专利名称：高新土壤修复及污水净化的集成生态处理装置技术
技术领域：
本发明属于污水处理与土壤修复的联合技术，具体地涉及一种土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，在处理污水的同时，对受重金属侵染的土地进行修复，是由修复型人工湿地与一体化生态池组成。本发明还涉及利用上述装置进行土壤修复及污水净化的方法。
背景技术：
近年来，我国重金属污染警钟频频敲响，从“血铅事件”到震惊全国的“镉米风波”， 接连不断，如果放任土壤重金属污染的持续发生，按照现在的发展趋势，若干年后土壤重金属污染积累将进一步加剧，一旦重金属含量达到致病程度，情况就将不可收拾。现有土壤修复技术不但建设费用、运行费用高昂，操作手段繁复，而且修复效果不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤修复及污水净化的集成生态处理装置。本发明的又一目的在于提供利用上述装置进行土壤修复及污水净化的方法。为实现上述目的，本发明提供的土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，主要由人工湿地和一体化生态池组成，其中人工湿地为表流人工湿地，自上而下依次为表面土壤层，是由受重金属侵染的土壤、沸石分子筛及膨润土混合组成的复合土壤；深度处理层，为铁碳填料；浙水层，为砾石；过滤层，为无纺布；导水层，铺设有上下两层砾石填料，中间用无纺布隔开；人工湿地的进水端设置有碱性注射装置，以控制人工湿地的pH值，防止人工湿地中的重金属析出；一体化生态池，其底部设有曝气盘，曝气盘上方设有布水器，一体化生态池的内部填充有流动填料，池面漂浮有人工生态浮床；人工湿地的出水口通过加压泵连接一体化生态池。所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，人工湿地的底部向出水口呈一斜坡，其坡度较优地为0.1 %。所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，人工湿地的表面土壤层栽种的植物是对重金属有超富集作用的蜈蚣草、鱼腥草、金叶女贞、芦苇和红豆草。所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，一体化生态池的浮床上栽种有东方香蒲、再力花，栽种比例为1 1。所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，曝气盘连接一曝气机。
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所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，曝气机与曝气盘之间连接有流量计。 所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，布水器的喷嘴为缩口喷嘴。本发明利用上述装置进行土壤修复及污水净化的方法，是将废水流入人工湿地后，开启碱性注射装置注射碱溶液(如碳酸钠溶液)，控制人工湿地的表面土壤层pH呈微碱性，防止重金属析出；人工湿地栽种的植物对重金属进行吸附；处理后的污水导入一体化生态池，同时开启曝气机，使流动填料在水中翻滚流动， 在好氧环境下通过植物吸附作用及微生物生长作用消解污水中残余的污染物质。所述的方法，其中，植物吸附重金属后收割并再栽种植物。本发明是由人工湿地与一体化生态池组成。人工湿地在处理污水的同时，可以对受重金属侵染的土地进行修复，在人工湿地后端串联一座一体化生态池，防止湿地内重金属的泄露，并对污水进行深度处理。本发明创造性的采用人工湿地治理土壤重金属污染问题，土壤修复和污水处理同时进行，效果较好，易于操作，将土壤修复过程变得简单易行。
图1是本发明土壤修复及污水净化的集成生态处理装置的结构示意图。附图中主要组件符号说明1人工湿地；2 —体化生态池；3表面土壤层；4深度处理层；5浙水层；6过滤层；7 导水层；8流动填料；9人工生态浮床；10进水喷嘴；11曝气盘；12曝气机；13碱性注射装置；14加压泵。
具体实施例方式请结合图1所示，本发明提供的土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，主要结构为人工湿地为表流人工湿地，自上而下依次为分表面土壤层3、深度处理层4、浙水层5、过滤层6和导水层7等五个部分。表面土壤层3的厚度为0. 5m，是由受重金属侵染的土壤、沸石分子筛及少量膨润土混合组成的复合土壤，可以用于栽种植物，栽种的植物选用对重金属有超富集作用的蜈蚣草、鱼腥草、金叶女贞、芦苇和红豆草等，在吸附重金属的同时，还具有景观效果；深度处理层4为厚0. : 的铁碳填料；浙水层5为厚0. an的砾石，粒径为4mm-8mm ；过滤层为厚度50mm的无纺布；导水层厚30mm，铺设砾石填料，分上、下两层，中间通过无纺布隔开，上层砾石填料的粒径为8mm-15mm，下层砾石填料的粒径为15mm-30mm。人工湿地的进水端设置有公知的碱性注射装置13，控制湿地的pH略微偏碱性(pH 值约为7-9)，防止湿地重金属的析出；人工湿地的底部呈一斜坡，其坡度为0. 1%，以便于达成更好的导水效果。人工湿地的出水通过加压泵14直接导入一体化生态池2。该一体化生态池2的底部设有曝气盘11，曝气盘11通过流量计(公知技术，图中未示)连接一体化生态池外部的曝气机12 ；曝气盘11上方设有布水器10 ；池内填充有流动填料8 (如公知的改性生物悬浮填料、立体空心流化床填料)，池面漂浮着人工生态浮床9。人工生态浮床9上栽种东方香蒲、再力花，栽种比例为1 1，此时对氨氮的吸收效果较好，同时具有景观效果。
