[发明专利]一种活性炭生物转盘耦合人工湿地系统及其在城市黑臭水体中的应用

说明书

本发明公开一种活性炭生物转盘耦合人工湿地系统，包括依次串联的活性炭生物转盘和垂直流人工湿地；活性炭生物转盘是以网状聚丙烯盘片为载体，表面负载有片状活性炭；垂直流人工湿地的池体内从左至右依次设置有进水室、水处理室、出水室，水处理室内从下至上依次铺设有碎石层、陶粒层和光催化填料层，并且种植有水生植物，其中，光催化填料层由钛酸铋/氧化铈复合材料负载在粗砂上构成。本发明提出了一种活性炭生物转盘耦合人工湿地系统，结合钛酸铋本身很强的光催化特性与氧化铈较强的吸附性和稳定性，可显著增加对水体中污染物的吸附和降解，具有资源化、无害化、较高的净化效率和较大的污水处理量的特点，可适用于城市黑臭水体的净化处理。

技术领域

本发明属于污水处理的技术领域，特别涉及一种活性炭生物转盘耦合人工湿地系统及其在城市黑臭水体中的应用。

背景技术

城市水体是城市生态系统的重要组成部分，城市水体出现季节性或终年黑臭，会严重影响城市生态环境和居民生活健康。

目前，对城市黑臭水体的处理方法大都是单一的物理法、化学法和生物法。但是利用过滤、曝气、气浮和离心等物理法的处理水体成本较高；化学法有絮凝、沉淀、电解和氧化等处理方法，成本高，容易二次污染；生物法有生物塘和人工湿地等处理方法，应用广泛但处理速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种活性炭生物转盘耦合人工湿地系统，通过活性炭生物转盘和光催化填料层协同作用，能有效提高污水的净化效率。

本发明还提供了上述活性炭生物转盘耦合人工湿地系统在城市黑臭水体中的应用，利用该系统可实现对中小城市黑臭水体的净化处理，处理污水量大。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种活性炭生物转盘耦合人工湿地系统，包括串联的活性炭生物转盘和垂直流人工湿地；

所述活性炭生物转盘是以网状聚丙烯盘片为载体，表面负载有片状活性炭；

所述垂直流人工湿地包括池体，池体内从左至右依次设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板及第二隔板将池体分隔成进水室、水处理室、出水室，水处理室内从下至上依次铺设有碎石层、陶粒层和光催化填料层，光催化填料层铺设有防水灯，水处理室内种植有水生植物；

其中，光催化填料层由钛酸铋/氧化铈复合材料负载在粗砂上构成，钛酸铋/氧化铈复合材料采用以下步骤制备：

步骤（1）：将硝酸铋溶于浓度为4~5 mol/L的稀硝酸，得到硝酸铋的硝酸溶液，再加入钛酸四异丙酯，于25~35℃恒温搅拌25~35分钟后，调节pH至12~14后，继续搅拌1.5~2.5小时，于180~220℃水热反应45~55小时，冷却至室温后，取沉淀洗涤、干燥，得到钛酸铋；其中，硝酸铋与钛酸四异丙酯的摩尔比为1∶0.7~0.8；

步骤（2）：向去离子水中加入步骤（1）所得钛酸铋、硝酸铈、尿素和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌1~3小时，再于150~180℃水热条件下反应18~24小时，冷却至室温后，收集底部生成的沉淀产物，洗涤、干燥；其中，钛酸铋、硝酸铈、尿素和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶1.8~3.2∶0.8~1.6∶1.0~1.5。

优选地，步骤（1）中硝酸铋的硝酸溶液中硝酸铋的摩尔浓度为1.6~2.2 mol/L。

进一步，步骤（1）中调节溶液pH采用浓度为5~6 mol/L的氢氧化钠溶液。

进一步，步骤（1）及步骤（2）中洗涤沉淀时，均采用乙醇和去离子水交替清洗。

进一步，步骤（1）及步骤（2）中所述干燥是于60~90℃真空干燥。