專利名稱：一種人工濕地填料磷吸附飽和的原位再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于人工濕地填料磷吸附飽和的再生方法，尤其是特別 涉及一種溶脫劑直接進(jìn)行原位溶脫，使吸附在填料上的磷解吸附，從而使填料 吸附磷的功能再生的方法，屬于資源環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人工濕地技術(shù)因其低能耗和易管理等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種污水處理領(lǐng)
域，包括生活污水、工業(yè)廢水、暴雨徑流等，目前也^:嘗試應(yīng)用于水體的富營 養(yǎng)化控制方面。
人工濕地對磷的去除主要包括以下幾種途徑填料吸附、微生物作用、植
物和藻類吸收等，其中填料對磷的吸附被認(rèn)為是人工濕地除磷的主要方式。但 是，隨著人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行，吸附或沉降在填料內(nèi)的磷的含量不斷升高，最 終使填料對磷的吸附達(dá)到飽和。根據(jù)美國環(huán)?？偩謱γ绹娜斯竦卣{(diào)查研究
表明，新建的人工濕地填料具有較大的磷吸附能力，而運(yùn)行1 2年后的人工濕地 其填料對磷的吸附能力幾乎到達(dá)飽和。當(dāng)填料吸附飽和后，人工濕地對磷的去 除效率會明顯降低，到最后會完全消失，有時甚至?xí)霈F(xiàn)磷的釋放現(xiàn)象。這在 一定程度上限制了人工濕地的廣泛應(yīng)用。
如何恢復(fù)人工濕地填料的磷吸附能力，是人工濕地除磷的關(guān)鍵所在。目前， 國內(nèi)外針對人工濕地填料對磷的吸附飽和問題，都沒有很好的解決辦法。 Maehlum T等人和Reddy K R等人采取濕地千-濕交替運(yùn)行的方式，以緩解濕 地填料磷吸附飽和的發(fā)生，濕地的再運(yùn)行又很快使?jié)竦靥盍狭孜竭_(dá)到飽和。 解決磷吸附飽和的最徹底的方法是更換新的填料，但是這種方法對原有的人工 濕地系統(tǒng)中已經(jīng)形成的穩(wěn)定的生物、尤其是微生物系統(tǒng)具有較大的破壞性，相當(dāng)于人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的重建，需要較長時間恢復(fù)其原有的水質(zhì)凈化功能。另 外，在實(shí)際應(yīng)用中，更換后的磷吸附飽和基質(zhì)多被丟棄，對其處置不當(dāng)會造成 二次污染。
上和工程實(shí)踐上都具有;f艮大的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提出一種人工濕地填料磷吸附飽和的原位再生 方法，不需更換填料，通過原位再生的方法解決人工濕地填料磷吸附飽和的問 題，既能徹底解決人工濕地填料磷吸附飽和問題，又能克服現(xiàn)有的更換填料方 法對于人工濕地系統(tǒng)中形成的生物、尤其是微生物系統(tǒng)的破壞及二次污染問題。 本發(fā)明方法篩選出高效溶脫劑，將溶脫劑直接添加至人工濕地系統(tǒng)中停留 一定 時間，使填料中被飽和吸附的磷重新釋放至水中，從而使填料吸附磷的功能再 生。
簡言之，本發(fā)明方法對填料磷吸附接近或者已經(jīng)飽和的人工濕地，直接采
用溶脫劑進(jìn)行原位溶脫，能夠在短期內(nèi)使吸附在填料上的磷解吸附，并隨著水
流一起流出系統(tǒng)，使填料的磷吸附功能再生，恢復(fù)人工濕地對磷的處理效率。 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種人工濕地填料磷吸附飽和的原位再生方法，包括以下步驟
1) 溶脫劑的選擇和配制如果人工濕地填料主要包含鋅氧化物，配制pH 為4~5的稀酸水溶液；如果人工濕地填料主要包含鋁和鐵的氧化物，配制pH為 9~10的稀堿水溶液；
2) 將所配制的溶脫劑通過濕地進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入濕地中，對磷吸附的填料進(jìn)行 原位溶脫，溶脫劑停留時間為1-5天，溶脫后溶脫劑通過濕地排水系統(tǒng)排出濕地；
3) 將經(jīng)過溶脫劑處理后的人工濕地用自來水清洗，直至人工濕地出水的
4pH值為中性或者pH與清洗用自來水相同。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的溶脫劑的篩選和配制是本發(fā)明的關(guān)鍵，溶脫劑的選 擇是根據(jù)填料的性質(zhì)決定的。所述的溶脫劑分為酸性溶脫劑和堿性溶脫劑，本 發(fā)明根據(jù)運(yùn)行中濕地實(shí)際采用的填料性質(zhì)，確定溶脫劑選用酸性溶脫劑或堿性 溶脫劑。如果人工濕地填料是含鈣氧化物含量較多的填料，如實(shí)際工程中常運(yùn) 用的碎石、礫石等，這時用酸性溶脫劑較好，可配制稀酸水溶液溶脫劑，優(yōu)選 pH為4~5的稀酸水溶液；所述的酸包括但不限于鹽酸、醋酸或檸檬酸等；如果 人工濕地填料是含鋁和鐵的氧化物較多的填料，如沸石、鋼渣等，此時用石成性 溶脫劑較好，可配制稀堿水溶液溶脫劑，優(yōu)選pH為9~10的稀堿水溶液，所述 的堿，包括但不限于氫氧化鈉或氫氧化鉀等。最優(yōu)選的酸性溶脫劑和堿性溶脫 劑分別為pH為4的鹽酸和pH為9的氫氧化鈉水溶液。
