一种改性生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理领域，具体涉及一种改性生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法。
【背景技术】
[0002]磷是地球系统中维系生命的主要元素之一，也是构成生物体并参与新陈代谢过程必不可少的元素。元素的丰缺、磷环境的优劣将直接影响包括人在内的一切生物的生长发育。近年来，河流、湖泊、海洋等水域的水质有恶化的现象，特别是富营养化问题时有发生，而且有愈来愈严重的趋势。富营养化不仅使水体丧失应有功能，而且使水体生态环境向不利于人类的方向演变。其中，磷是引起水体富营养化的关键营养物质。一般来讲，水体中总磷质量浓度超过0.020mg/L，即可认为水体处于富营养化。
[0003]人工湿地是由天然湿地发展而来，通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地生态系统。作为一种污水生态处理工程新技术，人工湿地利用自然生态系统中的物理化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用，使水质得到改善，实现对废水的生态化处理.与传统的污水处理技术相比，人工湿地污水处理系统具有出水水质稳定投资低耗能低抗冲击力强操作简单运行费用低等特点。
[0004]人工湿地因其独特的优势得到了广泛应用，但是在应用过程中也暴露了很多问题，包括易受气候温度影响、水生植物处置和基质吸附饱和磷再释放等问题。目前，一种实用性好的人工湿地处理污水的系统，是社会所亟需的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种简单且实用性好的利用生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法，能够有效去除污水中的磷，同时解决现有技术所存在的易受气候温度影响、水生植物处置和基质吸附饱和磷再释放等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]一种生物质炭-人工湿地耦合处理含磷污水的方法，在人工湿地的填料层上种植水生植物；水生植物的收获季节采集其制成改性生物质炭；再将改性生物质炭填投入人工湿地的填料层中，继续人工湿地的土壤层上种植水生植物，以此循环。
[0008]其中，所述的人工湿地为普通水平流潜流式人工湿地，从上到下包括填料层和隔水层。
[0009]其中，所述的水生植物为芦苇、菖蒲、香蒲和鸢尾中的任意一种或者几种的组合。
[0010]其中，将水生植物制成改性生物质炭的方法，包括如下步骤:
[0011](I)将水生植物风干磨碎成粉末；
[0012](2)将步骤(I)得到的粉末在金属离子水溶液中浸泡，所述的金属离子水溶液为镁盐水溶液、或妈盐水溶液、或铁盐水溶液；
[0013](3)先将步骤(2)所得的混合体系烘干，然后再置于马弗炉中，在400?600°C下保持I?2h，冷却至室温后得到炭化产物；
[0014](4)将步骤(3)所得的炭化产物用水清洗3次，干燥后研磨过Imm孔径筛，筛选后得到改性生物质炭。
[0015]步骤⑵中，所述的镁盐为MgCl2.6Η20 ;所述的钙盐为CaCl2;所述的铁盐为FeCl 3;金属离子水溶液中，金属离子的浓度为0.6?1.0g/mL ;浸泡时间为2?4h。
[0016]步骤(3)中，烘干温度为60?90°C。
[0017]步骤(3)中，将烘干后的物料装入陶瓷坩祸中，压实后用锡箔纸包裹并盖好盖子后再置于马弗炉中，然后以10°C.mirT1升温至400?600°C。
[0018]步骤⑷中，干燥温度为95?100°C。
[0019]其中，将改性生物质炭投入人工湿地的填料层中，具体方法为将改性生物质炭、砂石以及土壤混合后作为人工湿地的填料层。
[0020]其中，改性生物质炭、砂石、土壤三者的质量比为10?20:80?150:100，优选1:
5:5o
[0021]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下优势:
[0022](I)本发明对污水的处理以改性生物质炭为主，水生植物根系吸收为辅，受温度影响较小；
[0023](2)本发明方法中所用芦苇、菖蒲和香蒲在具有除污作用的同时，还具有较高的经济价值和观赏价值，有效解决占地面积大所带来的成本过高的问题。
[0024](3)每年秋冬在对水生植物进行采集后都可以制备得到新的改性生物质炭，并添加到填料层中，提高冬季除磷效率。
[0025](4)本发明方法在对污水处理，尤其是人工湿地中磷元素处理上有着更为显著的效果。
【附图说明】
[0026]图1为不同改性剂制备所得生物质炭对磷的吸附能力。
[0027]图2为不同原料和制备温度下生物质炭的产率。
[0028]图3为镁改性生物质炭吸附磷的动力学曲线。
[0029]图4为实施例3中生物质炭-潜流式人工湿地耦合系统示意图。
【具体实施方式】
[0030]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0031]实施例1:
[0032]2012年3?4月时在人工湿地的土壤层上种植芦苇、菖蒲和香蒲各1/3面积。6?7月时采集香蒲的花粉。秋季芦苇和菖蒲未完全枯黄时将芦苇、菖蒲和香蒲连根挖出，将其制成改性生物质炭，具体步骤如下:
[0033](I)将水生植物的剩余部分风干磨碎成粉末；
[0034](2)将步骤(I)得到的粉末在镁离子浓度为0.8g/mL的MgCl2.6H20水溶液中浸泡，；
[0035](3)先将步骤⑵所得的混合体系烘干，然后再置于马弗炉中，在400?600°C (最佳稳定500°C )下保持lh，冷却至室温后得到炭化产物；
[0036](4)将步骤(3)所得的炭化产物用水清洗3次，干燥后研磨过1_孔径筛，筛选后得到改性生物质炭。
[0037]将改性生物质炭与砂石混合后加入至人工湿地的填料层上。
[0038]继续人工湿地的土壤层上种植水生植物