本發(fā)明屬于水體凈化，具體涉及一種強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、生態(tài)溝渠是一種模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的水處理技術(shù)，通過(guò)在溝渠中種植水生植物并引入微生物，從而利用物理、化學(xué)和生物處理方式來(lái)降解廢水中的碳、氮、磷等污染物，可用于污水的凈化處理。然而，隨著重金屬成分被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑、化妝品等各類(lèi)產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)和生活廢水中重金屬含量逐步增加，在一定程度上影響了傳統(tǒng)生態(tài)溝渠的廢水凈化效果，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞。

3、如今對(duì)生態(tài)溝渠的研究向如何提高生態(tài)凈化效率方向發(fā)展，循環(huán)式生態(tài)溝渠能使污廢水有較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間，對(duì)氮、磷等有害物質(zhì)凈化效率高，常用作農(nóng)業(yè)廢水處理裝置，但其不能對(duì)含重金屬?gòu)U水中的重金屬、氮、磷進(jìn)行有效去除。因此，提出一種基于循環(huán)式生態(tài)溝渠的成本低、無(wú)二次污染、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，是污染物有效凈化的關(guān)鍵，以期降低重金屬污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)及方法，基于磁場(chǎng)發(fā)生裝置引入所產(chǎn)生的磁效應(yīng)，不僅能改善循環(huán)式生態(tài)溝渠中微生物的活性和代謝功能，使得某些微生物對(duì)重金屬污染物產(chǎn)生更強(qiáng)的處理能力，同時(shí)還能提升土壤基質(zhì)和濾料混合層的富集能力、增加水生植物的生物量等，通過(guò)多種因素共同作用能強(qiáng)化碳、氮、磷和重金屬等污染物的去除效果，大大降低環(huán)境中的污染水平。

2、本系統(tǒng)是針對(duì)廢水在含有重金屬時(shí)使微生物活性和水生植物生物量、代謝功能等受到影響，從而導(dǎo)致污染物去除效果降低的情況，提出的一種能夠強(qiáng)化去污效果的有效方案，所述系統(tǒng)適合處理包括但不限于含鐵離子、錳離子、銅離子、鋅離子等重金屬的復(fù)合污染廢水。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，具體包括：循環(huán)式生態(tài)溝渠主體、生態(tài)種植單元和磁場(chǎng)發(fā)生裝置；

4、所述的循環(huán)式生態(tài)溝渠主體包括溝渠側(cè)墻和若干堵導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻左右交錯(cuò)設(shè)置在溝渠側(cè)墻內(nèi)側(cè)并間隔分布，其一端進(jìn)水，另一端出水，使廢水在循環(huán)式生態(tài)溝渠主體內(nèi)形成形成“z”形水流通道；

5、所述的生態(tài)種植單元自上而下依次為水生植物、土壤基質(zhì)和濾料混合層，水生植物根系固著于土壤基質(zhì)和濾料混合層中，微生物富集在土壤基質(zhì)和濾料表面；

6、所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括若干塊永磁鐵氧體磁鐵，永磁鐵氧體磁鐵以垂直且磁極相反的形式固定在循環(huán)式溝渠主體的導(dǎo)流墻上。

7、本發(fā)明第二方面提供一種采用上述系統(tǒng)處理重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水的方法，具體包括：待處理的復(fù)合污染廢水從循環(huán)式生態(tài)溝渠的一端連續(xù)進(jìn)水，廢水以“z”形水流與所述生態(tài)種植單元、磁場(chǎng)發(fā)生裝置進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)重金屬及氮、磷等污染物的生態(tài)攔截和高效降解，復(fù)合污染廢水得到凈化后從循環(huán)式生態(tài)溝渠的另一端連續(xù)出水。

8、本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式至少具有以下有益效果：

9、其一、本申請(qǐng)基于循環(huán)式生態(tài)溝渠構(gòu)建了磁場(chǎng)嵌入式的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，通過(guò)適當(dāng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)作用能夠促進(jìn)循環(huán)式生態(tài)溝渠中微生物的活性、提升土壤基質(zhì)和濾料混合層的富集能力、增加水生植物的生物量等，提高循環(huán)式生態(tài)溝渠的重金屬污染物凈化效能，具有成本低、無(wú)二次污染、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上具有推廣的潛力。

