[发明专利]一种利用磷灰石高效处理含铜废水的人工湿地系统

说明书

本发明公开了一种利用磷灰石高效处理含铜废水的人工湿地系统，所述系统包括废水预处理池、湿地池和净化池三级梯度处理系统，本发明采用磷灰石填料吸附废水中的大部分铜离子，经过预处理后的废水进入湿地池，依靠根系发达的水生植物经生物吸附去除部分残余铜离子，最后进入净化池，经过磷灰石填料吸附去除残余微量的铜离子，实现低成本高效率净化含铜废水，有效解决了含铜废水的处理难题。

技术领域

本发明涉及重金属污染废水治理领域，尤其涉及一种利用磷灰石高效处理含铜废水的人工湿地系统，其核心是应用磷灰石作为铜离子吸附剂，构建人工湿地三级净化系统。

背景技术

磷灰石具有较强的吸附重金属离子的能力，可通过吸附、沉淀等机制与废水中的铜离子形成不溶性矿物质(如Cu₃(PO₄)₂和Cu₅(PO₄)₃OH等)，从而有效降低重金属铜的浓度积累和阻止重金属铜的迁移，同时其具有来源丰富、吸附能力强、稳定性好、回收方便等优点，被认为在铜污染的废水、土壤处理方面具有较好的应用前景。近年来，以水生植物为对象的生物吸附法在人工湿地中处理废水有机污染物方面具有良好的优势，但在处理高浓度重金属的废水时，由于植物的吸附能力和降解重金属毒性能力有限，水生植物容易受到重金属的毒害作用，进而会影响处理效果。将化学吸附法与生物吸附法相结合应用于人工湿地，优势互补，有利于提高含铜废水污染物的处理效果。

发明内容

针对含铜废水污染处理难度大、耗时长、成本高的问题，本发明提供了一种利用磷灰石高效处理含铜废水的人工湿地系统，以实现含铜废水的高效处理。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种利用磷灰石高效处理含铜废水的人工湿地系统，包括废水预处理池、湿地池和净化池三级梯度处理系统；所述废水预处理池与所述湿地池通过管路I相连，所述湿地池与净化池通过管路II相连，所有管路进出口位置呈对角线排布。

作为本发明的进一步方案：所述废水预处理池从上至下分别为废水层I、磷灰石层I、沙砾层I；湿地池从上至下分别为水生植物层、废水层II、沙砾层II、土壤层；净化池从上至下分别为净化水层、磷灰石层II、沙砾层III。

所述废水预处理池的进水管设在磷灰石层I上方，在废水预处理池的沙砾层I与湿地池的沙砾层II之间通过管路I连通，在湿地池的废水层II与净化池的净化水层之间通过管路II连通，净化池的出水管设在沙砾层III的底部。

作为本发明的再进一步方案：所述磷灰石层I和磷灰石层II包括磷矿粉、磷灰石粉或羟基磷灰石粉等具有吸附性能的不溶性磷灰石化合物，其粒度直径大小在10-500μm等级范围，作为铜离子吸附填料。

所述沙砾层I、沙砾层II、沙砾层III由普通沙子和碎石组成，其粒度直径大小在0.1-3mm等级范围，作为废水过滤填料。

所述水生植物层包括根系发达的挺水植物和浮水植物。

本发明的含铜废水在进入废水预处理池后，利用磷灰石吸附去除废水中的大部分铜离子；经过预处理的废水进入湿地池后，依靠水生植物的根系吸附去除废水中的有机污染物和少部分残余的铜离子；湿地池的上清液进入净化池后，再次利用磷灰石去除残留的微量铜离子。

作为本发明的进一步方案：所述废水预处理池的填料铺设要求与废水铜离子含量相关，当废水中铜含量范围为0-500mg/L时，铺设5-10cm磷灰石填料；废水中铜含量范围500-1000mg/L时，铺设10-20cm磷灰石填料；废水中铜含量范围≥1000mg/L时，可铺设20-30cm磷灰石填料。净化池直接铺设5-20cm磷灰石填料；沙砾层I、沙砾层II、沙砾层III分别铺设厚度为5-20cm的沙砾填料。

作为本发明的再进一步方案：所述含铜废水在废水预处理池内进行吸附处理24-48h后，出水进入湿地池。