CN106219762A - 一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法 - Google Patents

一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106219762A
CN106219762A CN201610726982.1A CN201610726982A CN106219762A CN 106219762 A CN106219762 A CN 106219762A CN 201610726982 A CN201610726982 A CN 201610726982A CN 106219762 A CN106219762 A CN 106219762A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heavy metal
biological carbon
metal wastewater
wastewater
artificial wetland
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610726982.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李云桂
杨慧敏
夏焜
张志贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201610726982.1A priority Critical patent/CN106219762A/zh
Publication of CN106219762A publication Critical patent/CN106219762A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：（1）根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；（2）将生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理；（3）吸附饱和后，用弱酸溶液洗涤回收的目标重金属。本发明的方法显著增强人工湿地的渗滤性和处理效率；生物碳的碱性有效地缓冲重金属废水的酸性，对于人工湿地的生态***具有显著的保护作用；生物碳材料具有源自天然、含量丰富、无毒害作用、成本低廉，操作流程简单、净化效果显著，吸附快等显著优点，人工湿地的厌氧环境对生物碳具有很好的保护作用，避免官能团的氧化失效，使其可以长期保持良好的吸附效果。

Description

一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法
技术领域
本发明涉及水污染控制技术领域，具体是一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法。
背景技术
人工湿地是一个包含基质（填料）、植物、好氧及厌氧微生物的复杂生态***，由于基质、植物、微生物之间的相互作用与影响，重金属在其中去除机理比较复杂，往往包含多种作用。由于人工湿地处理技术具有投资少、能耗低、操作和维护简单等优点，已逐渐用于处理各种废水，包括矿山废水等。重金属在人工湿地中的去除机理包括基质的过滤、吸附、共沉淀、植物吸收和微生物的吸收、同化作用。重金属在水体和沉积物之间的迁移转化过程是重金属被固体颗粒吸附、释放，以及在循环过程中发生的化学、物理反应和生物过程的总和。重金属的吸附和释放直接影响重金属在水-固两项之间迁移转化。在上个世纪 90 年代，国内关于人工湿地处理重金属污染水体的相关报道开始出现。塘述虞等人利用人工湿地处理酸矿废水发现 Pb、Cd 和 Zn 均具有显著的去除效果，去除率为 80%以上。我国韶关凡口铅锌矿废水香蒲植物人工湿地***的最新研究发现，该废水净化***对铅、锌、铜、镉的去除率均超过90%。黄淦泉等人对人工湿地去除污水中 Pb 和 Cd 的机理进行了初步探讨，得出基质对重金属的去除高于植物，且基质中粘土其主要作用。成水平等人研究了复合型垂直流人工湿地处理含有重金属的废水，证明其具有良好的重金属去除效果。以上诸多的研究表明，人工湿地***是一种有效有矿山重金属污染治理手段。优点显著的同时，人工湿地也面临着处理效率低、占地面积广、容易堵塞、酸矿废水的耐受性等细节挑战。
生物碳是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、污染物吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。该发明利用中低温生物碳中高含量的无定型碳与丰富的表面官能团，利用生物碳的强吸附作用，控制重金属人工湿地***内的迁移，从而显著提高人工湿地处理重金属废水的效率，有效减少人工湿地的占地面积。此外，生物碳疏松多孔，具有很少的渗透性，可有效降低人工湿地的堵塞概率。生物碳自带碱性，对酸矿废水有非常好的耐受性。另外一方面，湿地的缺氧环境，是生物碳的天然保护域，可防止生物碳氧化变质。生物碳作为填充基质添加在人工湿地***中用于处理重金属废水的方法具有成本低廉，效果明显，易于推广等突出的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
（1）根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
（2）将生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理；
（3）吸附饱和后，用弱酸溶液洗涤回收的目标重金属。
作为本发明进一步的方案：所述生物碳主要为对重金属吸附性能强的中低温生物碳，其材质包括秸秆生物碳和粪质生物碳，裂解温度200-500℃，粒径范围d50为1-100 μm。
作为本发明再进一步的方案：所述秸秆生物碳原材料包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆。
作为本发明再进一步的方案：所述粪质生物碳原材料包括鸡粪、羊粪、猪粪。
作为本发明再进一步的方案：步骤（2）中所述生物碳的投加体积比为5-20%。
作为本发明再进一步的方案：步骤（2）中所述弱酸为0.1-1mol/L的柠檬酸。
作为本发明再进一步的方案：所述重金属包括Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的将生物碳应用于人工湿地处理重金属废水的方法，显著增强人工湿地的渗滤性和处理效率；生物碳的碱性也有效地缓冲重金属废水的酸性，对于人工湿地的生态***具有显著的保护作用；生物碳材料具有源自天然、含量丰富、无毒害作用、成本低廉，操作流程简单、净化效果显著，吸附快等显著优点。而人工湿地的厌氧环境对生物碳具有很好的保护作用，避免官能团的氧化失效，使其可以长期保持良好的吸附效果。
附图说明
图1为将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中，一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
S101：根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
S102：将体积比为5%的水稻秸秆生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理，水稻秸秆生物碳粒径d50为20μm，裂解温度350℃；
S103：吸附饱和后，用0.1mol/L的柠檬酸溶液洗涤回收的目标重金属。
所述的重金属包括为Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
