本發(fā)明涉及重金屬污染廢水處理領(lǐng)域，特別是一種提高人工濕地處理重金屬廢水的方法。

背景技術(shù)：

我國水體鉻污染問題十分突出。人工濕地被用于處理各種含鉻廢水并被證明是一項很有發(fā)展前景的含鉻廢水處理技術(shù)。雖然利用現(xiàn)有人工濕地處理鉻廢水具有良好的自然、社會和經(jīng)濟效益，但也存在占地面積大、處理較高濃度鉻廢水效果不夠理想、長期運行效果難以保證等不足。怎樣擴大人工濕地對鉻的容納量、使其用有限的空間獲得更高的處理效率，保持人工濕地的長效運行是科研人員需要解決的問題。腐植酸（humicacid，ha）是腐殖質(zhì)的重要組成部分，是天然有機物，具有醇羥基、羧基、酚羥基等官能團，又含有芳環(huán)共軛結(jié)構(gòu)、不穩(wěn)定自由基，具有多種復(fù)雜特性的高分子聚合體。它具有成本低、容易獲得、施入環(huán)境不會引起二次污染等優(yōu)點。若能通過施加少量腐植酸提高人工濕地處理含鉻廢水，將有有望解決目前人工濕地存在的處理較高濃度鉻廢水效果不夠理想、長期運行效果難以保證等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高人工濕地處理重金屬廢水的方法。

具體步驟為：

（1）構(gòu)建人工濕地，以土壤和礫石為基質(zhì)，濕地下層基質(zhì)為礫石，上層基質(zhì)為土壤，礫石與土壤的體積比為1：3。

（2）在步驟（1）的人工濕地土壤中施加腐植酸，并將濕地土壤和腐植酸混勻，腐植酸的施用劑量為土壤質(zhì)量的千分之一至百分之一。

（3）步驟（2）中所述腐植酸為黑色腐植酸，又稱黑腐酸，為化學(xué)純試劑，具有溶于堿但不溶于水和酸的性質(zhì)。

（4）在步驟（2）的人工濕地土壤中種植濕地植物，然后向人工濕地輸入自來水至水面剛剛淹沒土壤表面。

（5）待步驟（4）的濕地植物生長30天后開始運行人工濕地處理含重金屬廢水，即向人工濕地輸入含重金屬廢水。

所述濕地植物為李氏禾、美人蕉和香蒲中的一種。

本發(fā)明的優(yōu)點是：利用腐植酸提高人工濕地處理重金屬廢水。該方法成本低，操作方便，無二次污染等優(yōu)點，能有效解決目前人工濕地存在的處理較高濃度鉻廢水效果不夠理想、長期運行效果難以保證等缺點。具體表現(xiàn)如下：第一，在人工濕地運行前向濕地基質(zhì)施入少量腐植酸，實驗操作方便和成本低，解決了目前其他措施操作不便和工程成本過高的缺點。第二，相比于其他有機質(zhì)，腐植酸的施用量少且不溶于水減少了其進入水體的風(fēng)險。第三，腐植酸具有氧化還原性質(zhì)，在參與在人工濕地中cr(vi)氧化還原的同時自身會消耗，且投加量少，避免由于人工濕地有機質(zhì)的過量增加而導(dǎo)致濕地堵塞等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例三段式波形潛流式人工濕地剖面示意圖。

圖中標記：1-1區(qū)；2-2區(qū)；3-第一取樣點；4-第二取樣點；5-第一隔板；6-3區(qū)；7-第三取樣點；8-李氏禾；9-第二隔板；10-4區(qū)；11-第四取樣點；12-出水管；13-放空管。

圖2為本發(fā)明實施例2水體cr(vi)濃度在李氏禾人工濕地系統(tǒng)的沿程變化圖，圖中：ck、ha1、ha5和ha10表示人工濕地基質(zhì)里混有腐植酸劑量為0、1g/kg、5g/kg和10g/kg）。

圖3為本發(fā)明實施例2水體總cr濃度在李氏禾人工濕地系統(tǒng)的沿程變化圖，圖中：ck、ha1、ha5和ha10表示人工濕地基質(zhì)里混有腐植酸劑量為0、1g/kg、5g/kg和10g/kg。

