一种集矿山废水处理和植残处理为一体的生态湿地系统及其使用方法
专利汇可以提供一种集矿山废水处理和植残处理为一体的生态湿地系统及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种集矿山废 水 处理 和植残处理为一体的生态湿地系统及其使用方法，属于 污水处理 技术领域。本发明由重金属沉淀系统、植残处理系统和人工湿地 净化 系统三部分组成。本发明中的人工湿地装置填充了 生物 炭 层和 砾石层 ，能中和水质，提高 废水 pH值，有利于 硫酸 盐 还原菌的生长和富集； 植物 发酵 液可为 硫酸盐 还原反应提供廉价稳定的 碳 源；回流水中的溶解性硫离子可与重金属形成稳定沉淀，减少了重金属对 微生物 的毒害作用，避免重金属累积在湿地中造成堵塞，且沉淀形成的 污泥 还可进行 回收利用 ，从而可达到 酸性矿山废水 高效净化和资源化利用的双重目的。，下面是一种集矿山废水处理和植残处理为一体的生态湿地系统及其使用方法专利的具体信息内容。
1.一种集矿山废水处理和植残处理为一体的生态湿地系统，其特征在于，该系统由重金属沉淀系统、植残处理系统和人工湿地净化系统三部分组成；
所述的重金属沉淀系统包括废水进水管（2）、沉淀池（4）、湿地植物A（3.1）或湿地植物B（3.2）；所述的沉淀池（4）设置为一顶部开口的筒体；在沉淀池（4）顶部设置有顶盖（26），废水进水管（2）穿过顶盖（26）伸入至沉淀池（4）连接；在顶盖（26）上部设置湿地植物A（3.1）湿地植物B（3.2）；所述的植残处理系统包括发酵罐（19）、发酵液储存罐（23）、发酵液投加管（25）；发酵罐（19）、发酵液储存罐（23）、发酵液投加管（25）依序连接；
所述的人工湿地净化系统包括人工湿地池（11）、人工湿地出水槽（15）；所述的人工湿地池（11）、人工湿地出水槽（15）之间通过湿地输出管（14）连接；人工湿地池（11）内设置有处理层；人工湿地池（11）上部设置有湿地植物B（3.2）；湿地植物B（3.2）在处理层之上；
人工湿地出水槽（15）底部设置有两个出水管（16），其中一个出水管（16）通过回流管（17）与沉淀池（4）连接；
沉淀池（4）顶部设置有湿地进水管（8），该湿地进水管（8）的出口设置在人工湿地池（11）的顶部；
发酵液投加管（25）的出口设置在人工湿地池（11）的上部。
2.根据权利要求1所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的沉淀池（4）侧壁固定设置有排泥管（7）；排泥管（7）顶部伸出顶盖（26）。
3.根据权利要求1或2所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的沉淀池（4）包括内部设置的中心管（5）和设置在中心管（5）正下方的反射板（6）；沉淀池（4）下部设置为倒锥形，反射板（6）的位置设置在沉淀池（4）筒形段与倒锥形段过渡位置处。
4.根据权利要求1或2所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的顶盖（26）边缘设置有折边空间（27），该顶盖（26）扣在沉淀池（4）顶部连接，折边空间（27）的下缘位置低于沉淀池（4）顶部的上缘位置，湿地进水管（8）进口在折边空间（27）的下缘位置处连接；顶盖（26）的非折边空间（27）的位置设置有贯通孔。
5.根据权利要求1所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的发酵罐（19）内设置有隔板（19.1），该隔板（19.1）将发酵罐（19）分隔成发酵区（19.2）和初液储存区（19.3）两部分；隔板（19.1）上开设有穿孔。
