[发明专利]一种除磷脱氮湿地填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种除磷脱氮湿地填料及其制备方法，涉及污水处理技术领域，所述的除磷脱氮湿地填料包括载体和包裹层，所述的包裹层紧密包裹在所述的载体上；所述的载体包括如下重量份数的原料组分之一：碎石70‑80份、卵石70‑80份、砾石70‑80份、硅石70‑80份和石灰石70‑80份；所述的包裹层包括如下重量份数的原料组分：铁粉10‑25份、水泥4‑6份、混凝土早强剂0.4‑0.6份、水3‑6份。本发明提供的除磷脱氮湿地填料对磷有高效吸附去除作用，对磷酸盐的饱和吸附率＞200mg/kg，内部孔隙率＞32％，比表面积≥1×10⁵cm²/g；化学稳定性良好，不产生二次污染；渗透率≥2×10^‑3m/s，水头损失小，不宜产生堵塞问题，有利于微生物附着和植物生长，增强对氨氮的处理效果。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种除磷脱氮湿地填料及其制备方法。

背景技术

随着城市化的高速发展，城市水体河湖的污染成为亟待解决的环境问题。而氮磷是水体水质的主要威胁之一，如太湖和滇池的持续性水华爆发均因为总磷的超标。近年来，随着城市中治污措施的实施，虽然水系中主要水质指标特别是有机污染物有所控制，但富营养化的风险依然很大，污水厂二级处理工艺对氮磷的去除率低，无法满足城市水环境对氮、磷越来越高的管控要求。

同污水处理厂相比，人工湿地的显著特点之一就是其对有机污染物、氮、磷等均有较强的去除能力，在足够的可利用面积情况下，人工湿地尤其是潜流湿地可以做到优于传统二级处理的出水水质。人工湿地对磷的去除作用包括填料的化学沉积吸附、植物和藻类的吸收、微生物作用等，其中填料的化学吸附作用起主要作用。一般而言，含钙、铝、铁等金属成分的填料对磷的吸附能力最强，因为污水中的可溶性磷酸盐可与铝、铁、钙等金属离子、金属氧化物和氢氧化物以及黏土矿物通过配位体交换发生吸附和沉淀作用，生成难溶性磷酸盐而固定下来。

人工潜流湿地中的填料已经成为除磷的核心，但是采用天然原材料的湿地填料中的铝、铁、钙等含量少，活性低，难以持久性的发挥除磷的高效作用，相关等温吸附试验表明，普通的石灰石，对可溶性磷酸盐的最大吸附率仅为7mg/kg，远远达不到实际工程的需要。

液态加药方式的化学除磷通过向污水中添加Fe³⁺、Al³⁺金属盐类的药剂，药剂和溶解性的磷酸盐混合后，形成颗粒状难溶解性磷酸盐的沉淀，此种方式也具有除磷效果，但是药剂费用和操作成本高，且难以结合湿地的生物膜类工艺进行，造成净水效果较单一，产生污泥也较难清理。

申请号为201410784847.3的专利文献(一种新型聚合氯化铝除磷填料及其制备方法)，提出利用粉剂的聚氯化铝、水泥、水和建筑胶按照一定配比混合搅拌并压制成固态颗粒，获得填料成品。

申请号为201711133867.4的专利文献(一种人工湿地除磷多孔复合基质填料及其制备方法)提出将钢渣40～50％，碳酸钙粉体15～25％，农作物秸秆和树叶10～25％，粘结剂10～20％混合后经模具挤压成填料颗粒。

这些现有技术方案在材料的使用和材料参数的选择上不尽合理，在性能上难以满足生态净化设施的使用要求，且制作过程需要模具过程，增加了制作成本，另一方面因为是多种物质混合压制，强度和耐久性不足，而实际工程中往往需要能够连续运行10年以上寿命的材料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种除磷脱氮湿地填料，对污水中的总磷总氮具备持续的去除能力，渗透性好，制备方法简单，稳定性好，寿命长，可广泛应用于人工湿地、生态滤池、除磷池、雨水花园、生态氧化塘等水质处理设施。