具體實施方式

實施例1：

用pvc板材粘合成波形潛流人工濕地模型，人工濕地長×寬×高＝1.3m×0.7m×0.5m，進水區(qū)即1區(qū)長0.1m、植物區(qū)1.2m平均分為3個區(qū)即2區(qū)2、3區(qū)6和4區(qū)10，每區(qū)長0.4m（見圖1）；2區(qū)2和3區(qū)6之間有第一隔板5，3區(qū)6和4區(qū)10之間有第二隔板9，第一隔板5未露出水面，第二隔板9露出了水面；2區(qū)2的上下分別有第二取樣點4和第一取樣點3，3區(qū)6下部有第三取樣點7，4區(qū)上部出水處有第四取樣點11；4區(qū)上部有出水管12，4區(qū)下部有放空管13；1區(qū)1全部為礫石；2區(qū)2、3區(qū)6和4區(qū)10以土壤和礫石為基質(zhì)，下層基質(zhì)為礫石（高0.1m），上層基質(zhì)為土壤（高0.3m），土壤上為李氏禾8。實驗流程為先施加腐植酸在基質(zhì)中，再種植李氏禾8，然后再輸入含cr(vi)廢水。在人工濕地中種植李氏禾8。然后向人工濕地輸入自來水至水面剛剛淹沒土壤表面；濕地植物李氏禾8生長30天后開始運行人工濕地，即向人工濕地輸入含cr(vi)廢水。進水水質(zhì)cr(vi)濃度為20mg/l，設(shè)置2個處理，分別為對照處理（用ck表示）：不施加腐植酸；處理1（用ha表示）：將腐植酸以溶液形式和cr(vi)廢水一起輸入人工濕地，腐植酸濃度為50mg/l。實驗使用的腐殖酸是黑色腐植酸（又稱黑腐酸），為化學(xué)純試劑，購于天津市光復(fù)精細化工研究所。由于本發(fā)明所使用的腐植酸具有溶于堿但不溶于水和酸的性質(zhì)，所以制作的腐植酸溶液需要先用堿溶解腐植酸，再將ph調(diào)節(jié)至中性。實驗結(jié)果表明：腐植酸的施加能一定程度地提高李氏禾人工濕地對鉻的去除效果，但不夠理想。而且腐植酸以水溶液形式輸入人工濕地存在工程運行成本高，增加有機質(zhì)和腐植酸進入水體導(dǎo)致二次污染等問題，所以需要對該方法進行改進。

實施例2：

用pvc板材粘合成波形潛流人工濕地模型，人工濕地長×寬×高＝1.3m×0.7m×0.5m，進水區(qū)即1區(qū)1長0.1m、植物區(qū)1.2m平均分為3個區(qū)即即2區(qū)2、3區(qū)6和4區(qū)10，每區(qū)長0.4m（見圖1）；2區(qū)2和3區(qū)6之間有第一隔板5，3區(qū)6和4區(qū)10之間有第二隔板9，第一隔板5未露出水面，第二隔板9露出了水面；2區(qū)2的上下分別有第二取樣點4和第一取樣點3，3區(qū)6下部有第三取樣點7，4區(qū)上部出水處有第四取樣點11；4區(qū)上部有出水管12，4區(qū)下部有放空管13；1區(qū)1全部為礫石；2區(qū)2、3區(qū)6和4區(qū)10以土壤和礫石為基質(zhì)，下層基質(zhì)為礫石（高0.1m），上層基質(zhì)為土壤（高0.3m），土壤上為李氏禾8。實驗流程為先施加腐植酸在基質(zhì)中，再種植李氏禾8，然后再輸入含cr(vi)廢水。進水水質(zhì)cr(vi)濃度為20mg/l，腐植酸以固體形式施入土壤中并與土壤混合，設(shè)置4個處理，分別為對照處理（用ck表示）：不施加腐植酸；處理1（用ha1表示）：1kg土壤施加1g腐植酸；處理2（用ha5表示）：1kg土壤施加5g腐植酸；處理3（用ha10表示）：1kg土壤施加10g腐植酸。實驗使用的腐殖酸是黑色腐植酸（又稱黑腐酸），為化學(xué)純試劑，購于天津市光復(fù)精細化工研究所。具體結(jié)果表明（見圖2和圖3）：人工濕地運行180天，發(fā)現(xiàn)在基質(zhì)中施加腐植酸能夠顯著提高李氏禾8人工濕地對鉻的去除效果，施加腐植酸的人工濕地1～4區(qū)出水的cr(vi)濃度和總cr濃度隨著運行時間的推移逐漸比未加腐植酸的人工濕地的更低和更穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種提高人工濕地處理重金屬廢水的方法。（1）構(gòu)建人工濕地，以土壤和礫石為基質(zhì)，下層為礫石，上層為土壤。礫石與土壤的體積比為1：3；（2）在人工濕地土壤中施加腐植酸，并將土壤和腐植酸混勻，腐植酸的施用劑量為土壤質(zhì)量的千分之一至百分之一；（3）所述腐植酸為黑色腐植酸，具有溶于堿但不溶于水和酸的性質(zhì)。（4）在人工濕地土壤中種植濕地植物，然后向人工濕地輸入自來水至水面剛剛淹沒土壤表面；（5）待濕地植物生長30天后開始運行人工濕地處理含重金屬廢水。本發(fā)明成本低，操作方便，無二次污染等優(yōu)點，能有效解決目前人工濕地存在的處理較高濃度鉻廢水效果不夠理想、長期運行效果難以保證等缺點。

技術(shù)研發(fā)人員：張杏鋒;張學(xué)洪;高波
受保護的技術(shù)使用者：桂林理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.23
技術(shù)公布日：2017.09.05