[发明专利]一种煤矸石‑自动改性沸石复合填料人工湿地系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矸石-自动改性沸石复合填料人工湿地系统，该系统可在缓解潜流人工湿地填料层堵塞问题的同时，实现对煤矸石的资源化利用。

背景技术

人工湿地技术因其建设运行费用较低、管理简易等优势，目前已广泛应用于各类污水处理和河道生态整治项目，并取得了较好的运行效果。但人工湿地通过多年的运行发现，其湿地填料层随运行时间会逐步堵塞，导致湿地过水断面缩减、处理水量降低和湿地处理效能的下降，潜流湿地填料的堵塞问题已成为制约人工湿地技术在我国应用和推广的主要因素之一。

沸石尤其是改性后的沸石因其较好的多孔物理结构已广泛应用于各类水处理项目，但因其较高的工程造价和预制改性工艺复杂等问题目前尚无法在人工湿地中进行广泛的应用。煤矸石作为煤炭开采过程中的副产物，除少量用于发电、制砖外，大量煤矸石弃置于野外，其不仅占用大量土地，同时在降雨等多因素共同作用下渗出大量酸性废水造成对周边环境的二次污染。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种煤矸石-自动改性沸石复合填料人工湿地系统，适用于垂直或复合潜流人工湿地填料层。

本发明采用的技术方案为：

本发明一种煤矸石-自动改性沸石复合填料人工湿地系统，采用包含煤矸石、沸石和砾石填料的人工湿地复合填料，其填料层厚度不低于1.0m，填料自上而下依次为种植土、煤矸石、沸石、砾石、土工膜。

进一步地，所述填料粒径分别为煤矸石8-20mm、沸石5-10mm、砾石10-25mm。

进一步地，所述煤矸石、沸石、砾石滤料不均匀系数K80为1.3-1.6。

进一步地，所述种植土厚度为15cm，煤矸石层、沸石层、砾石层厚度依据进水悬浮物浓度(SS)不同，调整厚度和水力负荷，具体如下：

当人工湿地进水浓度SS≤20mg/L时，煤矸石填料厚度不低于15cm，沸石填料厚度不低于20cm，余为砾石层，水力负荷为0.4-0.5m³/㎡.d；

当人工湿地进水浓度SS为20-30mg/L时,煤矸石填料厚度不低于25cm，沸石填料厚度不低于25cm，其余为砾石层，水力负荷为0.3-0.4m³/㎡.d；

当人工湿地进水浓度SS＞30mg/L时，污水在进入人工湿地前应经沉砂预处理，保证潜流湿地进水SS≤30mg/L。

人工湿地填料层不低于1m,自上而下依次为种植土、8-20mm的煤矸石、粒径为5-10mm的沸石、粒径为10-25mm的砾石和土工膜。各级滤料不均匀系数K₈₀控制在1.3-1.6。潜流湿地表层种植土厚度均为15cm,依据人工湿地进水SS浓度的不同，当人工湿地进水SS浓度≤20mg/L时，水力负荷为0.4-0.5m³/㎡.d,煤矸石填料厚度不低于15cm，沸石填料厚度不低于20cm,其余为砾石层；当人工湿地进水SS浓度为20-30mg/L时,水力负荷为0.3-0.4m³/㎡.d,煤矸石填料厚度不低于25cm，沸石填料厚度不低于25cm,其余为砾石层；污水在进入人工湿地前应经沉砂预处理，保证潜流湿地进水SS≤30mg/L。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过调节不同水质条件下污水在煤矸石填料层中的停留时间和流速，实现对煤矸石填料层滤后水pH值指标的控制，弱酸性滤出水直接作用于下层沸石填料层，可自动实现对沸石填料的改性，在有效提高沸石填料层对污染物去除效果和纳污能力、减少人工湿地的堵塞速率和沸石层填料用量、延缓人工湿地堵塞速率的同时，解决原有沸石预处理过程中需大量消耗酸碱液、处置浸泡工艺复杂等问题。

2.本发明采用的大粒径反级配填料技术，可在减缓人工湿地表层填料堵塞速率，增加填料层有效处理深度的同时，控制进水在煤矸石层的停留时间、提高进水在沸石层的停留时间，在在实现对沸石层充分改性的同时降低煤矸石层浸出氢离子泄漏的风险。

3.本发明充分发挥了煤矸石经水浸泡后释放氢离子的特性，减少了传统人工湿地填料中的沸石和砾石用量，降低了人工湿地的工程建设成本，为煤矸石资源化利用提供了新的途径和思路。

附图说明

图1为本发明填料铺设图。

图中：1.种植土，2.煤矸石，3.沸石，4.砾石，5.土工膜。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明进行详细描述。