一种湿地基质及基于离线湿地污染控制方法技术

本发明专利技术涉及污染物治理方法技术领域，具体涉及一种湿地基质及基于离线湿地污染控制方法。本技术方案使用了离线湿地处理的手段，对城市河道水进行污染控制，可有效清除氨氮和磷等城市河道的主要污染物。本技术方案将紫色土和河砂混合使用，可以有效削减降雨径流流量以及去除氮磷等污染物。本技术方案还引入了新型的具有理想除磷效果的铁矿石，紫色土与铁矿石的配比量决定了湿地对水中的氮磷的控制效率。本技术方案通过使用常见的紫色土/河砂以及用于强化除磷的铁矿石填料，解决了现有技术中的湿地基质材料的氮磷去除效果有限且制备成本高的技术问题，具有理想的应用推广前景。具有理想的应用推广前景。

【技术实现步骤摘要】
一种湿地基质及基于离线湿地污染控制方法


[0001]本专利技术涉及污染物治理方法
，具体涉及一种湿地基质及基于离线湿地污染控制方法。

技术介绍

[0002]人工湿地、滞留塘、渗滤池等生态技术是解决城市降雨径流污染问题的根本途径之一。因此，采用水力分离技术，将初期高浓度地表径流输入湿地中处理是现有河道修复中的重要方式之一。在水力分流的基础上，人工湿地、滞留塘等生态工程技术中的基质材料对地表径流的下渗能力以及污染物的去除能力起着至关重要的作用。
[0003]中国专利CN107162202A提供了一种垂直流人工湿地基质结构系统，该垂直流人工湿地基质结构系统由上至下依次为水生植物层、泥鳅土壤层、碎石层、砂石层和细沙层；该系统中利用水生植物和泥鳅以提高对土壤中有机质的分解作用，且配合特殊结构的砂石基质层，能有效防止人工湿地基质堵塞，同时特殊的砂石基质层以提高过滤效率，该系统还能产生经济效率，降低成本。但是，该人工湿地基质需要对氮磷污染物有较高吸收能力的水生植物，才能实现对污水中的氮磷等污染物的去除。中国专利CN110078203B提供了一种人工湿地基质材料及其制备方法，该按质量百分数计，该人工湿地基质材料由以下组分通过焙烧工艺制得：含油污泥热解析残渣：60％
‑
65％，粉煤灰：25％
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30％，废弃玻璃粉：5％
‑
10％。该人工湿地基质材料以含油污泥热解析残渣、粉煤灰和废弃玻璃粉为原料，通过焙烧工艺制得，在焙烧过程中各原料间互相配合，使得人工湿地基质材料具有较高的孔隙率、极低的含油量、较强的氨氮磷吸附性能，其中，人工湿地基质材料的含油量小于0.1％，其24h磷吸附率达80％以上，24h氨氮吸附率达75％，从而大大缩短了本专利技术人工湿地基质材料的运行周期，进而扩大本专利技术人工湿地基质材料的推广应用范围。但是，上述方案的人工湿地基质材料制备过程复杂，能耗高，并不适合于进一步的应用推广。
[0004]综上，亟需研发出一种可以有效除去氮磷的、制备方法简单适合于应用推广的湿地基质及基于离线湿地污染控制方法，以满足实际应用的需求。新型的湿地基质需要具备有效削减降雨径流流量以及去除污染物的效果，为城市降雨径流污染控制生态工程技术提供候选基质材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种湿地基质，以解决现有技术中的湿地基质材料的氮磷去除效果有限且制备成本高的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种湿地基质，包括从上至下依次设置的第一填料层、第二填料层和第三填料层；所述第一填料层的填料为紫色土和河砂组成的混合物；所述第二填料层的填料为紫色土、河砂和黄铁矿粉组成的混合物；所述第三填料层的填料为黄铁矿粉。
[0008]本方案还提供了一种湿地基质在离线湿地水污染控制中的应用。
[0009]本技术方案的有益效果在于：
[0010]随着社会经济的高速发展以及城市化进程的加快，城市河道水受到了严重的污染和破坏。一方面城市污水收集、处理设施的建设落后于城市建设的步伐；另一方面，雨水径流污染导致城市河道遭受的面源污染日益加剧。有机物、氨氮和磷是城市河道的主要污染物。对污染河道水进行离线湿地处理(也称为旁路湿地处理)是目前值得关注的一条新思路，是在河岸带上建设处理系统，将河水分流其中进行处理的旁路处理法。
[0011]紫色土和河砂价格低廉，可就地取材，是作为生态工程技术基质的良好材料。河砂渗透性能良好，对降雨径流流量的削减有显著的作用，但河砂生物活性弱，对污染物的去除效果较差，紫色土肥效高，生物活性强，但渗透性能差。将紫色土和河砂混合使用，可以同时保证对降雨径流流量的削减和去除污染物的效果，且具有一定的氮磷清除效果。为了进一步清除城市河道水中的磷，本技术方案还引入了铁矿石，进一步加强了城市河道水的治理效果。
