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火山岩助推湿地水处理技术
水污染问题日趋严重,另一方面我国的城市污水处理主要采用传统的二级活性污泥处理工艺,其工程投资高、耗能大、运行管理要求高,而对于资金有限、 技术力量薄弱的中小城市和乡镇,无力拿出太多的资金用于污水处理厂的建设和运行。而人工湿地作为一种**的“污水处理厂”,对于发展中具有较大的经济效益和环境效益 。然而,目前我国应用人工湿地处理工业废水和生活污水虽然有一些成功的范例,但还很少。人工湿地污水处理系统是对自然湿地的模拟,它是以污水处理为目标,经人工设计、建造的工程化的湿地系统。它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作用,使水质得到不同程度的改善,实现对废水的生态化处理。
湿地水处理技术:湿地是指水域与陆地交界的沼泽地带,与森林、海洋并称为**生态系统,它不仅蕴藏着丰富的生物各类,而且在调节气候、控制土壤侵蚀、控制污染、美化环境、维护生态平衡等方面起着重要*特的作用。
对小区域来说,废水经过化粪池、氧化塘前处理后,再利用湿地工艺作为一种深度处理方法非常有效。
在我国,1990年,由东南环境科学研究院在深圳白泥坑承建了我国一个实用型人工湿地污水处理厂,处理周边的村镇生活污水和工业废水。海南省海口市望海狮城生态小区设计中采用了人工湿地处理沼气池出水,并回用冲厕,运行结果稳定。
人工湿地是一个综合的生态系统,它根据生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的再生潜力,防止环境的再污染, 获得污水处理与资源化的佳效益,是一种较好的生态废水处理方式,比较适合于处理水量不大,管理水平不高的城镇污水和较分散的污水的处理。
湿地水处理技术:在我国,一方面废水排放量日益增加, 目前,国内绝大部分的城市污水处理厂均采用传统的二级活性污泥法工艺,
火山岩滤料对人工湿氨氮和总磷去除效果
与传统的污水处理系统相比,人工湿地具有投资、运行费用低,操作简便,抗污水负荷能力强和避免二次污染等优点.垂直流人工湿地因其在处理**物和氮素方面的**表现,在过去二三十年里发展迅速;但由于在潜流型湿地内未能得到充足的溶解氧(Vymazal,2002)以及基质容易吸附饱和等原因,其对氨氮和总磷的去除效果较差.众多学者对此进行了大量的研究,如通过提高湿地床内基质对磷素的吸附容量,或延长磷素在多孔基质的湿地床中的水力停留时间,或单独在末端出水设置过滤装置而使其净化效果得到有效改善.近年来,**煤、粉煤灰、钢渣、矿渣、火山岩、活化赤泥、生物陶粒等填料陆续被作为人工湿地除磷基质展开研究,但大部分**基质易吸附饱和,很难寻求到一种长久、、经济、稳定的基质.生物陶粒作为填料的1种,兼具材料低廉易得、表面积大、孔隙率大、化学和物理稳定性好等优点,因此可尝试对生物陶粒基质进行覆膜改性,以强化和提高其对水体中磷素的净化效果.
阴离子型层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs),又称为水滑石类化合物或阴离子粘土. LDHs由相互平行的层板构成,层板上二价金属离子部分被三价金属离子同晶取代,其层间作用力较弱,因而具有捕获**和无机阴离子的较强能力;LDHs比表面积大,具有比阴离子交换树脂较高的阴离子交换能力和热稳定性,因此近年来LDHs广泛应用在催化、光化学、电化学聚合、磁学、生物医药科学和水环境科学;其中在水处理领域中的应用主要集中于将制备好的LDHs固体直接用于水体中污染物的吸附.
在前期试验研究的基础上,本次实验选用垂直流人工湿地常用的火山岩滤料作为原始基质,采用Ca系、Zn系和Mg系二价金属化合物与Fe系、Co系与Al系三价金属化合物一一对应反应生成LDHs的方式,在碱性条件下以共沉淀的方法合成9种不同类型的LDHs,并将其分别覆膜于垂直流人工湿地火山岩滤料基质上,研究改性基质对磷素净化效果的提升作用,以期筛选出净化磷素的金属化合物佳反应组合,为强化垂直流人工湿地除磷效果提供参考.
2 材料与方法
2.1 改性试验方法
2.1.1 原始基质
改性及净化磷素所用火山岩滤料基质为球形颗粒状,经过粗筛后粒径为1~3 mm,所有的基质均购自河南郑州.
