[发明专利]一种人工湿地专用填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种人工湿地专用填料及其制备方法，是用水、水泥、粉煤灰为原料，铝粉为发泡材料，制备专用填料用于去除水中磷的方法。

背景技术

水体富营养化污染已成为我国环境污染的面临的重大问题。目前，国内外除磷的方法主要有生物法和物理化学法。如化学凝聚沉淀法处理磷效率高，操作简单，但产生大量难以处理的污泥、出水的盐浓度较高等原因限制了它的推广应用；而生物法除磷工艺在运行和管理上要求较高，难以达到理想效果。

人工湿地是一种投资少、运行费用低的污水处理技术，近年来被广泛运用于农村的生活污水处理。填料作为人湿地的主要组成部分，一方面通过沉淀、过滤、吸附作用去除水里的有机质，另一方面为植物和微生物提供生长载体。人工湿地除磷机理主要是靠湿地填料对磷的吸附作用，而通过微生物降解、植物吸收的磷相对较少。因此，选择对磷具有较高吸附率的填料，对提高人工湿地的除磷意义重大。在构建人工湿地时，因地制宜地利用当地廉价材料或工业废料作为湿地填料，可降低人工湿地的成本，也为工业废料再利用提供了有效途径。

近年来，我国的能源工业稳步发展，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。

国内外的众多研究发现，粉煤灰可加到污水中除磷。如用活性粉煤灰做磷吸附剂(专利号：200410099197.5)，是利用粉煤灰和稀硫酸混合后，在一定的温度下活化一定时间后制备而成，处理废水时，对CODcr和色度有一定去除效果，但除磷率仅为20％左右；许可等人用改性粉煤灰做为磷吸附剂(专利号：200810141600.4)，用浓硫酸进行改性，然后再20-300OC下熟化0.5至5小时，该吸附剂除磷效率较高，但酸性大且呈粉沫状，不适用于人工湿地植物及微生物生长。

在人工湿地除磷研究中，解庆林等人发明了沸石和石灰石人工湿地处理城市污水处理厂技术(专利号：200510119593.4)是以沸石和石灰石作为人工湿地填料，美人蕉、菖蒲、象草等为植物床，对污水处理厂出水进行深度处理的技术。该人工湿地系统对较低浓度的磷处理效果较好，但对生活污水浓度的磷，处磷效率仅为40％左右，且随运行时间增长，磷吸附率逐渐变小。

本发明将水泥与粉煤灰混合，制作出一种人工湿地专用填料，它具有强度大、质量轻、比面积大、吸附效果好等特点，而且使用寿命长，此种填料在水中可以逐渐的释放出金属离子，可以在3-5年内维持一个较高的磷吸附率。

发明内容

本发明的目的是为了提高人工湿地除磷效率，而提供了一种人工湿地专用填料，本发明的另一目的是提供上述填料的制备方法，该方法具有生产方法简单、成本低等特点。

本发明的技术方案为：一种人工湿地专用填料，其特征在于其原料组份及各组份的重量份分别为：水泥50-100、粉煤灰10-30、铝粉0.1-0.5、水25-50。

优选上述各组份的重量份分别为：水泥70-90、粉煤灰10-20、铝粉0.1-0.15、水25-35。

上述的水泥为一般的普通硅酸盐水泥，强度标号从32.5-52.5；上述的铝粉为市售的超细铝粉，粒径≤10um；上述的粉煤灰选用常规热电厂的粉煤灰。

本发明还提供了上述的人工湿地专用填料的制备方法，其具体步骤如下：首先用水将水泥和粉煤灰混合后，加入铝粉发泡剂，搅拌混合均匀，其中水泥∶粉煤灰∶铝粉∶水的重量份分别为：50-100∶10-30∶0.1-0.5∶25-50，将搅拌好的浆料倒入模具中成型，在20-50℃下发泡20-60min，养护，即制得人工湿地专用填料。

优选发泡温度为25-40℃；发泡时间的为20-40min。

根据不同的需求，可将搅拌好的浆料成型的形状为空心球形状、空心正方体或空心长方体。一般空心球状的半径为2-5cm，中间圆形体半径为1-2cm，5-8个面构成的空心球状；空心正方体的棱长为5-10cm；空心长方体的长宽的变化范围为5-10cm。优选空心球形状。

在本发明的制备过程中，也可先将微量铝粉加入到废机油混合均匀在模具上薄薄涂一层中，再在模具中倒入浆料发泡，以达到填料表面孔隙率大、孔径分布均匀、容易脱模。