一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置及其配比方法
【專利摘要】本發明公開了一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，包括四周和底部封閉、頂部敞開的容器以及設置于所述容器側面底部的出水口，其特征在于：在所述容器中，由上至下依次設置的配水層、土壤層、納米填料層、豆石層和礫石層；需要凈化的污水由容器頂部灌入垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，經過上述層次的過濾及反應，由出水口排除，本發明還公開了所述垂直流人工濕地納米填料凈化裝置中納米填料層的配比方法，本發明通過填料的優化配置，優化填料的粒徑及填充層厚度，其特色主要是將納米材料與傳統的人工濕地填料高爐渣、煤灰渣等進行混合，可以優化系統對污水各個指標的去除，特別是能提高對污水氮的去除。
【專利說明】一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置及其配比方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置及其配比方法，涉及污水人工濕地處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在工業廢水、生活污水和農村面源污染處理中，人工濕地是一種高效環保的生態處理工藝。人工濕地是模擬自然濕地的人工生態系統，類似自然沼澤地，但由人工建造、監督、控制和運行，是一種人為地將石、砂、土壤、煤渣等一種或幾種介質按一定比例構成基質，并有選擇性地植入植物的污水處理生態系統。它是一種集物理、化學、生化反應于一體的廢水處理技術，是一個獨特的植物、微生物、土壤綜合生態系統。
[0003]濕地系統的處理效果與填料有密切關系，其性能的優劣直接影響和制約系統的處理效率及使用壽命，特別是垂直流人工濕地填料的選擇會直接影響其脫氮除磷的效果。長期以來，垂直流人工濕地系統采用土壤、砂、礫石、高爐渣等傳統基質作為填料，但這些填料往往對水中污染物的去除比較單一，特別是對氮的去除效果較差(莫文銳等，2012 ；ChengJiang, etal.2014) ; Drizo等人比較了電弧爐鋼洛、蛇紋石分別與石灰石混合的脫氮除磷效果，研究表明，加入一定比例的石灰石后，脫氮除磷效果并不理想，在蛇紋石中添加石灰石甚至會使脫氮除磷效率下降(Drizo A, etal.2006)。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的缺陷，提供一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置及其配比方法，解決人工濕地處理污水過程中的脫氮除磷效率差、使用壽命短等問題。
[0005]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，包括四周和底部封閉、頂部敞開的容器以及設置于所述容器側面底部的出水口，在所述容器中，由上至下依次設置的配水層、土壤層、納米填料層、豆石層和礫石層；需要凈化的污水由容器頂部灌入垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，經過上述層次的過濾及反應，由出水口排除。
[0006]作為本發明的進一步優選方案，所述容器的高度為100厘米。
[0007]作為本發明的進一步優選方案，所述配水層和土壤層的高度均為2厘米。
[0008]作為本發明的進一步優選方案，所述納米填料層的高度為83厘米。
[0009]作為本發明的進一步優選方案，所述豆石層的高度為5厘米。
[0010]作為本發明的進一步優選方案，所述礫石層的高度為8厘米。
[0011]作為本發明的進一步優選方案，所述豆石層中，豆石的粒徑小于I厘米。
[0012]作為本發明的進一步優選方案，所述礫石層中，礫石的粒徑為2至5厘米。
[0013]本發明還公開了一種基于所述垂直流人工濕地納米填料凈化裝置的納米填料層配比方法，所述納米填料層由高爐渣、煤灰渣、納米二氧化硅或納米碳酸鈣混合而成。
[0014]作為本發明的進一步優選方案，所述高爐渣在納米填料層中的體積比為50%，所述煤灰渣在納米填料層中的體積比為30%，所述納米二氧化硅或納米碳酸鈣在納米填料層中的體積比為20%。
[0015]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:本發明通過填料的優化配置，優化填料的粒徑及填充層厚度，其特色主要是將納米材料與傳統的人工濕地填料高爐渣、煤灰渣等進行混合，可以優化系統對污水各個指標的去除，特別是能提高垂直流人工濕地系統對污水氮的去除。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明所公開的垂直流人工濕地納米填料凈化裝置結構示意圖，
其中:1、配水層，2、土壤層，3、納米填料層，4、豆石層，5、礫石層，6、出水口。