2.1.2 改性药剂
改性所采用二价金属化合物:CaCl2、MgCl2、ZnCl2;三价金属化合物:FeCl3、CoCl3、AlCl3,将上述两类金属化合物进行两两组合反应,形成9种不同类型的LDHs,其组合方式
火山岩生物滤料的优势
火山岩生物滤料是微生物生长栖息的场所,那么它作为生物滤料大的优势在哪呢?
分析可以得知,有以下几点优势所在:
适比表面积大:填料一般选用比表面积大、开孔空隙率高的多孔惰性滤料,这种滤料有利于微生物的接触挂膜和生长,保持较多的微生物量;有利于微生物代谢过程中所需氧化和营养物质以及代谢产生的废物的传质过程;而火山岩生物滤料正具有这种优势。
火山岩生物滤料机械强度好:生物填料必须具有在不同强度的水利剪切作用以及滤料之间摩擦碰撞过程中破损率低的机械强度要求。较好的硬度能使滤料即使在过滤过程中使用多年仍能保持其原有的大小和形状;
耐磨损性:滤料必须具有较高的耐腐蚀性,这样能减少滤料在反冲洗后期或挂膜量少时的磨损程度;
空隙率及表面粗糙度:要求滤料具有一定的空隙率及粗糙度有利于微生物的附着、生长,而重要意义在于:减少滤料在冲洗过程中由于滤料之间摩擦碰撞而造成固着微生物膜的过量脱落,保证生物滤池周期工作的初期(冲洗之后)基本生物量的要求,以便出水水质相对稳定。
生物、化学稳定性好:生物膜在新陈代谢过程中会产生多种代谢产物,某些代谢产物可能对滤料产生腐蚀作用,因此生物滤料必须具有一定的化学稳定性和抗腐蚀性,同时需不参与生物膜的生物化学反应,且其本身应是不可生物降解的。
表面电性和亲水性:微生物一般带有负电荷,而且亲水,因此滤料表面带有正电荷将有利于微生物固着生长,滤料表面的亲水性同样有利于微生物的附着。
火山岩生物滤料湿密度过大,造成在反冲洗时滤料悬浮膨胀困难或使反冲洗时能耗增加,甚至冲洗不干净,长期运行导滤料致板结。密度过小,又不宜于滤料在反应器中的运行工况,因此滤料湿密度需在一定范围之内。
火山岩生物滤料对河流污染物降解系数的影响
火山岩生物滤料对河流污染物降解系数的影响,以苏州官渎花园内河为研究背景,利用模拟河道分别考察了曝气复氧、人工水力循环、火山岩滤料渗滤净化技术3种处理技术对受污河水中COD降解系数kCOD、NH3-N降解系数kNH3-N变化规律的影响。实验表明,在无外源污染且河水滞留的**情况下河道拥有一定自我净化的能力,并且火山岩厂家的火山岩生物滤料处理技术对COD、NH3-N的降解系数都有一定提高,分别使kCOD增加了34.3%、47.8%和57.8%,kNH3-N增加了8.35%、15.4%和52.8%,结果显示,渗滤净化技术对污染物降解系数的提高影响大。
位于官渎花园内河位于苏州市姑苏区官渎花园内,长350m,深0.5~1.5 m,宽15~20 m,河床平均比降接近于0。该河上游为断头浜,下游设有平板闸门,仅在汛期内河水位较高时开启。
全河段无支流汇入或流出,沿岸仅有小区雨水排入。由于该河段位于老城区和城中村的交汇处,排水系统混乱造成污染物来源分散且复杂,导致水质恶化现象严重,自净能力差,河道景观功能丧失,对沿河居民的正常生活造成了一定的影响。
为了改善当地居民的居住环境,火山岩厂家对官渎花园内河进行综合整治,重新恢复该河的生态景观功能。目前国内外常用的河道水质净化工程技术有属于物理修复法的火山岩滤料人工增氧、底泥疏浚、人工造流等,化学修复中的化学除藻、混凝沉淀、重金属固定等以及火山岩生物滤料生物修复中的投菌法、火山岩生物膜法。对于官渎内河的水质整治,在选取处理技术时除了要令水质得到提升,较重要的是提高河流的纳污能力,
恢复对污染物质的自然净化功能。污染物降解系数是对河道净化能力的直接体现,它是指污染物在水体作用下降解速度的快慢,反映了河道水质污染的变化情况。因此,在整治过程中,可用污染物降解系数来评价水质的修复效果。
**水环境中污染物降解系数受多种自然因素综合影响,而以往研究大多采用室内模拟法,忽略了自然因素的影响,一定程度上与真实水体的污染物降解有差距。本文建立室外模拟河道,模拟官渎内河在无外源污染和下游闸门关闭的情况下,对污染水体依次采用曝气复氧、人工水力循环以及渗滤净化技术,并用污染物降解系数评价火山岩生物滤料处理技术的效果。
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