10、其二、利用磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁效應(yīng)能夠促進(jìn)氧氣在水中溶解，增強(qiáng)大氣復(fù)氧能力和水生植物根際泌氧能力，增加水中活性氧含量，在系統(tǒng)中構(gòu)建好氧-厭氧-缺氧的環(huán)境，提高循環(huán)式生態(tài)溝渠主體的碳、氮、磷等污染物凈化效能。

技術(shù)特征：

1.一種強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，包括循環(huán)式生態(tài)溝渠主體(10)、生態(tài)種植單元(20)和磁場(chǎng)發(fā)生裝置(30)；其特征在于：所述的循環(huán)式生態(tài)溝渠主體(10)包括溝渠側(cè)墻(11)和若干堵導(dǎo)流墻(12)，導(dǎo)流墻(12)左右交錯(cuò)設(shè)置在溝渠側(cè)墻(11)內(nèi)側(cè)并間隔分布；

2.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述循環(huán)式生態(tài)溝渠主體(10)有效寬度為100cm、有效高度為100cm、長(zhǎng)度小于200m。

3.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述導(dǎo)流墻(12)的厚度為50cm，每?jī)啥聦?dǎo)流墻(12)的間隔為50cm，第一堵導(dǎo)流墻(12)距進(jìn)水處大于50cm，最后一堵導(dǎo)流墻(12)距出水處大于50cm。

4.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述側(cè)墻(11)和導(dǎo)流墻(12)由生態(tài)多孔磚構(gòu)成。

5.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述生態(tài)種植單元的水生植物(21)為沉水、挺水、護(hù)坡植物，種植密度為80～100株/m2。

6.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述土壤基質(zhì)和濾料混合層(23)的濾料由粒徑1～5cm的碎石組成。

7.如權(quán)利要求7所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述濾料由廢棄磁鐵礦石、石灰石、沸石、頁(yè)巖、爐渣、礫石材料中一種或幾種組成，與土壤基質(zhì)以1：1～5：1的比例均勻混合形成土壤基質(zhì)和濾料混合層(23)。

8.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述永磁鐵氧體磁鐵(31)以機(jī)械安裝的形式固定在循環(huán)式生態(tài)溝渠主體(10)的導(dǎo)流墻(12)上。

9.如權(quán)利要求9所述的強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)，其特征在于：所述永磁鐵氧體磁鐵(31)性能型號(hào)為y25，長(zhǎng)、寬、高分別為150mm×100mm×20mm，使得所述循環(huán)式生態(tài)溝渠內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度為5～20mt。

10.一種強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的方法，采用權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其特征在于：待處理的復(fù)合污染廢水從循環(huán)式生態(tài)溝渠主體(10)的一端連續(xù)進(jìn)水，有效水深為0.5～1.0m，廢水以“z”形水流與所述生態(tài)種植單元(20)、磁場(chǎng)發(fā)生裝置(30)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)重金屬及氮、磷等污染物的生態(tài)攔截和高效降解，復(fù)合污染廢水得到凈化后從循環(huán)式生態(tài)溝渠主體(10)的另一端連續(xù)出水。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于水體凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化重金屬及氮、磷復(fù)合污染廢水處理的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括：循環(huán)式生態(tài)溝渠主體、生態(tài)種植單元和磁場(chǎng)發(fā)生裝置；循環(huán)式生態(tài)溝渠主體包括溝渠側(cè)墻和若干堵導(dǎo)流墻，一端進(jìn)水，另一端出水；生態(tài)種植單元包括水生植物、微生物、土壤基質(zhì)和濾料混合層；磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括若干塊永磁鐵氧體磁鐵。本發(fā)明運(yùn)用永久磁體嵌入循環(huán)式生態(tài)溝渠中，形成“磁場(chǎng)?微生物?水生植物?濾料基質(zhì)”的廢水處理系統(tǒng)，使得某些微生物更能適應(yīng)含重金屬的廢水環(huán)境，有效降解廢水中重金屬和氮、磷等污染物，具有成本低、無(wú)二次污染、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上具有推廣的潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：王瑞剛,劉江晟,沈龍,畢夢(mèng)飛,郭楊,毛月霜,賈利霞,王鐵成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8