一种用于径流雨水中多种重金属和多环芳烃协同去除的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理领域，涉及一种用于径流雨水中多种重金属和多环芳烃协同 去除的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 城市路面由于汽车尾气排放、轮胎和路面磨损以及油脂的渗漏等累积了大量污染 物，主要包括⑶〇、111?、重金属、多环芳烃(？4此）、营养盐等。由于城市道路的高度不透水 性，这些污染物质在降雨期间会被道路表面产生的雨水径流溶解、冲刷并通过城市排水管 网迀移进入水体，对受纳水体的水质造成破坏。此外，径流污染物随径流下渗会在土壤中积 累，对土壤甚至地下水造成污染威胁，目前严重的径流污染状况对海绵城市建设中下渗雨 水水质提出了挑战。因此，通过增强雨水设施处理径流中污染物(尤其是持久性、难降解性 污染物)的能力，保证下渗雨水的安全，对于城市雨水利用以及海绵城市的建设具有重要意 义。
[0003] 重金属和多环芳烃(PAHs)是径流雨水中的两类重要持久性污染物，国内外对径流 雨水中的重金属研究发现，城市道路径流重金属污染负荷占水体总污染负荷的35%_75%。 研究表明，北京城区道路的Pb、Cu、Zn初期降雨径流含量均超出地表水V类标准，上海市路面 径流雨水中含有较多的？13、211、111工(1等重金属，广州、重庆、西安等地的径流雨水也存在重 金属污染问题，其中Pb污染最为明显，国内城市径流的Pb平均质量浓度水平为0.14mg · I/1。 北京市区交通道路6场降雨的地表径流中16种优先控制的PAHs溶解相总浓度的几何均值为 0.485yg/L，颗粒相总浓度的几何均值为3.872yg/L。上海市的径流雨水Σ 16PAHs质量浓度 变化范围为317.21~10364.32ng/L。由于降雨的突发性和冲击性，使得城市径流污染对受 纳水体的污染更加突出，随着城市化进程的加快以及汽车拥有量的迅速增大，径流雨水中 重金属和PAHs污染问题将更加突出。同时国内外有学者指出重金属和PAHs往往共存于环境 介质中，其中有关土壤、河湖及其底泥的两者复合污染效应报道较多，发现重金属和PAHs通 过联合作用对环境具有复合污染的危害。
[0004] 低影响开发雨水系统主要包括透水铺装、生物滞留带、雨水花园、植被浅沟等，主 要由覆盖植被、填料等组成。填料层或过滤层是净化处理污染物的重要组成单元，通常选择 天然沙、砂石、砾石、炉渣等，按照一定组合在系统中铺设一定高度，通过填料介质的截留、 吸附、渗滤联合作用去除污染物。目前也有研究指出低影响开发雨水处理设施对重金属具 有一定的吸附净化效果，但整体上对重金属的去除能力不及常规污染物，去除率在30%-80 %之间，不同金属去除率差异较大。并且，传统的雨水过滤和截污填料介质对重金属污染 物的去除截留能力有限、吸附饱和位点低、易饱和;部分吸附截留重金属累积到达一定程度 后，会抑制植被的生长，并发生土壤下渗，对土壤和地下水造成污染风险；而低影响开发雨 水设施对PAHs的研究则鲜见报道，更缺乏深入探讨和研究。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于径流雨水中多种重金属和多环芳 烃协同去除的方法及装置，该方法以零价铁球、沙、木肩、浮石、细砾石等作为填料，通过不 同填料间的相互配合，结合截留、吸附、氧化还原及催化还原等过程，建立一种同步高效去 除径流雨水中混合重金属及多环芳烃的新方法，为径流雨水净化提供应用技术。
[0006] 本发明提供了如下的技术方案：
[0007] -种用于径流雨水中多种重金属和多环芳烃协同去除的方法，所述方法使用填 料，所述填料包括零价铁球层。