[0017]圖2是本發明中水源走向的框圖示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0019]本【技術領域】技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0020]本發明所公開的垂直流人工濕地納米填料凈化裝置結構示意圖如圖1所示，所述垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，包括四周和底部封閉、頂部敞開的容器以及設置于所述容器側面底部的出水口，在所述容器中，由上至下依次設置的配水層、土壤層、納米填料層、豆石層和礫石層；需要凈化的污水由容器頂部灌入垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，經過上述層次的過濾及反應，由出水口排除。
[0021]作為本發明的進一步優選方案，所述容器的高度為100厘米。
[0022]作為本發明的進一步優選方案，所述配水層和土壤層的高度均為2厘米。
[0023]作為本發明的進一步優選方案，所述納米填料層的高度為83厘米。
[0024]作為本發明的進一步優選方案，所述豆石層的高度為5厘米。
[0025]作為本發明的進一步優選方案，所述礫石層的高度為8厘米。
[0026]作為本發明的進一步優選方案，所述豆石層中，豆石的粒徑小于I厘米。
[0027]作為本發明的進一步優選方案，所述礫石層中，礫石的粒徑為2至5厘米。
[0028]本發明還公開了一種基于所述垂直流人工濕地納米填料凈化裝置的納米填料層配比方法，所述納米填料層由高爐渣、煤灰渣、納米二氧化硅或納米碳酸鈣混合均勻而成。
[0029]作為本發明的進一步優選方案，所述高爐渣在納米填料層中的體積比為50%，所述煤灰渣在納米填料層中的體積比為30%，所述納米二氧化硅或納米碳酸鈣在納米填料層中的體積比為20%。
[0030]在本發明的一個具體實施例中，選取試驗用水為仲愷農業工程學院北區學生宿舍化糞池的排出污水，其處理過程如圖2所示。將排除污水經管道引至調節池，再經過高壓水泵提升至高位水箱，再經過集水管道引至垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，污水經過垂直流人工濕地納米填料凈化裝置處理后，可直接排放，也可用作綠化用水。污水處理效果經檢驗符合國家標準。
[0031]本發明改變傳統技術中填料的分布層，填料粒徑相對很小，表面積很大，具有良好的吸附過濾效果，同時能夠為微生物和水生植物的生長繁殖提供穩定的依附表面，并為其提供基礎碳源和氮源等營養物質，并可過濾污水中的懸浮物質，通過物理化學以及微生物的作用去除污水中的氮和磷等。整個過程實現了對生活污水進行凈化的目的，特別是提高了系統對氮的脫除效率。
[0032]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質，在本發明的精神和原則之內，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，包括四周和底部封閉、頂部敞開的容器以及設置于所述容器側面底部的出水口，其特征在于:在所述容器中，由上至下依次設置的配水層、土壤層、納米填料層、豆石層和礫石層； 需要凈化的污水由容器頂部灌入垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，經過上述層次的過濾及反應，由出水口排除。
2.如權利要求1所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述容器的高度為100厘米。
3.如權利要求1或2所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述配水層和土壤層的高度均為2厘米。
4.如權利要求3所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述納米填料層的高度為83厘米。
5.如權利要求4所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述豆石層的高度為5厘米。
6.如權利要求5所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述礫石層的高度為8厘米。
7.如權利要求5所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述豆石層中，豆石的粒徑小于I厘米。
8.如權利要求6所述的一種垂直流人工濕地納米填料凈化裝置，其特征在于:所述礫石層中，礫石的粒徑為2至5厘米。
9.一種基于所述垂直流人工濕地納米填料凈化裝置的納米填料層配比方法，其特征在于:所述納米填料層由高爐渣、煤灰渣、納米二氧化硅或納米碳酸鈣混合均勻而成。
10.如權利要求9所述的一種基于所述垂直流人工濕地納米填料凈化裝置的納米填料層配比方法，其特征在于:所述高爐渣在納米填料層中的體積比為50%，所述煤灰渣在納米填料層中的體積比為30%，所述納米二氧化硅或納米碳酸鈣在納米填料層中的體積比為20%。
【文檔編號】C02F3/32GK104326566SQ201410630658
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】劉雯, 陳平, 周遺品, 雷澤湘, 黃幫裕, 陳曉敏 申請人:仲愷農業工程學院