[发明专利]基于生物质循环的人工湿地及其污染物强化去除方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理与资源化和水污染控制领域，具体涉及一种基于生物质循环的人工湿地及其污染物强化去除方法。

背景技术

人工湿地是一种生态处理技术，它具有美化景观、维持生态平衡、管理简便等优点。人工湿地技术在全球尤其是发展中地区流域污染治理中具有突出的应用优势，已被广泛应用于污染河水、城市污水厂尾水、分散生活污水等多种类型污水的处理。作为人工湿地的主要组成部分，湿地植物多为年生，传统人工湿地污水处理技术存在植物退化与腐败等问题。湿地动物对于人工湿地有很好的污染物吸附与降解效果，然而动物体残渣，如虾、蟹壳、鱼鳞的产生，以及其腐败变臭会导致水体恶化以及二次污染的问题。枯萎的湿地植物、腐败的动物残渣等生物质导致的填料堵塞、污染物质释放问题，人工湿地工程的运行中普遍存在的湿地植物利用方式的经济附加值低等问题极大地限制了其推广应用。

人工湿地有大量的湿地秸秆产生，目前还没有很好的处理利用方法。最常见的处理方法是自然堆积腐烂或者焚烧，这不仅占用空间、浪费资源，并且还会导致环境污染。对于湿地动物残渣，目前还没有有效的处理方法。因此，实现对湿地秸秆的综合利用以及动物体残渣的处理处置，对于提高人工湿地的可持续利用性非常重要。

大量研究表明，吸附法是处理有机物污染废水的有效技术，但是传统的吸附剂价格昂贵，而且回收利用困难，当吸附剂饱和后难以再起到相应的作用。提高了人工湿地处理有机废水的成本，并难以维持人工湿地处理有机废水的效率。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于生物质循环的人工湿地及其污染物强化去除方法。该人工湿地是将植物秸秆、动物残渣等生物质进行炭化，制备活性炭，回填于湿地基质，实现了生物质循环，并提高了废水中污染物的去除效果。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于生物质循环的人工湿地，其中回填有活性炭层，活性碳层中的活性炭由该人工湿地中的植物残体或/和动物残体经炭化制备而成。

将人工湿地中枯萎的湿地植物和腐败的动物残渣从人工湿地中回收制备活性炭，并将制备的活性炭回填于人工湿地中，一方面，取来自人工湿地的生物质制炭并回填，实现了生物质循环，实现了对湿地植物和腐败的动物残渣的处理处置；第二方面，可以解决植物残体和动物残渣等生物质容易导致人工湿地中填料堵塞，降低人工湿地处理有机废水能力的问题，提高湿地利用效率；第三方面，可以解决植物残体和动物残渣等生物质在腐败降解过程中产生较多的污染物质，对有机废水造成二次污染的问题。

优选的，表流人工湿地中活性炭层的回填方式包括直接混合添加法、模块法和浮球法；潜流人工湿地中活性炭层的回填方式包括模块法和浮球法。

进一步优选的，所述直接混合添加法为将活性炭与底泥混合后回填，得到活性炭和底泥的混合层，该混合层的上方是覆盖层，下方是底泥层。将活性炭和底泥混合后回填使得活性炭更加稳定，不易上浮、分散。

更进一步优选的，所述覆盖层的厚度为4-8cm，混合层的厚度为25-40cm，水层高度为30-50cm；优选为，覆盖层的厚度为5-6cm，混合层的厚度为26-35cm，水层高度为35-45cm。

活性炭的密度较小，填充在底泥中时，容易发生上浮现象，覆盖层平铺于混合层上，起到遮盖的作用，防止活性炭浮出，为避免影响吸附效果，将覆盖层的厚度限定为4-8cm。当覆盖层、混合层和水层的厚度/高度这样设置时，混合层中的活性炭对水层中的有机废水的处理效果较好。

更进一步优选的，所述混合层中的活性炭与底泥的质量比为1:0.8-1.2。

更进一步优选的，所述覆盖层中的物质为底泥。

进一步优选的，所述模块法为将盛放有活性碳的槽体埋填在底泥或填料中，槽体内的活性炭分为两层，上层为粒度为7-8cm的块状活性炭，下层为10-20目的活性炭，槽体的四周和底部均匀打孔。

小颗粒活性炭在底泥或填料中容易上浮，块状活性炭压在小颗粒活性炭的上方，一方面可以压住小颗粒活性炭，避免小颗粒活性炭的上浮，另一方面起到支撑作用，扩大污水的流动通道，使表面流污水迅速到达下部小颗粒活性炭区，废水在相同的停留时间下，可以提高吸附处理效果，进而提高有机废水的处理效果；第三方面，上层块状活性炭可以对有机废水中的固体杂质起到阻挡过滤作用，避免对小颗粒活性炭层造成堵塞，延长活性炭的使用寿命。

当槽体内的活性炭达到吸附上限时，可以将槽体整体取出，便于活性炭的回收和更换。