[发明专利]高效除磷的人工湿地组合基质、人工湿地系统及除磷方法

说明书

技术领域

本发明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组合基质、人工湿地系统及除磷方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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组合基质、人工湿地系统及除磷方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种高效除磷的人工湿地组合基质，所述人工湿地组合基质包括体积配比为1:1～2:1钢渣单元与糠醛渣单元，所述钢渣单元与糠醛渣单元在湿地水流的方向上先后设置形成用于人工湿地的组合基质填充物。

优选地，所述钢渣单元选择粒径为10～25mm的钢渣制备而成。

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。

本发明的另一目的在于提供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，其特征在于：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。

本发明的又一目的在于提供一种通过人工湿地系统进行高效除磷的方法，所述方法包括如下步骤：A、制备上述的高效除磷的人工湿地组合基质；B、制造并完成上述高效除磷人工湿地系统；C、关闭出水口，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和糠醛渣单元后停止进水；D、经36～72h后，使钢渣与糠醛渣充分反应令糠醛渣改性；E、开启进水口及出水口，使所述人工湿地系统正常运行。

基于上述技术方案，本发明的优点是：

本发明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发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明人工湿地系统的结构示意图；

图中：