[发明专利]用稻壳炭进行阳离子交换、吸附、过滤的生物处理污水法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用稻壳炭进行阳离子交换、吸附、过滤的生物处理污水法，属于人工湿地水处理技术领域。

背景技术

人工湿地是一种经济高效的污水处理系统，利用生态系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。当污水流过湿地床过程中,悬浮颗粒物首先通过植物的根系以及湿地填料的拦截、吸附、共沉降等作用从污水中去除。而其中有机部分随着时间的推移被植物根际微生物和填料上生成的生物膜逐渐降解。无机部分被截留成为湿地床的一部分及草本植物。目前常被应用于人工湿地的填料有砾石、沸石、粗砂以及煤灰渣等。因其通透性好、 比表面积大、 具有物理吸附能力，大大提高了污染物的去除效果。然而这些填料除截留小部分溶解性氮、磷供植物吸收利用外，对改善湿地土壤的阳离子交换能力的作用不是特别明显。

发明内容

本发明提供的是一种利用稻壳炭进行离子交换、吸附、过滤的生物处理污水方法，其目的旨在去除氮磷等污染的同时，通过投加的稻壳炭改善土壤周围环境，改善土壤阳离子交换水平，提高土壤肥力，促进植物更好的生长。

本发明的技术解决方案：生物处理污水方法包括如下工艺步骤，

一、在沟渠、水塘滨水地带，每5米左右均等挖出一小土方，土方尺寸

为1.5m*1.5m*1.5m；

二、回填土方，回填土层用稻壳炭与原土壤每5cm层高间隔铺垫，铺好后在土方中种植一株落羽杉，利用自然水体水位落差，水流流经人工炭土夹层使水体与炭材充分接触，截留氮磷，一方面水体中溶解的阳离子与炭材表面官能基团发生交换，固定于稻壳炭材表面，被截留的氮磷以及阳离子被落羽杉根系吸收，转换成为生物质，排除出水体系统；另一方面经稻壳炭改良的土壤，土壤中的阳离子交换能力得到了提高，微生物群落多样性显著，土壤肥力增强，更好的促进了落羽杉等植物的生长。

本发明的优点：稻壳炭表面带有大量的负电荷,不仅吸附水、土壤或沉积物中的极性或非极性有机化合物，还可吸附大量阳离子(如K⁺，NH⁴⁺，Ca²⁺，Mg²⁺等)，使炭材表面的活性基团与水体中的阳离子交换水平提高，使土壤有机质、pH、黏粒含量、体积质量、通气孔隙度都得到改善，从而使土壤的肥力水平、保肥能力和离子缓冲能力得到提高。再者稻壳炭疏松多孔的结构以及巨大的表面积为特殊类群的微生物的生长提供了载体，从而促进土壤营养元素的循环，并且稻壳炭中含有植物生长所需的15种营养元素，可促进植物生长。

附图说明

图1是本发明人工湿地横向剖面示意图。

图2是本发明人工湿地纵向剖面示意图。

图中的1是稻壳炭层，2是土层，3是水面，4是土方，5是落羽杉。

具体实施方式

实施例：

在一块宽5m，长500m的田间沟渠一侧，每隔五米挖一长宽高分别为1.5m*1.5m*1.5m的土方（如图2所示）。后回填土方，在土方中每5cm间隔铺上2.5mm左右粒径的稻壳炭与原土壤，铺好后在土方中种植一株落羽杉（如图1）。利用自然水体水位落差，水流流经人工炭土夹层使水体与炭材充分接触，从而发生过滤，吸附，离子交换反应，形成污水处理系统，吸收去除氮磷等污染物。同时经稻壳炭改良的土壤，由于阳离子交换能力增强，使周围土壤环境得到改善，使土壤肥力增强，更好的促进了作物的生长。

改良土壤的是稻壳炭，其碳素含量为38%~50%,水分≤2%,碳粒度为2.5 mm左右，1--100μm孔隙率约为42%，阳离子交换量约（72cmol/kg），稻壳碳除本身含植物生长所需营养元素外，内部为微孔结构具有较高的比表面积,炭材内部的活性基团可与周围的阳离子进行离子交换，使土壤阳离子浓度提高，改善土壤环境，在去除污染物的同时，土壤肥力得到增强。

稻壳炭与原土壤每5cm层高间隔铺于挖出的土方空间中，其中一种土方尺寸为1.5m*1.5m*1.5m。

种植适应性强的木本植物落羽杉。落羽杉耐水，耐盐，耐污染力强，在改良的土壤中能很好的适应和较好的生长。再者落羽杉生长周期长，生物量较草本植物大，可保证湿地系统长期间稳定运行，减少频繁收割等后续处理的麻烦，且长成的大量木材具有较高的经济价值。