对比有无添加生物碳的人工湿地处理效果，发现无添加时人工湿地对Pb的去除率为32%，添加生物碳的去除率为99%。
实施例2
请参阅图1，本发明实施例中，一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
S101：根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
S102：将体积比为10%的玉米秸秆生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理，玉米秸秆生物碳粒径d50为50μm，裂解温度300℃；
S103：吸附饱和后，用0.5mol/L的柠檬酸溶液洗涤回收的目标重金属。
所述的重金属包括为Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
对比有无添加生物碳的人工湿地处理效果，发现无添加时人工湿地对Pb的去除率率为35%，添加生物碳的去除率为99%。
实施例3
请参阅图1，本发明实施例中，一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
S101：根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
S102：将体积比为10%的小麦秸秆生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理，小麦秸秆生物碳粒径d50为30μm，裂解温度300℃；
S103：吸附饱和后，用0.6mol/L的柠檬酸溶液洗涤回收的目标重金属。
所述的重金属包括为Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
对比有无添加生物碳的人工湿地处理效果，发现无添加时人工湿地对Pb的去除率率为30%，添加生物碳的去除率为99%。
实施例4
请参阅图1，本发明实施例中，一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
S101：根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
S102：将体积比为15%的鸡粪生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理，鸡粪生物碳粒径d50为60μm，裂解温度400℃；
S103：吸附饱和后，用0.8mol/L的柠檬酸溶液洗涤回收的目标重金属。
所述的重金属包括为Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
对比有无添加生物碳的人工湿地处理效果，发现无添加时人工湿地对Pb的去除率率为32%，添加生物碳的去除率为99%。
实施例5
请参阅图1，本发明实施例中，一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
S101：根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
S102：将体积比为15%的羊粪生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理，羊粪生物碳粒径d50为80μm，裂解温度450℃；
S103：吸附饱和后，用0.9mol/L的柠檬酸溶液洗涤回收的目标重金属。
所述的重金属包括为Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
对比有无添加生物碳的人工湿地处理效果，发现无添加时人工湿地对Pb的去除率率为32%，添加生物碳的去除率为99%。
实施例6
请参阅图1，本发明实施例中，一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，包括以下步骤：
S101：根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
S102：将体积比为5-20%的猪粪生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理，猪粪生物碳粒径d50为100μm，裂解温度500℃；
S103：吸附饱和后，用1mol/L的柠檬酸溶液洗涤回收的目标重金属。
所述的重金属包括为Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
对比有无添加生物碳的人工湿地处理效果，发现无添加时人工湿地对Pb的去除率率为32%，添加生物碳的去除率为99%。
本发明实施例中，所述生物碳包的投加体积比为5-20%，其密度与人工湿地的占地和重金属废水浓度波动有关：湿地占地受到限制或者重金属废水浓度波动大时，生物碳的添加比例偏大，特殊情况可不受20%的限制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据重金属废水的组成特征，选择能有效吸附目标重金属的中低温生物碳；
（2）将生物碳以网格法分层布点于人工湿地中，用于重金属废水处理；
（3）吸附饱和后，用弱酸溶液洗涤回收的目标重金属。
2.根据权利要求1所述的将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，所述生物碳主要为对重金属吸附性能强的中低温生物碳，其材质包括秸秆生物碳和粪质生物碳，裂解温度200-500℃，粒径范围d50为1-100 μm。
3.根据权利要求2所述的将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，所述秸秆生物碳原材料包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆。
4.根据权利要求2所述的将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，所述粪质生物碳原材料包括鸡粪、羊粪、猪粪。
5.根据权利要求1所述的将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，步骤（2）中所述生物碳的投加体积比为5-20%。
6.根据权利要求1所述的将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，步骤（2）中所述弱酸为0.1-1mol/L的柠檬酸。
7.根据权利要求1所述的将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法，其特征在于，所述重金属包括Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn、Fe和Al。
CN201610726982.1A 2016-08-25 2016-08-25 一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法 Pending CN106219762A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610726982.1A CN106219762A (zh) 2016-08-25 2016-08-25 一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610726982.1A CN106219762A (zh) 2016-08-25 2016-08-25 一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106219762A true CN106219762A (zh) 2016-12-14

