CN112250192A - 一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料及湿地床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料及湿地床，由下述成份组成，15‑30%硅酸铝钾盐、20‑40%层状硅铝酸盐、6‑12%含硼铁环状硅酸盐，其余为碱性粘土。既可用于提升现有人工湿地的水利负荷与出水质量，也可用以新建更具性价比和节约土地型的人工湿地。
Description
技术领域
本发明属于水生态环境保护技术领域，具体涉及一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料及湿地床。
背景技术
由于人工湿地能因地制宜地对各类污水实施净化处理，具有无动力、建造、运行和维护费用低、管理过程无需人为频繁介入等优势，且易于实现污水处理与生态环境建设的有机结合，在国内外已经成为城乡生活污水处理的常选方案。除去华北、西北地区外，人工湿地在我国华东等地区已经得到较为广泛的成功运用。但是，作为一种目前主要依靠经验进行设计的污水处理技术体系，人工湿地技术尚存在较为突出的短板：水力负荷低，占地面积大，易于受到病虫害侵袭、处理功效对环境气候变化依存度较高等，已经成为不少行业人士高度关注和积极攻关的重点。
发明内容
本发明在于解决现有技术中存在的不足之处，提供一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料及湿地床，既可用于提升现有人工湿地的水利负荷与出水质量，也可用以新建更具性价比和节约土地型的人工湿地。
一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料，由下述成份组成，15-30%硅酸铝钾盐、20-40%层状硅铝酸盐、6-12%环状硅酸盐，其余为碱性粘土。
所述填料的粒度不低于300目多种天然矿石原料。
一种湿地床，包括进水区和出水区，依次设置在进水区和出水区之间的土壤层、上过滤层、填料层、下过滤层和防渗层。
所述填料层为微电化学矿物功能陶粒填料层。
所述进水区一侧设有供水进入下过滤层的进水孔。
所述出水区一侧上过滤层处设有供水渗出的出水孔。
水体从上进水后通过挡水板引导水体由下而上地充满整个所述湿地床。
环状硅酸盐采用含硼铁的环状硅酸盐。
湿地床出水的最后强化处理单元中的堆集体积应确保水体在其中的水力停留时间不低于45分钟。
一种能大幅强化人工湿地净化效能填料的制备方法，包括如下步骤： 1）成型：将将原料置于成球机内，成球机通过支架和支架底座设置振动电机，振动电机上设置连接杆，连接杆的自由端设置转动的球体，球体上均布有若干个锥形刺，在不使用时连接杆拉起，未处在料盘内，直至种球变大至4-6mm的陶瓷球生坯，将连接杆拉下使球体出于料盘内不与料盘接触，振动电机工作带动球体振动，同时成球机工作，料盘内的生球与球体接触，形成有凹槽的生球； 2）烧结：将陶瓷球生坯在窑炉内按照50℃/hr升温至300℃，然后保温1hr，再按照180℃/hr升温至1300℃以上，保温20分钟，再自然冷却至室温。
与现有成熟的各种类型人工湿地净化技术相比较，采用本发明处理高负荷污水且尾水排出的去处属于高度敏感水体的场合，出水质量更有保障。采用所述功能“填料”及其湿地床设计的人工湿地处理***，将有助于提升现有人工湿地技术的水力负荷、高负荷污水的处理能力、植物抗病虫害能力、出水质量及其回用的安全性经本发明处理***净化处理后，相对于现有一般同类人工湿地，水体总磷去处率平均提高30%上下，总氮去处率平均提高15%上下，占地面积减少三分之一左右，水质及其异味明显改善。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为本发明的成球机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料，由下述成份组成，15%硅酸铝钾盐、20%层状硅铝酸盐、6%含硼铁环状硅酸盐，其余为碱性粘土。
实施例2：一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料，由下述成份组成，30%硅酸铝钾盐、40%层状硅铝酸盐、12%含硼铁环状硅酸盐，其余为碱性粘土。
实施例3：一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料，由下述成份组成，23%硅酸铝钾盐、30%层状硅铝酸盐、9%含硼铁环状硅酸盐，其余为碱性粘土。
所述填料的粒度不低于300目多种天然矿石原料。
一种能大幅强化人工湿地净化效能填料的制备方法，包括如下步骤： 1）成型：将将原料置于成球机内，成球机通过支架和支架底座设置振动电机，振动电机上设置连接杆，连接杆的自由端设置转动的球体，球体上均布有若干个锥形刺，在不使用时连接杆拉起，未处在料盘内，直至种球变大至4-6mm的陶瓷球生坯，将连接杆拉下使球体出于料盘内不与料盘接触，振动电机工作带动球体振动，同时成球机工作，料盘内的生球与球体接触，形成有凹槽的生球； 2）烧结：将陶瓷球生坯在窑炉内按照50℃/hr升温至300℃，然后保温1hr，再按照180℃/hr升温至1300℃以上，保温20分钟，再自然冷却至室温。
