一种以菖蒲为植被的人工湿地装置的制作方法

本发明属于污染水体治理技术领域，特别涉及一种以菖蒲为植被的人工湿地装置，该人工湿地装置能够用于处理锰污染水体，具体是利用所种植的菖蒲对污水中的锰离子进行吸附、吸收，并且在植物体内不断富集，从而达到净化效果。

背景技术：

锰元素在钢铁工业中主要用于钢的脱硫和脱氧、合金的添加料和不锈钢焊条等，同时二氧化锰又用于制造干电池的去极剂。此外，在生产玻璃着色剂、染料、油漆、颜料、农药等等工业中，也使用锰及其化合物作原料。生产上述产品的工厂以及锰的采矿场和冶炼厂，是锰的主要污染源。锰是人体必须的微量元素，参与人体多种酶的合成。但是超量的锰会造成人体的急性中毒（低浓度引起消化系统损伤甚至休克，高浓度可致命。）和慢性中毒（早期症状头晕、肢体酸痛，后期出现震颤麻痹综合征）。此外，锰不但对自然界水体土壤和动植物有相当大的危害，同时还对食品生产和给水系统有着严重的影响。因此，对含锰废水进行净化处理是十分必要的。

目前，锰离子废水的处理技术包括碱化除锰法、强氧化剂除锰法、絮凝沉淀法、铁屑微电解法、还原—中和沉淀法、离子交换法、液膜分离法。虽然含锰废水的处理方法很多，但存在处理成本高、有二次污染、技术不成熟等缺点。且以上方法一般用于高浓度锰离子废水的处理，对于大面积、低浓度锰污染水体的处理，在经济方面和技术方面少有方法能够达到实际应用的要求。植物修复技术(phytoremediation)是一种利用植物富集作用治理污染的一种新方法，由于其廉价、高效且适用于低浓度重金属废水的处理等优点，日益受到人们的重视。本发明中的以菖蒲为植被的人工湿地装置即是一种植物修复技术中使用的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以菖蒲为植被的人工湿地装置。

本发明是这样实现的：一种以菖蒲为植被的人工湿地装置，包括进水区、填料区和出水区，进水区与填料区之间设置进水挡板，填料区与出水区之间设置出水挡板，进水挡板与出水挡板之间的区域即为填料区，进水挡板和出水挡板均采用三角堰溢流方式，进水区设进水口，填料区中填满填料，填料包含上下两层等厚填料，即上层填料和下层填料，上层填料中间位置设置中间挡板，上层填料上种植菖蒲，出水区设出水口。

所述上层填料为石英砂，下层填料为平均粒径为2cm的碎石堆积而成。

所述菖蒲的种植间距保持在5±0.1cm。

本发明装置结构简单，成本低廉，能耗小，处理效果好，尤其是针对低浓度锰超标的污染水体进行治理。

附图说明

图1为本发明的以菖蒲为植被的人工湿地装置的俯视图。

图2为本发明的以菖蒲为植被的人工湿地装置的A-A面的剖面图。

图3为本发明实施例中四个停留时间下人工湿地装置对Mn（1-15 mg/L）污染水体的处理效果图。

图4为本发明实施例中四个停留时间下人工湿地装置对Mn（15-35 mg/L）污染水体的处理效果图。

图5为本发明实施例中四个停留时间下人工湿地装置对Mn（35-55 mg/L）污染水体的处理效果图。

图中标记：A-剖面标记；1-进水口；2-进水区；3-进水挡板；4-填料区；5-中间挡板；6-出水挡板；7-出水区；8-出水口；9-菖蒲。

具体实施方式

实施例：

如图1和图2所示，一种以菖蒲为植被的人工湿地装置，其尺寸为：长2米，宽1米，深0.6米，其主要由进水区2，填料区4和出水区7组成。三个区的长度比例为3:34:3；进水区2与填料区4之间设置进水挡板3，填料区4与出水区7之间设置出水挡板6，进水挡板3与出水挡板6之间的区域即为填料区4，为保证进、出水均匀，进水挡板3和出水挡板6均采用三角堰溢流方式，进水区2设进水口1，填料区4中填满填料，填料包含上下两层等厚填料，即上层填料和下层填料，上层填料中间位置设置中间挡板5，上层填料上种植菖蒲9，出水区7设出水口8。整个装置由厚度为0.4cm不锈钢板制成。填料厚度为40cm，其中下层填料20 cm厚，由平均粒径为2 cm的碎石堆积而成，上层填料20cm厚，由石英砂组成；菖蒲9的种植间距保持在5cm。

等到本实施例中种植的菖蒲生长到23天后，开始排入锰污染水体，锰污染水体从进水口1进入进水区2，在此调节流量后，通过进水挡板3缓缓溢流入填料区4。污染水体中的锰在填料区4被填料吸附和菖蒲9吸收后浓度大大降低。经过填料区4处理后，清洁的水从出水挡板6溢出进入出水区7，并通过出水口8排出。由于菖蒲9对锰有很强的富集能力，可将大量的锰从填料和水体中吸收并转移到地上可收获部分。当收割菖蒲9后，就能将填料和水体中的锰移走。留茬的菖蒲9能够继续生长，继续吸附，下次继续进行收割。如此能够使填料始终保持非饱和状态，装置长期运行无需更换填料。

在本实施例中将不同浓度(1-15 mg/L，15-35 mg/L，35-55 mg/L)的待处理的锰污染水体通过进水口1进入本实施例的人工湿地装置，控制水力停留时间，从出水口8收集出水稳定后水力停留时间在2、4、6、8天时的出水水样，用火焰原子吸收光谱仪检测定其中的锰浓度，具体吸附效果见图3、4和5，从图3、4和5可知，当污水中Mn浓度在1-15 mg/L范围内，水力停留时间4 d以上（包括4d），出水能达到《污水综合排放标准（GB8979-1996）》中的二级甚至更高标准；当污水中Mn浓度在15-35 mg/L范围内时，污水水力停留时间达到8 d及以上，出水能达到《污水综合排放标准（GB8979-1996）》中的二级标准。当污水中Mn浓度超过35 mg/L后，在8d及以内的水力停留时间下出水均不能达到《污水综合排放标准（GB8979-1996）》二级标准。因此，本装置主要适用于低浓度锰污染水体的净化处理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。