CN110526405A - 复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明属于稀土矿区氨氮污染处理技术领域，公开了一种复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法及***，收集稀土矿区土壤氨氮淋滤液，使用多孔水处理陶粒作为人工湿地基质，选择多年生挺水植物作为湿地栽培植物，构建单个人工湿地***；按台阶式构建多级人工湿地***。本发明充分结合矿区山体地理与地势特征，采用复合人工湿地的氨氮就地去除技术，通过使用多孔陶粒作为基质，并对陶粒基质进行生物膜附着处理，综合基质的吸附、过滤与沉淀作用，植物的吸收转化作用，强化微生物的氧化分解作用，实现稀土矿区氨氮淋滤废水的就地深度净化，具有除污效率高、运行费用低、耐氨氮负荷波动大且处理能力退化小等优点。

Description

复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法及***
技术领域
本发明属于稀土矿区氨氮污染处理技术领域，尤其涉及一种复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法及***。
背景技术
目前针对离子型稀土矿床中稀土主要采用硫酸铵溶液原位浸出工艺浸出。由于硫酸铵溶液中的铵离子对稀土离子的置换吸附以及硫酸铵浸矿液的渗流与渗漏，开采后的矿区土壤中残留大量氨氮，并不断累积。在雨水尤其是酸雨的作用下，矿土中的氨氮发生解吸溶出并随雨水淋滤迁移，给周边地表、地下水系等造成更严重的氨氮扩散性污染。
离子型稀土矿床多年的开采使矿区土壤中残留大量氨氮，在雨水等的作用下，形成的淋滤液对周边、地表、地下水系等造成了严重的氨氮污染。而我国离子型稀土原矿每年仍以数千万吨的规模在开采，矿区及周边水系的氨氮污染仍将不断加剧，进而水体富营养化等问题仍将持续恶化；另水溶液中部分氨氮经硝化反应转变为硝态氮与亚硝态氮等致癌物质，还会严重威胁人类健康。因此，亟需对离子型稀土矿区土壤氨氮淋滤液进行净化处理。
离子型稀土矿区土壤淋滤液中氨氮污染物的浓度，会随淋滤液产生条件如雨水量大小、矿点地质构成等的不同而不同，其中氨氮浓度(以N计)一般在几十到几百mg/L之间。离子型稀土矿区土壤氨氮淋滤液实际是属于氨氮废水的一种，目前针对氨氮废水的处理方法主要有吹脱法、吸附法、化学沉淀法、电化学法、离子交换法、膜分离法、生物法等。其中，吹脱法使NH4 +转变成游离氨，再利用空气吹除氨，该方法技术成熟，效率较高，但存在成本较高，易结垢，受温度影响大，氨气外溢易造成二次污染等问题，且只适于处理高浓度氨氮废水。尤其对于离子型稀土矿区土壤淋滤液pH值一般为4～6而言，此法调节pH值至碱性需消耗大量的碱，经济成本高。离子交换法存在运行成本高，需要进一步处理所分离产生的高浓度氨氮废水等问题。化学沉淀法除氨氮具有工艺稳定，操作简单，去除效率高的优点，但同时又存在产生渣量大、去除率有限等问题，对于稀土矿区土壤中较低浓度氨氮淋滤液，去除效率并不理想。电化学法则存在耗电量大、处理时间长等缺点。膜分离法同样存在成本高、处理时间长等缺点。吸附法则具有操作简单，节能高效，氨回收利用率高等优势，但吸附剂成本过高是该法难以推广应用的主要限制性因素。
离子型稀土矿床多年的开采使矿区土壤中残留大量氨氮，在雨水等的作用下，形成的淋滤液对周边、地表、地下水系等造成了严重的氨氮污染。而离子型稀土原矿每年仍以数千万吨的规模在开采，矿区及周边水系的氨氮污染仍将不断加剧，进而水体富营养化等问题仍将持续恶化；另水溶液中部分氨氮经硝化反应转变为硝态氮与亚硝态氮等致癌物质，还会严重威胁人类健康。因此，亟需对离子型稀土矿区土壤氨氮淋滤液进行净化处理。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有技术中，吹脱法存在成本较高，易结垢，受温度影响大，氨气外溢易造成二次污染等问题，且只适于处理高浓度氨氮废水。
离子交换法存在运行成本高，需要进一步处理所分离产生的高浓度氨氮废水等问题。
化学沉淀法存在产生渣量大、去除率有限等问题，对于稀土矿区土壤中较低浓度氨氮淋滤液，去除效率并不理想。
电化学法、膜分离法存在耗电量大、处理时间长等缺点。
吸附法的吸附剂成本过高，难以推广应用。
解决上述技术问题的意义：