針對填料的具體情況選擇酸性溶脫劑或堿性溶脫劑進(jìn)行溶脫，對磷的溶脫
率都可達(dá)70°/。左右，所述的溶脫率是指加溶脫劑后溶脫出的P的量與填料的P 吸附飽和時P的量的重量百分比，其中P的量是由溶脫前后水中TP的濃度乘以 水量而得，TP濃度的測定按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)TP的測定 方法。
將溶脫劑通過濕地進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入濕地中，對磷吸附的填料進(jìn)行原位溶脫， 吸附在填料上的磷解吸附，重新釋放至溶脫劑中并隨著溶脫劑一起流出人工濕 地系統(tǒng)，使填料的磷吸附功能再生。
后的方式運(yùn)行，如溶脫劑以連續(xù)流或間歇流的方式進(jìn)入人工濕地進(jìn)行原位溶脫 均可。比如，如果人工濕地原來的運(yùn)行方式是連續(xù)流，那么就可以按照原來連 續(xù)流的運(yùn)行方式和運(yùn)行負(fù)荷加入溶脫劑進(jìn)行原位溶脫；或是以間歇流方式加入 溶脫劑并停留12或者24小時的時間周期，再將溶脫劑通過濕地排水系統(tǒng)排出濕 地，重復(fù)上述操作直至填料中磷基本解吸附完全。對于原來的運(yùn)行方式是間歇 流的人工濕地，同樣可以采用上述連續(xù)流或間歇流的方式進(jìn)行原位溶脫。如果人工濕地采用間歇流的運(yùn)行方式進(jìn)行原位溶脫，那么加入溶脫劑的量只要剛剛 淹沒填料表面即可，其余均可"t要照人工濕地原來的運(yùn)行方式運(yùn)行。
加入溶脫劑進(jìn)行原位溶脫，溶脫劑的停留時間根據(jù)脫磷效果的實(shí)際情況確
定，原位溶脫的停留時間為l-5天，但最長不要超過5天，因?yàn)樵?天的時間內(nèi)， 磷已基本解吸附完全，且對植物的生長無不利影響，微生物的數(shù)量和活性也能 基本恢復(fù)；超過5天后則對植物的生長不利。優(yōu)選停留時間為1 3天，可以使被 飽和吸附的磷釋放出來。比如在實(shí)施例中對于以間歇流方式進(jìn)行原位溶脫，溶 脫劑的停留時間為3天，即將溶脫劑加入人工濕地并使其淹沒填料表面，停留24 小時后，將溶脫劑通過排水系統(tǒng)排出濕地系統(tǒng)；按照上述操作再循環(huán)2次，其停 留時間即為3天。
人工濕地使用溶脫劑后需進(jìn)行后續(xù)處理，將經(jīng)過溶脫劑處理后的人工濕地 用自來水清洗，直至出水的pH值為中性或者與用來清洗的自來水的pH相當(dāng)， 即認(rèn)為溶脫劑清洗干凈。
人工濕地填料磷吸附功能經(jīng)過上述過程進(jìn)行原位再生之后，就可按照濕地
原來模式處理污水，不需要其它改變措施。
含有解吸附磷的脫溶劑及清洗產(chǎn)生的污水可4安現(xiàn)有方法處理或處置。
由此可見，本發(fā)明以簡單的方法解決了人工濕地填料磷吸附飽和問題，通 過填料磷吸附功能的原位再生，避免了更換填料的方法所帶來的工程量大，經(jīng) 濟(jì)上投入多，人工濕地系統(tǒng)功能恢復(fù)時間長等問題。本發(fā)明方法操作簡單，溶 脫劑為普通的工業(yè)酸堿產(chǎn)品，價(jià)廉易得，系統(tǒng)再生及功能恢復(fù)周期短，對磷的 溶脫率可達(dá)約70%，為解決人工濕地磷吸附飽和問題帶來新的方法和啟示。
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的范圍并不以具體 實(shí)施方式為限，而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。
具體實(shí)施方式
按照本發(fā)明的方法對人工濕地采用原位溶脫法進(jìn)行磷吸附功能再生。 在人工濕地的基質(zhì)(陶粒)已經(jīng)達(dá)到磷吸附飽和的濕地系統(tǒng)中，因?yàn)槭呛?br> Al和Fe成分較多的填料，選4奪并配制pH為10的稀氫氧化鈉溶液為溶脫劑， 將所配制的溶脫劑通過濕地進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入濕地中，4安照濕地系統(tǒng)原來的運(yùn)4亍方 式(間歇流)運(yùn)行，進(jìn)行原位溶脫再生，溶脫劑的停留時間為3天，即將溶脫 劑加入人工濕地并使其淹沒填料表面，停留24小時后將溶脫劑通過濕地排水系 統(tǒng)排出濕地，重新加入新的溶脫劑并重復(fù)上述操作2次。溶脫處理后的人工濕 地用自來水清洗2-3次，直至人工濕地出水的pH值為中性。