6.根据权利要求1所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的人工湿地净化系统的人工湿地池（11）设置为一顶部开口的筒体，处理层由上至下依序设置为生物炭层（12）、砾石层（13）；湿地输出管（14）的进口设置在砾石层（13）中。
7.根据权利要求1所述的生态湿地系统，其特征在于，在废水进水管（2）上设置有流量调节阀（1）；在湿地进水管（8）上设置有进水泵（9）；在回流管（17）上设置有回流泵（18）；在发酵液出水管（21）上设置有阀门（22）；在发酵液投加管（25）上设置有定时电磁阀（24）；所述的进水泵（9）和回流泵（18）分别与单独的定时器（10）连接。
8.根据权利要求1所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的沉淀池（4）、人工湿地池（11）和人工湿地池出水槽（16）的内壁均涂覆设置有防渗层；植物发酵罐（19）、发酵液储存罐（23）设置于人工湿地池（11）上方，以重力势能提供发酵液。
9.根据权利要求1所述的生态湿地系统，其特征在于，所述的湿地植物A（3.1）为再力花或菖蒲或香蒲或芦苇；所述的湿地植物B（3）为黄花鸢尾或美人蕉；所述的生物炭层（12）中的生物炭由植物秸秆在厌氧条件下烧制而成，烧制后的粒径为3-8 mm；所述的人工湿地砾石层（13）的砾石颗粒粒径为8-15 mm，其厚度和生物炭层（13）厚度比例为1:2-4；所述的植物发酵罐（19）中的发酵区（19.2）为水、活性污泥或沼泽底泥、植物秸秆（20）的混合物。
10.如权利要求1至权利要求9任一所述的生态湿地系统的处理方法，其特征在于，该方法的步骤为：1）植物发酵液的制备：将植物秸秆（20）如芦苇或黄花鸢尾或美人蕉秸秆，剪碎、沥干后放入发酵罐（19）中，并投加水和活性污泥或沼泽底泥；所述的水、活性污泥或沼泽底泥、植物秸秆20的投放比例为1 L：2-5g：200-500 g，并保持厌氧状态10-15天；发酵完成后，植物发酵罐（19）的溶液流入发酵液储存罐（23）中储存并使用；发酵液投加电磁阀（24）开启时间与进水泵（9）一致，发酵液按其COD值与酸性矿山废水中硫酸根浓度比值0.8-
2.5:1进行投加；
2）装置运行前，将污水处理厂的活性污泥或沼泽底泥接种至人工湿地池（11）中，完成湿地中微生物的驯化；驯化完成后，酸性矿山废水先通过进水管（2）进入沉淀池（4）发生沉淀反应；沉淀池（4）的出水通过进水泵（9）进入人工湿地池（11）；每个周期进水泵（9）开启时间为5-15 min，间歇性地往湿地中进水；污水在（11）内停留12-48 小时后随着污水的再次进入而通过湿地出水输出管（14）流入出水槽（15）中；出水槽（15）出水部分外排，部分通过回流泵（19）回流至沉淀池（4）中；回流泵每日开启时间为5-10 min，回流量为人工湿地（11）出水的15%-30%；沉淀池（4）中的沉淀定期经排泥管（7）排出；该污泥富含硫化态金属，或进行金属的回收利用。
一种集矿山废水处理和植残处理为一体的生态湿地系统及其
使用方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述的重金属沉淀系统包括废水进水管、沉淀池、湿地植物A或湿地植物B；所述的沉淀池设置为一顶部开口的筒体，所述的沉淀池为半地下式、圆形结构；在沉淀池顶部设置有顶盖，废水进水管穿过顶盖伸入至沉淀池连接；在顶盖上部设置湿地植物A或湿地植物B；所述的植残处理系统包括发酵罐、发酵液储存罐、发酵液投加管；发酵罐、发酵液储存罐、发酵液投加管依序连接；
