[发明专利]一种高效除钼垂直潜流人工湿地净化装置

说明书

本发明提供了一种高效除钼垂直潜流人工湿地净化装置，包括进水机构、净化区以及出水机构，所述净化区由上到下依次包括土壤层、复合基质层、细沙层、承托层，所述复合基质层为改性煤渣与黄铁矿的组合基质，所述土壤层种植有植物；所述净化区上方设置有进水机构，所述净化区底部设置有出水机构。本发明中涉及到的复合基质作为填料层组成成分之一，具有除钼效率高、来源广泛、廉价易得，制备简便等优点。本发明将吸附材料与人工湿地相结合，对重金属钼污水的去除效率高，人工湿地出水钼浓度满足我国地下水质量标准。

技术领域

本发明涉及人工湿地污水生态处理技术领域，具体涉及一种高效除钼垂直潜流人工湿地净化装置。

背景技术

钼(Mo)是具有生物活性的过渡元素之一，也是动植物必需的一种微量元素，适量的摄取有益于生命体的正常生理活动。然而，一旦钼摄入过量，将损害生物体健康，甚至导致生物体钼中毒。我国《生活饮用水卫生标准》和《地表水环境质量标准》集中式生活饮用水地表水源地特定项目中钼的质量浓度限值都为0.07mg L^-1。正六价的钼酸根离子(Mo(VI))在环境中相对稳定，并且在大多数体系里容易被生物所摄取，因此当水溶液中Mo(VI)浓度超过5ppm即对环境带来危害。在工业应用中，钼作为肥料、催化剂、金属合金和防锈剂的组成部分具有重要的经济价值。但由于钼矿开采技术相对落后，碱性钼尾矿管理力度不够，导致国内外部分地区水体钼污染相对严重。

目前，国内处理钼污水的方法主要有离子交换法、化学沉淀法、吸附法及人工湿地法等四种类型。离子交换法存在成本高及运行维护困难的缺点，而化学沉淀法容易产生二次污染，吸附法虽然应用广泛，但不适用于钼面源污染的处理要求。人工湿地是一种模仿自然湿地而构建的水处理生态系统。由于该工艺具有建设运行成本低、管理简便、净化效果比较稳定等优点而受到广泛的重视。

人工湿地是一项污水处理生态工程技术，它是在自然湿地降解污水的基础上发展起来的，利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。其中潜流湿地系统，即水在填料表面下渗流，可更充分利用填料表面及植物根系上的生物膜及其他各种作用来处理废水，且卫生条件好，因此被广泛采用。人工湿地对重金属去除主要依靠体系内的基质层，然而普通人工湿地基质对钼去除效率较低，因此开发新型高效除钼人工湿地基质是研究的热点之一。对除钼基质的研究国内外主要集中在以下几种：铁矿石、土壤、螯合树脂、壳聚糖以及活性炭。相关研究表明，表面积较大、富含铁铝氧化物的基质对钼去除较好。由于土壤除钼效率极低，螯合树脂、壳聚糖以及活性炭等材料的成本又较为昂贵，因此既含铁铝氧化物，又具有较大表面积的矿渣可能成为除钼人工湿地基质的合适材料。煤渣作为一种工业废弃物具有较大比表面积，然而煤渣大多呈碱性，不利于水体钼的去除，因此我们采用硫酸对其进行了改性处理。同时，本研究的人工湿地基质里还选取了地壳中含量较为丰富的黄铁矿。由于黄铁矿本身具有产酸作用，且富含的硫、铁元素有利于水体钼的去除。然而黄铁矿本身比表面积较小，因此将其与表面积较大的改性煤渣组合作为人工湿地基质可能会收到良好的除钼效果。

关于人工湿地污水生态处理方法已有不少技术成果，如中国专利号CN105594642A，授权公告日2016年05月25日。该专利公开了一份名为“一种基于池埂的多阶表面流人工湿地生态共生系统与使用方法”的专利文件；中国专利号CN105600932A，授权公告日2016年05月25日。该专利公开了一份名为“一种模块化人工湿地污水处理装置”的专利文件；中国专利号CN102642978A，授权公告日2012年08月22日。该专利公开了一份名为“一种适用于污水分散处理的高效循环式垂直流人工湿地及设备”的专利文件；中国专利号CN105600934A，授权公告日2016年05月25日。该专利公开了一份名为“一种新型人工湿地”的专利文件。这些湿地系统对于特定污染物都收到了较好的去除效果，然而湿地结构较为复杂，运行维护成本相对较高。