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：