所述成球机上设有支架底座17，所述支架底座17上通过弹簧16设有上底座19，所述上底座19上设有振动电机15，所述振动电机15上设有电动伸缩杆14，所述连接杆13与振动电机15铰接，所述振动电机上设有两个对称的连接杆13，所述连接杆13的自由端设有转动连接的球体，所述电动伸缩杆上端设有两个铰接的拉杆，两个拉杆18分别与对应的连接杆铰接。也可以采用四个连接杆，四个连接杆均布在振动电机15周侧，四个球体，成凹曹球效率更高效果更好，电动伸缩杆带动球体上升或下降(采用雨伞样式结构)。本发明的成球机在现有基础上增加上述结构，形成有凹槽的生球，生球外表面积大。
一种湿地床，包括进水区1和出水区2，依次设置在进水区1和出水区2之间的土壤层3、上过滤层4、填料层5、下过滤层6和防渗层7。
所述填料层5为微电化学矿物功能陶粒填料层。
所述进水区一侧设有供水进入下过滤层的进水孔9。
所述出水区一侧上过滤层处设有供水渗出的出水孔8。
水体从上进水后通过挡水板10引导水体由下而上地充满整个所述湿地床。
湿地床出水的最后强化处理单元中的堆集体积应确保水体在其中的水力停留时间不低于45分钟。
采用本发明的原料配方及制备方法，制备的陶瓷颗粒效率高，制备速度快，通过球体的作用，球体的外表面积提高了约60%， 具有良好的孔隙率和足够的表面粗糙度；且内部孔隙发达、多微孔，表面粗糙、比表面积大，能获得较高的生物量，具有较好的生物氧化能力足够的强度和坚硬度、不易破碎；化学稳定好，抗酸碱能力强。利废环保，价格低廉；堆积比重轻，有足够的筒压强度，从而反冲洗能耗低，水头损失小；同时化学稳定性好，抗酸碱性能强，使用寿命长。
将所述陶粒“填料”装置在日处理15吨三单元的箱式的农村生活污水小型处理器内，用以深度处理宜兴市某村一小型人工湿地的尾水。该人工湿地为表面流人工湿地，预处理为厌氧+跌水好氧处理，湿地水流单一，基质单一，夏秋蚊蝇孳生，水体异味重。所述尾水是通过专设管道从下而上地流入农村生活污水小型处理器内，并其中停留约1小时。其间，水体与功能陶粒之间进行着包括吸附、电极反应和氧化还原等一系列微电化学反应，并生成非溶解性的无机磷酸盐和硝酸盐以及部分气体反应物，使水得到化学的和物理的净化处理。经深度处理后的达标水体从出水口排到用作储存农田灌溉水的沟渠里。作为固体反应物的无机磷酸盐和硝酸盐将进入反应其底部的沉泥仓内。出水氨氮、总磷和COD的去处率分别达到91%、92%和65%。异味去除效果明显。
与现有成熟的各种类型人工湿地净化技术相比较，采用本发明处理高负荷污水且尾水排出的去处属于高度敏感水体的场合，出水质量更有保障。采用所述功能“填料”及其湿地床设计的人工湿地处理***，将有助于提升现有人工湿地技术的水力负荷、高负荷污水的处理能力、植物抗病虫害能力、出水质量及其回用的安全性经本发明处理***净化处理后，相对于现有一般同类人工湿地，水体总磷去处率平均提高30%上下，总氮去处率平均提高15%上下，占地面积减少三分之一左右，水质及其异味明显改善。
Claims (10)
1.一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料，其特征在于：由下述成份组成，15-30%硅酸铝钾盐、20-40%层状硅铝酸盐、6-12%环状硅酸盐，其余为碱性粘土。
2.如权利要求1所述的一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料，其特征在于：所述填料的粒度不低于300目多种天然矿石原料。
3.一种湿地床，其特征在于：包括进水区和出水区，依次设置在进水区和出水区之间的土壤层、上过滤层、填料层、下过滤层和防渗层。
4.如权利要求3所述的湿地床，其特征在于：所述填料层为微电化学矿物功能陶粒填料层。
5.如权利要求4所述的湿地床，其特征在于：所述进水区一侧设有供水进入下过滤层的进水孔。
6.如权利要求5所述的湿地床，其特征在于：所述出水区一侧上过滤层处设有供水渗出的出水孔。
7.如权利要求6所述的湿地床，其特征在于：水体从上进水后通过挡水板引导水体由下而上地充满整个所述湿地床。
8.如权利要求7所述的湿地床，其特征在于：湿地床出水的最后强化处理单元中的堆集体积应确保水体在其中的水力停留时间不低于45分钟。
9.如权利要求8所述的湿地床，其特征在于：所述环状硅酸盐采用含硼铁的环状硅酸盐。
10.一种能大幅强化人工湿地净化效能的填料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： 1）成型：将将原料置于成球机内，直至种球变大至4-6mm的陶瓷球生坯，将连接杆拉下使球体出于料盘内不与料盘接触，振动电机工作带动球体振动，同时成球机工作，料盘内的生球与球体接触，形成有凹槽的生球； 2）烧结：将陶瓷球生坯在窑炉内按照50℃/hr升温至300℃，然后保温1hr，再按照180℃/hr升温至1300℃以上，保温20分钟，再自然冷却至室温。
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