Family

ID=57555302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610726982.1A Pending CN106219762A (zh) 2016-08-25 2016-08-25 一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106219762A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108986947A (zh) * 2018-08-17 2018-12-11 西南科技大学 一种组合式含铀低放废水净化处理***及处理方法
CN110102261A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 长沙矿冶研究院有限责任公司 一种铅砷镉吸附材料的制备方法和应用
CN110125159A (zh) * 2018-12-12 2019-08-16 浙江省农业科学院 一种铁锰基生物炭对镉锑复合土壤的钝化效果的优化工艺
CN110586036A (zh) * 2019-09-27 2019-12-20 常州大学 一种复合改性生物炭的制备方法
CN110655186A (zh) * 2019-11-19 2020-01-07 云南大学 一种生物炭基滤床装置及处理酸性重金属废水的方法
CN112547006A (zh) * 2019-09-10 2021-03-26 中国农业大学 羊粪生物炭及其在重金属吸附中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101570365A (zh) * 2009-06-05 2009-11-04 钟泳滢 一种处理工厂重金属废水的人工湿地处理方法
US20120091057A1 (en) * 2011-08-22 2012-04-19 Kent Greg B Wetland Biofilter Chamber with Peripheral Catch Basin and Method of Use Thereof
CN202558698U (zh) * 2012-02-02 2012-11-28 广州市环境保护工程设计院有限公司 一种生物炭湿地浮床
CN103253774A (zh) * 2013-06-04 2013-08-21 重庆大学 一种改良的利用湿地收割芦竹强化人工湿地去除氨氮的方法
CN103270900A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 曹心德 道路绿化带负载炭化材料原位净化径流雨水的方法
CN104628137A (zh) * 2014-12-29 2015-05-20 南京大学 一种改性生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101570365A (zh) * 2009-06-05 2009-11-04 钟泳滢 一种处理工厂重金属废水的人工湿地处理方法
US20120091057A1 (en) * 2011-08-22 2012-04-19 Kent Greg B Wetland Biofilter Chamber with Peripheral Catch Basin and Method of Use Thereof
CN202558698U (zh) * 2012-02-02 2012-11-28 广州市环境保护工程设计院有限公司 一种生物炭湿地浮床
CN103270900A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 曹心德 道路绿化带负载炭化材料原位净化径流雨水的方法
CN103253774A (zh) * 2013-06-04 2013-08-21 重庆大学 一种改良的利用湿地收割芦竹强化人工湿地去除氨氮的方法
CN104628137A (zh) * 2014-12-29 2015-05-20 南京大学 一种改性生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
席北斗等编著: "《地下水污染源强评价、分类与防控技术研究》", 30 June 2016, 中国环境出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108986947A (zh) * 2018-08-17 2018-12-11 西南科技大学 一种组合式含铀低放废水净化处理***及处理方法
CN110125159A (zh) * 2018-12-12 2019-08-16 浙江省农业科学院 一种铁锰基生物炭对镉锑复合土壤的钝化效果的优化工艺
CN110102261A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 长沙矿冶研究院有限责任公司 一种铅砷镉吸附材料的制备方法和应用
CN112547006A (zh) * 2019-09-10 2021-03-26 中国农业大学 羊粪生物炭及其在重金属吸附中的应用
CN110586036A (zh) * 2019-09-27 2019-12-20 常州大学 一种复合改性生物炭的制备方法
CN110655186A (zh) * 2019-11-19 2020-01-07 云南大学 一种生物炭基滤床装置及处理酸性重金属废水的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106219762A (zh) 一种将生物碳用于人工湿地处理重金属废水的方法
Wu et al. Visualizing the emerging trends of biochar research and applications in 2019: a scientometric analysis and review
Farghali et al. Impacts of iron oxide and titanium dioxide nanoparticles on biogas production: hydrogen sulfide mitigation, process stability, and prospective challenges
Huang et al. Carbon and N conservation during composting: A review
Li et al. Ammonia volatilization mitigation in crop farming: A review of fertilizer amendment technologies and mechanisms
CN102531181A (zh) 应用微生物燃料电池净化湖泊水体的组合生态浮床的装置
CN103172226B (zh) 同步强化去除氮、磷及***的表面滞水型折流湿地***
CN103395891A (zh) 一种微生物燃料电池型立体组合生态浮床装置及应用
CN109824208A (zh) 一种复合型河道生态修复治理***及其治理方法
CN111137973A (zh) 一种脱氮功能填料、填料球及装填方法和应用
CN110304736A (zh) 一种缓释型复合微生物促生剂及制备方法和用途
CN102775020A (zh) 一种高效除磷的耦合式污水净化再生处理方法
CN103508622A (zh) 碳纳米管生物净化水体的材料和方法
CN104310641A (zh) 一种低磷水深度除磷方法
CN113264641A (zh) 一种多级生态湿地高效净化***
CN107311315A (zh) 基于生物‑生态耦合的黑臭水体净化方法
CN103193312B (zh) 一种生物去除地下水中金属镉的装置及方法
CN205398375U (zh) 一种黑臭河湖原位生态修复技术集成***
CN108217919B (zh) 一种用于有机污染地下水修复的多效复合修复材料
CN108249550B (zh) 一种用于有机污染地下水修复的多效修复材料的制备方法
CN114031222A (zh) 一种金属锰自负载生物炭净化养猪废水的方法
CN107715836B (zh) 一种基于生物质铁基多孔碳复合吸附材料的制备方法
Yang et al. A review of emerged constructed wetlands based on biochar filler: Wastewater purification and carbon sequestration/greenhouse gas reduction
CN202400905U (zh) 应用微生物燃料电池净化湖泊水体的组合生态浮床的装置
CN203382571U (zh) 一种新型垂直流自动充氧环形人工湿地***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161214

RJ01 Rejection of invention patent application after publication