一体化生态池2内部的布水器10的喷嘴是缩口喷嘴，在加压泵14的作用下增强水流强度，在布水的同时增强填料的流动性，提高其处理效果。本发明的人工湿地在处理污水的同时，可以对受重金属侵染的土地进行修复，在修复型人工湿地后端串联一座一体化生态池，防止湿地内重金属的泄露，并对污水进行深度处理。本发明的土壤修复及污水净化的集成生态处理装置使用时，将污水布设到人工湿地内，在人工湿地中分为植物处理和微生物处理两部分。植物处理部分，是利用表面土壤层上栽种的耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，并通过植物的根毛直接从土壤交换吸附重金属以固定，继而重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部分并进行集中处理。连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。微生物部分通过栽种的植物根系的微生物降低土壤中重金属的毒性，吸附积累重金属；同时微生物可以改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。一体化生态池内填充有高效率的流动填料，水面设置人工生态浮床，在好氧环境下通过植物吸附作用及微生物生长作用对人工湿地的出水进行深度处理，这一步反应不但消解污水中残余的污染物质，其出水氨氮、总磷、COD去除效果高达90-95%，运行成本低， 出水水质好，满足国家污水排放要求。废水流入人工湿地，进水后30min开启碱性注射装置，进行第一阶段处理。处理后的污水在压力泵的增压作用下，通过缩口喷嘴加压导入一体化生态池，同时开启曝气机；在加压后的水流作用下以及曝气盘的曝气作用下，流动填料在水中翻滚流动，填料流动性大大增强，植物长势也更加茂盛。
权利要求
1.一种土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，主要由人工湿地和一体化生态池组成，其中人工湿地为表流人工湿地，自上而下依次为表面土壤层，是由受重金属侵染的土壤、沸石分子筛及膨润土混合组成的复合土壤； 深度处理层，为铁碳填料； 浙水层，为砾石； 过滤层，为无纺布；导水层，铺设有上下两层砾石填料，中间用无纺布隔开；人工湿地的进水端设置有碱性注射装置，以控制人工湿地的PH值，防止人工湿地中的重金属析出；一体化生态池，其底部设有曝气盘，曝气盘上方设有布水器，一体化生态池的内部填充有流动填料，池面漂浮有人工生态浮床；人工湿地的出水口通过加压泵连接一体化生态池。
2.根据权利要求1所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，人工湿地的底部向出水口呈一斜坡，其坡度为0. 1%。
3.根据权利要求1或2所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，人工湿地的表面土壤层栽种的植物是对重金属有超富集作用的蜈蚣草、鱼腥草、金叶女贞、芦苇和红豆草。
4.根据权利要求1所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，一体化生态池的浮床上栽种有东方香蒲、再力花，栽种比例为1 1。
5.根据权利要求1所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，曝气盘连接一曝气机。
6.根据权利要求1所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，曝气机与曝气盘之间连接有流量计。
7.根据权利要求1所述土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中，布水器的喷嘴为缩口喷嘴。
8.利用权利要求1所述装置进行土壤修复及污水净化的方法，将废水流入人工湿地后，开启碱性注射装置注射碱溶液，控制人工湿地的表面土壤层PH呈微碱性，防止重金属析出；人工湿地栽种的植物对重金属进行吸附；处理后的污水导入一体化生态池，同时开启曝气机，使流动填料在水中翻滚流动，在好氧环境下通过植物吸附作用及微生物生长作用消解污水中残余的污染物质。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，植物吸附重金属后收割并再栽种植物。
全文摘要
一种土壤修复及污水净化的集成生态处理装置，其中人工湿地为表流人工湿地，自上而下依次为表面土壤层，是由受重金属侵染的土壤、沸石分子筛及膨润土混合组成的复合土壤；深度处理层，为铁碳填料；沥水层，为砾石；过滤层，无纺布；导水层，铺设有上下两层砾石填料，中间用无纺布隔开；人工湿地的进水端设置有碱性注射装置，以控制人工湿地的pH值，防止人工湿地中的重金属析出；一体化生态池，其底部设有曝气盘，曝气盘上方设有布水器，一体化生态池的内部填充有流动填料，池面漂浮有人工生态浮床；人工湿地的出水口通过加压泵连接一体化生态池。本发明同时进行土壤修复和污水处理，将土壤修复过程变得简单易行。
文档编号C02F9/14GK102557348SQ201210004728
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者万书名, 何连生, 席北斗, 张列宇, 王雷, 苏婧, 霍守亮 申请人:中国环境科学研究院