經(jīng)測定，磷吸附飽和的填料對磷的溶脫率達(dá)到66.8%，并且對填料的再生吸 附飽和容量測定，發(fā)現(xiàn)比原基質(zhì)略高，從原來的125mg/kg到130mg/kg,改善了 填料對磷的吸附效果，且出水水質(zhì)酸堿度能夠達(dá)標(biāo)排放無需另外的處理。
實(shí)施例2
按照本發(fā)明的方法對人工濕地采用原位溶脫法進(jìn)行磷吸附功能再生。
在人工濕地的基質(zhì)(礫石)已經(jīng)達(dá)到磷吸附飽和的濕地系統(tǒng)中，因?yàn)槭呛?釣氧化物較多的填料，選4^并配制pH為4的稀鹽酸溶液為溶脫劑，將所配制的 溶脫劑通過濕地進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入濕地中，按照濕地系統(tǒng)原來的運(yùn)行方式(連續(xù)流) 運(yùn)行負(fù)荷和進(jìn)行原位溶脫再生，溶脫劑的停留時間為48小時，運(yùn)行后的溶脫劑 通過濕地排水系統(tǒng)排出濕地。溶脫處理后的人工濕地用自來水清洗2-3次，直至 人工濕地出水的pH值為中性。
經(jīng)測定，磷吸附飽和的填料對磷的溶脫率達(dá)到70.2%，
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其它變化的實(shí)施方式。例如，溶脫劑可 以采用其它多種物質(zhì)，實(shí)施溶脫的填料也可以多樣化，凡采用原位溶脫法或者 其等同替換、等效變換形成的技術(shù)方案，均在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種人工濕地填料磷吸附飽和的原位再生方法，包括以下步驟1)溶脫劑的選擇和配制如果人工濕地填料主要包含鈣氧化物，配制pH為4～5的稀酸水溶液；如果人工濕地填料主要包含鋁和鐵的氧化物，配制pH為9～10的稀堿水溶液；2)將所配制的溶脫劑通過濕地進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入濕地中，對磷吸附的填料進(jìn)行原位溶脫，溶脫劑停留時間為1-5天，溶脫后溶脫劑通過濕地排水系統(tǒng)排出濕地；3)將經(jīng)過溶脫劑處理后的人工濕地用自來水清洗，直至人工濕地出水的pH值為中性或者pH與清洗用自來水相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的原位再生方法，其特征在于所述的酸為鹽酸、醋酸 或檸檬酸；所述的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的原位再生方法，其特征在于所述的溶脫劑為pH為 4的鹽酸或pH為9的氬氧化鈉水溶液。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的原位再生方法，其特征在于所述的溶脫劑停留時間 為1-3天。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位再生方法，其特征在于所述的步驟2)中溶脫 的運(yùn)行方式為連續(xù)流或間歇流。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的原位再生方法，其特征在于以連續(xù)流方式進(jìn)行溶脫， 按照人工濕地的運(yùn)4亍方式和運(yùn)4亍負(fù)荷加入溶脫劑；或者以間歇流方式進(jìn)4亍溶脫， 溶脫劑加入量使其淹沒填料表面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的原位再生方法，其特征在于以間歇流方式進(jìn)行溶脫， 加入溶脫劑并停留12小時或1天，再將溶脫劑通過濕地排水系統(tǒng)排出濕地，在 溶脫劑停留時間內(nèi)重復(fù)上述操作。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位再生方法，其特征在于人工濕地自來水清洗 時間為1 2天。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人工濕地填料磷吸附飽和的原位再生方法，直接采用溶脫劑對磷吸附飽和的填料進(jìn)行原位溶脫再生，使吸附在填料上的磷解吸附，并隨著溶脫劑排出系統(tǒng)，使填料的磷吸附功能再生，恢復(fù)人工濕地對磷的處理效率。本發(fā)明方法包括溶脫劑的選擇和配制、原位溶脫和后處理等步驟。本發(fā)明以簡單的方法解決了人工濕地磷吸附飽和的難題，不需更換填料就可以使磷吸附功能的再生，并且不影響基質(zhì)對磷的吸附作用，改善人工濕地處理效率。
文檔編號C02F1/58GK101554579SQ20091002647
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者華國芬, 偉 朱, 嬋 董, 趙聯(lián)芳, 黃靖宇 申請人:河海大學(xué);水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心