[0012]进一步，湿地基质的厚度为400
‑
600mm。
[0013]进一步，第一填料层、第二填料层和第三填料层的厚度分别为100
‑
200mm、200
‑
300mm以及50
‑
100mm。
[0014]进一步，在第一填料层中，紫色土和河砂的质量比为2：6
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3：5。
[0015]进一步，在第二填料层中，紫色土、河砂和黄铁矿粉的质量百分数分别为20
‑
30％、50
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60％以及20％。
[0016]进一步，所述湿地基质上方为水层，所述水层的高度为200
‑
400mm；所述水层为待处理废水。
[0017]进一步，待处理废水在湿地基质中的流速为10
‑
50mL/min。
[0018]进一步，所述紫色土和所述河砂均通过孔径为2mm的筛子筛选后烘干获得；所述黄铁矿通过原料粉碎后过10目筛后获得。
[0019]进一步，所述湿地基质用于降低水体中的总氮、总磷以及化学需氧量水平。
[0020]综上所述，本技术方案采用了三层式设计的湿地基质，从上至下依次设置的由紫色土和河砂组成的第一填料层，由紫色土、河砂和黄铁矿粉组成的第二填料层，和由黄铁矿粉组成的第三填料层。相对于只有紫色土、河砂和黄铁矿粉混合层或者只有其中两层的技术方案，本技术方案可以更为全面且有效地清除铵态氮、硝态氮、总磷和COD。除此之外，三层的湿地基质中每层的排列顺序也对有机物清除效果有较大的影响。并且，紫色土、河砂和黄铁矿粉在混合基质中的质量分数需要维持到一定的水平，才能有效提升湿地基质的铵态氮、硝态氮、总磷和COD的处理效果。紫色土、河砂和黄铁矿粉在特定的组合和排布的情况下，在污染物清除效果上具有协同增效的效应。
[0021]基于上述研究结果，可以将本方案的湿地基质应用到人工湿地、滞留塘、渗滤池等中，采用水力分离技术，将初期高浓度地表径流输入上述湿地中处理，进一步解决城市降雨径流污染问题。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施例以及实验例所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手
段，且所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。
[0023]本技术方案使用的主要填料原料包括：紫色土、河砂和黄铁矿。紫色土和河砂均为现有技术常规材料，后续试验所用紫色土(密度：1.3g/cm3)取自重庆，为重庆市常见土壤类型。河砂(密度：1.4g/cm3)取自嘉陵江。上述材料在使用前均经过孔径2mm的筛子筛选后烘干。紫色土(purplish soil)是我国的一种特殊土壤类型，是亚热带地区由富含碳酸钙的紫红色砂岩和页岩上的初育土。河砂指河水中经自然石自然力的作用，河水的冲击和侵蚀而形成的建筑材料。黄铁矿购自淘宝，粉碎后过10目筛后备用，本方案使用纯黄铁矿(理论上含有46.67％的铁和53.33％的硫)。黄铁矿是铁的二硫化物，为现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿地基质，其特征在于：包括从上至下依次设置的第一填料层、第二填料层和第三填料层；所述第一填料层的填料为紫色土和河砂组成的混合物；所述第二填料层的填料为紫色土、河砂和黄铁矿粉组成的混合物；所述第三填料层的填料为黄铁矿粉。2.根据权利要求1所述的一种湿地基质，其特征在于：其厚度为400
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600mm。3.根据权利要求2所述的一种湿地基质，其特征在于：第一填料层、第二填料层和第三填料层的厚度分别为100
‑
200mm、200
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300mm以及50
‑
100mm。4.根据权利要求3所述的一种湿地基质，其特征在于：在第一填料层中，紫色土和河砂的质量比为2：6
‑
3：5。5.根据权利要求4所述的一种湿地基质，其特征在于：在第二填料层中，紫色土、河砂和黄铁矿粉的质量百分数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继强，叶文华，唐铸，宋克林，
申请(专利权)人：重庆华悦生态环境工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：