[发明专利]基于CDI的复合型人工湿地脱盐系统

说明书

技术领域

本发明属于复合型人工湿地脱盐系统技术领域。具体涉及一种基于CDI的复合型人工湿地脱盐系统。

背景技术

电容去离子（CapacitiveDeionization，简称CDI）脱盐技术是利用污水与电极界面形成的双电层来吸附污水中的离子，当离子吸附达到饱和后在反向电场力的作用下进行脱附解吸，使电极得到再生。电容去离子法采用低电压，不使用化学品，离子（盐）不受污染而可回收，是一种无污染、低耗能和高附加价值的水处理技术。然而电容去离子仅对盐类离子有较高的去除率，对污水中有机污染物、氮和磷的去除率较低，因此对处理污水的水质要求，往往受到限制。

人工湿地利用土壤、微生物和植物三者的协同作用来处理污水，可达到净化污水与增强景观的双重目的，具有操作简单，维护和运行费用低等优点，受到世界各国的普遍重视，是一种经济有效的生态修复技术。近年来，人工湿地技术在污水处理中的应用日益广泛，具有广阔的应用前景。

人工湿地系统对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显著的去除效率。但人工湿地的运行过程也往往存在如下问题：

（1）湿地土壤层易堵塞；

（2）有限的人工湿地基质对污染物的吸附作用易饱和，且不易解吸；

（3）只对氮磷及有机污染物处理效果较好，脱盐效果差，易造成湿地盐碱化，影响人工湿地处理系统的正常运行。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、能有效解决湿地土壤层堵塞与饱和、脱氮除磷效果好和脱盐效果好的基于CDI的复合型人工湿地脱盐系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述复合型人工湿地脱盐系统由预处理系统和复合垂直流人工湿地系统组成。预处理系统包括第一加压泵、流量计、格栅、CDI装置、电导率仪、水箱、第二加压泵和晒盐板。第一加压泵的进水口通过管道与待处理污水相通，第一加压泵的出水口通过管道与格栅的进水口相通，格栅的进水口处设有流量计，格栅的出水口通过管道与第一截止阀的进水口相通，第一截止阀的出水口与CDI装置的进水口相通，CDI装置的出水口通过管道与第二截止阀的进水口和第三截止阀的进水口相通。第三截止阀的出水口与复合垂直流人工湿地的进水口相通，进水口位于复合垂直流人工湿地的上部。第二截止阀的出水口与水箱的进水口相通，水箱的出水口通过管道与第二加压泵的进水口相通，第二加压泵的出水口与晒盐板的进水口相通。

所述复合垂直流人工湿地系统为：在人工湿地的底部和四侧设有防渗层，从人工湿地的底部防渗层向上依次设有碎石层、生物陶粒层、沸石层和土壤层，碎石层、生物陶粒层、沸石层和土壤层的高度依次为15~20cm、30~40cm、30~40cm和15~20cm。土壤层的上方固定有晒盐板，土壤层种植有水生植物。

在人工湿地沿左右方向均匀地设有2n道隔墙，2n道隔墙将人工湿地分隔为2n+1个垂直流处理池，(n为1~3的自然数)，每道隔墙间的距离为3~8m。其中：顺序号为奇数道的隔墙为高水位隔墙，高水位隔墙位于土壤层、沸石层和生物陶粒层间，高水位隔墙两侧的垂直流处理池的底部相连通；顺序号为偶数道的隔墙为低水位隔墙，低水位隔墙位于沸石层、生物陶粒层和碎石层间，低水位隔墙两侧的垂直流处理池的上部相连通。

第一个垂直流处理池的土壤层设有布水管，布水管与复合垂直流人工湿地的进水口相通；最后一个垂直流处理池的碎石层的底部设有集水管，集水管通过复合垂直流人工湿地的出水口与第四截止阀的进水口相通。

所述CDI装置的结构是：壳体的底板和顶板对称地开有2~8个安装槽，2~8个安装槽均匀设置，每个安装槽装有绝缘隔板，第一个和最后一个绝缘隔板紧靠壳体左侧和右侧对应的内壁。除最后一个绝缘隔板外的每个绝缘隔板的右侧面紧贴有电极阳极，靠近电极阳极的另一侧面设有阳离子交换膜；除第一个绝缘隔板外的每个绝缘隔板的左侧面紧贴有电极阴极，靠近电极阴极的另一侧面设有阴离子交换膜。每个电极阳极与电源的正极连接，每个电极阴极与电源的负极连接；电源的直流电压为1.5~1.9V。壳体的进水口和出水口与对应的第一个绝缘隔板和最后一个绝缘隔板的过水口相通，顺序号为奇数的绝缘隔板的靠近上端处设有过水口，顺序号为偶数的绝缘隔板的靠近下端处设有过水口。电导率仪的取样接头穿过壳体底部固定在CDI装置内部的过水通道中。