所述的人工湿地净化系统包括人工湿地池、人工湿地出水槽；所述的人工湿地池、人工湿地出水槽之间通过湿地输出管连接；人工湿地池内设置有处理层；人工湿地池上部设置有湿地植物B；湿地植物B在处理层之上；
人工湿地出水槽底部设置有两个出水管，其中一个出水管通过回流管与沉淀池连接；
沉淀池顶部设置有湿地进水管，该湿地进水管的出口设置在人工湿地池的顶部；
发酵液投加管的出口设置在人工湿地池的上部。
5-15 min，间歇性地往湿地中进水；污水在内停留12-48 小时后随着污水的再次进入而通过湿地出水输出管流入出水槽中；出水槽出水部分外排，部分通过回流泵回流至沉淀池中；
回流泵每日开启时间为5-10 min，回流量为人工湿地出水的15%-30%；沉淀池中的沉淀定期经排泥管排出；该污泥富含硫化态金属，或进行金属的回收利用。
4）本发明制备植物发酵液所采用的芦苇或黄花鸢尾秸秆来源广泛、成本低，制备方法简单易行；将植物发酵液作为碳源添加至处理酸性矿山废水的人工湿地中，能够快速有效地提升硫酸盐还原菌的还原作用，从而获得稳定的出水水质；发酵液以重力方式进入人工湿地，节约了能耗。
附图说明
18-回流泵，19-发酵罐，19.1-隔板，19.2-发酵区，19.3初液储存区，20-植物秸秆，21-发酵液出水管，22-阀门，23-发酵液储存罐，24-定时电磁阀，25-发酵液投加管，26-顶盖，27-折边空间。
具体实施方式
11、人工湿地出水槽16和回流泵19，以及和人工湿地池11相连的发酵液储存罐21。所述沉淀池4的一端安装有与酸性矿山废水（AMD）相连的废水进水管2；所述沉淀池的另一端通过安装湿地进水管8和进水泵9与人工湿地池11进水端相连；所述的人工湿地池11的出水端通过安装可调输出管14与其出水槽15相连；所述的出水槽15设置两个出水口，一个连接出水管
16，一个连接沉淀池4；所述的回流管17上安装有回流泵18，连接出水槽15和废水进水管2；
所述的发酵液储存罐23一端通过发酵液出水管21与植物发酵罐19相连，另一端通过发酵液投加管25与人工湿地池11相连。
70cm，下部设置15 cm厚的砾石层。其上填充核桃壳烧制成的生物炭，粒径为3-6 mm，填充高度50 cm，且生物炭上部种植黄花鸢尾。在装置正式运行前，将某污水处理厂污泥脱水间污泥3 g混匀于水后接入人工湿地池中，每5天接种一次，共接种4次，完成装置微生物的驯化。
装置正式运行时，进水泵开启10 min后，人工湿地池充满废水，进水泵关闭，水在人工湿地池中的水力停留时间为24 h，出水通过湿地输出管流入出水槽中。出水槽出水部分外排，部分通过回流泵回流至沉淀池；回流泵每日开启时间为5 min，回流量为人工湿地11出水的
20%。废水进水硫酸根为1000 mg/L，Cr、Cu、Cd浓度为5 mg/L，Fe浓度为50 mg/L，投加植物发酵液后进水的COD为1000 mg/L。该人工湿地系统在稳定运行期间内对酸性矿山废水中的Cr、Cu、Cd去除率达到了90%以上，Fe去除率达到了75%以上，硫酸根去除率达到了70%，且显著提高了出水pH。
出水槽出水部分外排，部分通过回流泵回流至沉淀池；回流泵每日开启时间为10 min，回流量为人工湿地11出水的25%。废水进水硫酸根为800-1500 mg/L，Cr、Cu、Zn浓度为5 -10 mg/L，Fe浓度为40-60 mg/L，投加植物发酵液后进水的COD为1000-1500 mg/L。该人工湿地系统在稳定运行期间内对酸性矿山废水中的Cr、Cu、Zn去除率达到了90%以上，Fe去除率达到了
70%以上，硫酸根去除率达到了65%，且显著提高了出水pH。
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