本发明结合矿区地理与地势特征，采用复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染，具有处理效率高、运行费用低、耐氨氮负荷冲击能力强、处理能力退化小且具有美化景观等优点。
发明内容
针对稀土矿区氨氮淋滤液污染处理现有技术存在的问题，本发明提供了一种复合人工湿地去除方法与***。
本发明是这样实现的，一种复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，所述复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法包括以下步骤：
第一步，在矿体底部周边开挖积液沟和积液池收集稀土矿区土壤氨氮淋滤液。
第二步，使用多孔水处理陶粒作为人工湿地基质。
第三步，选择多年生挺水植物作为湿地栽培植物。
第四步，构建单个人工湿地***。
第五步，依照矿体周围地势，按台阶式构建多级人工湿地***。
第六步，投入使用前，构建的多级人工湿地***经过25～50天挂膜启动。
第七步，控制平均水力停留时间为5～15小时，将所收集的稀土矿区土壤氨氮淋滤液从积液池放入到第一级人工湿地***，然后以溢流的方式逐级向下流入到后续的人工湿地***，经最后一级人工湿地***排出。
进一步，第三步中，植株密度为4～8株/m2。
进一步，第四步中，构建单个人工湿地***长宽比为10:1，水深300～600mm。
进一步，第五步中，相邻两个人工湿地***的落差为300～800mm。
进一步，第六步中，挂膜工艺为：挂膜溶液50～75mg/L稀土矿区土壤氨氮淋滤液，水力停留时间10～20小时。挂膜方式为接种挂膜，所接菌种为工程硝化菌(购于碧沃丰生物科技有限公司)。
进一步，第七步运行后，还需进行：
多级人工湿地***采用序批式运行方式，每间隔6～24小时停止放水一次。
进一步，第七步运行后，还需进行：经多于6个单个人工湿地***构成的多级人工湿地***再处理氨氮含量在150mg/L以下(如果氨氮浓度超出可加水稀释)的稀土矿区土壤氨氮淋滤液。
本发明的另一目的在于提供一种运行所述复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的***，所述复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的***包括：多个单个人工湿地***；多个单个人工湿地***按台阶式分布构成多级人工湿地。
进一步，单个人工湿地***的下层铺设有多孔陶粒填料层，多孔陶粒填料层上种植有挺水植物。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明充分结合矿区山体地理特征及矿体周围地势，采用复合人工湿地的氨氮就地去除技术，通过使用多孔陶粒作为基质，并对陶粒基质进行生物膜附着处理，综合基质的吸附、过滤与沉淀作用，植物的吸收转化作用，强化微生物的氧化分解作用，实现稀土矿区氨氮淋滤废水的深度净化，具有处理效率高、运行费用低、水力负荷大、适应氨氮负荷波动大、处理能力退化小及美化景观等优点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的复合人工湿地去除稀土矿区氨氮污染***中单个人工湿地构造图。
图3是本发明实施例提供的复合人工湿地去除稀土矿区氨氮污染***中多级人工湿地处理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
离子型稀土矿区土壤氨氮淋滤液实际是属于氨氮废水的一种，针对氨氮废水的处理现有技术存在的问题，本发明提供了一种复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法包括以下步骤：
S101，在矿体底部周边开挖积液沟和积液池收集稀土矿区土壤氨氮淋滤液。
S102，使用自制多孔水处理陶粒作为人工湿地基质。
S103，选择生命力及去污能力强的多年生挺水植物——香根草作为湿地栽培植物，植株密度为4～8株/m2。
S104，单个人工湿地构造如图2所示，其中湿地长宽比为10:1，水深300～600mm。
S105，依照矿体周围地势，设计台阶式多级人工湿地***(参见图3)，相邻两个人工湿地的落差在300～800mm之间，使得逐级湿地之间产生跌水复氧效果。
S106，投入使用前，所构建人工湿地***需经过25～50天挂膜启动，挂膜工艺为：挂膜溶液50～75mg/L稀土矿区土壤氨氮淋滤液，水力停留时间10～20小时。挂膜方式为接种挂膜，所接菌种为工程硝化菌。
