[发明专利]一种用于人工湿地水处理的填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种可以同步缓释氧、强化脱氮除磷的人工湿地新型填料，适用于村镇或旅游景区的生活污水、受污染地表水、面源污水、污水处理厂尾水以及浓度较高氨氮废水的处理。

背景技术

目前我国水环境状况日趋恶化，出现了湖泊富营养化、近岸海域赤潮、河流和水库的有机污染等问题，威胁到居民的引水安全和人民群众的健康。人工湿地污水处理工艺由于其具有水质净化效果好、基建运行费用低、能耗低、维护管理简单、抗冲击负荷能力强等特点，而且能够为野生动物提供栖息地、提高生态景观的美学价值，所以在生活污水、工业废水、农业面源污水、城市暴雨径流和富营养化水体等方面均得到了广泛的应用。但是，从已有的工程实践来看，人工湿地尚存在一些问题和困难，其一是供氧不足。人工湿地系统中进水携氧数量较低、大气复氧和植物根系释氧能力有限，特别是水平潜流型湿地，无法满足大量污染物降解的需要。溶解氧不足将使许多生物不能进行正常的有氧呼吸，限制硝化反应，影响磷的吸附和过量积累，因为污水中有机物的好氧降解和脱氮的硝化过程均需要充足的氧，否则反应无法进行；其二是脱氮能力有限。在欧洲，长期运行的湿地氨氮去除率仅为35%或50%。潜流人工湿地很难保证硝化反硝化所需的好氧/缺氧交替的环境及反硝化所需碳源；其三是磷去除率随运行时间延长而下降的局限性。现行广泛采用的砾石基质对磷的吸附饱和寿命较短，一般为2-3年。而且，长时间运行湿地的植物枯死后将吸收的磷重新释放至湿地。以上限制因素成为人工湿地技术进一步推广和应用的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够同时实现缓释氧、强化脱氮除磷的人工湿地新型填料及其制备方法，以解决上述人工湿地技术存在的问题，提高其污水净化能力，该方法具有工艺简单、原料充足、成本低廉等特点。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

实现本发明目的的一个技术方案为：一种用于人工湿地水处理的填料，所述填料为负载稀土氮磷吸附剂和缓释氧材料、粒径为5-15mm的火山渣颗粒。 

作为本发明的进一步改进，所述稀土氮磷吸附剂为含有镧离子的吸附剂，所述缓释氧材料为过氧化钙。

作为本发明的进一步改进，所述火山渣颗粒上的负载物还包括硬脂酸和聚乙二醇4000混合物、石英砂和粉煤灰，石英砂和粉煤灰有助于填料的沉降。

作为本发明的进一步改进，所述火山渣颗粒上负载物的重量百分比例为：稀土氮磷吸附剂40-45%、缓释氧材料30-35%、硬脂酸和聚乙二醇4000混合物5%、石英砂10-15%、粉煤灰5-10%。

实现本发明的另一个发明目的的技术方案是：一种用于人工湿地水处理的填料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1  火山渣与活化剂混合均匀，常压高温焙烧一段时间，冷却至室温后，将其研磨后加入水，调节硅铝比，室温条件下，放置在磁力搅拌器上，温度升至90℃加热2小时，再升温到95℃加热2小时，过滤、洗涤至pH值为7，放入烘箱中80℃烘干4小时，得到氮吸附剂；

步骤2  将镧离子浓度为0.5%的溶液pH值逐渐调节为10，按照固液质量比1:50g/ml，投加步骤1制备的氮吸附剂，浸渍16小时以上，过滤后滤饼于110℃烘干，并焙烧、研磨筛分得到氮磷吸附剂；筛分后的120目粒径火山渣颗粒为最佳氮磷吸附剂；

步骤3  石灰石在常压高温条件下焙烧，冷却后加水反应，烘干去结晶水，投入过氧化氢中浸泡，得到释氧材料；