[0008] 零价铁球层是去污染物的主要去除层。通过零价铁的吸附、氧化还原及催化还原 等作用，去除大部分重金属及多环芳烃。零价铁球可同步去除多种重金属及多环芳烃。零价 铁球这一新型材料层的设置，利用零价铁铁球的大比表面积极大增加了多环芳烃及重金属 的去除效果，提高了处理效率。解决了传统滤料(天然沙、砂石、砾石等)对重金属的去除能 力不及常规污染物且不同金属去除率差异较大的问题。
[0009] 优选的是，所述填料还包括沙层、木肩层、浮石层和细砾石层，按照径流雨水进入 的方向依次为所述零价铁球层、所述沙层、所述木肩层、所述浮石层和所述细砾石层。
[0010] 在上述任一方案中优选的是，所述零价铁球层、所述沙层、所述木肩层、所述浮石 层和所述细烁石层的厚度比为1:2~3:1~1.5:5~7:5~7。
[0011] 在上述任一方案中优选的是，所述零价铁球层、所述沙层、所述木肩层、所述浮石 层和所述细烁石层的厚度比为1:2.5:1:6:6。
[0012]各层厚度范围之所以按照上述比例的限定，是因为零价铁球层处理效率高，处理 效果好，因此无需过厚即可满足处理要求，过厚造成材料浪费至成本升高;沙层主要目的为 截留去除污染物，处理效率不及零价铁球，因此将沙层设定较铁球层厚些，可确保出水效 果;木肩层起到去除污染物及提供后续微生物所需碳源，研究表明少量加入木肩即可达到 效果;浮石层及细砾石层作用为截留和微生物附着场所，由于微生物需要较长时间才能够 稳定挂膜，将此二层厚度加大，可以确保更多的微生物附着于此，以增大附着场所方式提高 微生物量。同时，该两层为装置的最后一个环节，增加厚度可确保更好的截留效果，进而保 证装置整体出水效果。
[0013] 在上述任一方案中优选的是，所述零价铁球层的滤料包括零价铁球，所述零价铁 球直径为6-10 ± 0.5mm。
[0014] 零价铁球的尺寸过小不易铺满影响污染物去除效果，尺寸过大则比表面积减小， 影响铁球的处理效率。
[0015] 在上述任一方案中优选的是，制备所述零价铁球的原料包括纳米零价铁粉，所述 纳米零价铁粉的直径为336~337nm，优选为336.6nm〇
[0016] 所述零价铁球的主要有效成分为纳米零价铁粉，纳米零价铁可同步去除多种重金 属及多环芳烃。利用纳米零价铁粉的氧化还原，催化还原等特性，极大增加了多环芳烃及重 金属的去除效果，提高了处理效率。零价铁球由纳米零价铁粉，浮石粉以及PVA按照一定比 例方法制备而成。本发明中使用的零价铁球可参照CN104827049A中公开的方法制备。
[0017] 在上述任一方案中优选的是，所述沙层的滤料包括沙、沸石和石英砂中的一种或 几种，优选为沙。
[0018] 沙层能够去除残留的、附着于悬浮颗粒表面、可被截留去除的重金属污染物。
[0019] 在上述任一方案中优选的是，所述沙过100目筛。
[0020] 在上述任一方案中优选的是，所述木肩层的滤料包括柏树木肩、松树木肩和杨树 木肩中的一种或几种。
[0021] 所述木肩层即可以去除径流中的重金属及多环芳烃，又可以作为外加碳源加入渗 滤系统提供微生物所需。
[0022] 在上述任一方案中优选的是，所述浮石层的滤料包括浮石，所述浮石的直径为 1.5-2.5±0.5cm〇
[0023] 浮石为一种火山岩滤料，具有孔径大，无污染，价格低廉等优势。可作为生物载体 实现挂膜，同时对污染物可起到一定截留作用。
[0024] 在上述任一方案中优选的是，所述细砾石层的滤料包括细砾石，所述细砾石的直 径为1-2 ±0.5cm。细砾石形状不规则时，以最长边记。
[0025] 细砾石层的设置可实现对污染物的再次截留以及提供更丰富的微生物量，保证出 水效果。
[0026] 其中微生物由外来雨水中逐渐带入系统内，在浮石层及细砾石层内逐步附着、生 长、挂膜，稳定，长期运行可形成微生物处理系统，利于去除雨水中径流中的重金属及多环
[0027] 木肩层、浮石层和细砾石层的进一步组合，能够进一步截留去