S107，控制平均水力停留时间为5～15小时，将所收集的稀土矿区土壤氨氮淋滤液从积液池放入到第一级人工湿地，然后以溢流的方式逐级向下流入到后续的人工湿地，经最后一级人工湿地排出。
S108，人工湿地***采用序批式运行方式，每间隔6～24小时停止放水一次。
S109，可直接处理氨氮含量在150mg/L以下的稀土矿区土壤氨氮淋滤液(如果氨氮浓度超出可加水稀释)，经6级以上的人工湿地***处理，氨氮去除率达90％以上，所处理废水氨氮浓度低于15mg/L、总氮含量低于20mg/L，全氮脱除超过85％。最终可实现稀土矿区土壤氨氮淋滤液废水经过技术方案处理达标排放。
本发明实施例提供的复合人工湿地去除稀土矿区氨氮污染***，包括：多个单个人工湿地***；多个单个人工湿地***按台阶式分布构成多级人工湿地，***用于稀土矿区氨氮污染处理。
多个单个人工湿地***的下层铺设有多孔陶粒填料层，多孔陶粒填料层上种植有挺水植物。
其中，图2是本发明实施例提供的复合人工湿地去除稀土矿区氨氮污染***中单个人工湿地构造图。
图3是本发明实施例提供的复合人工湿地去除稀土矿区氨氮污染***中多级人工湿地处理示意图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，所述复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法包括以下步骤：
第一步，在矿体底部周边开挖积液沟和积液池收集稀土矿区土壤氨氮淋滤液；
第二步，使用多孔水处理陶粒作为人工湿地基质；
第三步，选择多年生挺水植物作为湿地栽培植物；
第四步，构建单个人工湿地***；
第五步，依照矿体周围地势，按台阶式构建多级人工湿地***；
第六步，投入使用前，构建的多级人工湿地***经过25～50天挂膜启动；
第七步，控制平均水力停留时间为5～15小时，将所收集的稀土矿区土壤氨氮淋滤液从积液池放入到第一级人工湿地***，然后以溢流的方式逐级向下流入到后续的人工湿地***，经最后一级人工湿地***排出。
2.如权利要求1所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，第三步中，植株密度为4～8株/m2。
3.如权利要求1所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，第四步中，构建单个人工湿地***长宽比为10:1，水深300～600mm。
4.如权利要求1所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，第五步中，相邻两个人工湿地***的落差为300～800mm。
5.如权利要求1所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，第六步中，挂膜工艺为：挂膜溶液50～75mg/L稀土矿区土壤氨氮淋滤液，水力停留时间10～20小时；挂膜方式为接种挂膜，所接菌种为工程硝化菌。
6.如权利要求1所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，第七步运行后，还需进行：
多级人工湿地***采用序批式运行方式，每间隔6～24小时停止放水一次。
7.如权利要求1所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法，其特征在于，第七步运行后，还需进行：经多于6个单个人工湿地***构成的多级人工湿地***对氨氮含量小于150mg/L的稀土矿区土壤氨氮淋滤液进行处理。
8.一种运行权利要求1所述复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的方法的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的***，其特征在于，所述复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的***包括：多个单个人工湿地***；多个单个人工湿地***按台阶式分布构成多级人工湿地。
9.如权利要求8所述的复合人工湿地就地去除稀土矿区氨氮污染的***，其特征在于，单个人工湿地***的下层铺设有多孔陶粒填料层，多孔陶粒填料层上种植有挺水植物。
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