一种新型聚合氯化铝除磷填料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型聚合氯化铝除磷填料及其制备方法，所述填料的组成成分为：粉剂的聚氯化铝、高标号水泥、水和建筑胶；其中聚氯化铝与水泥的重量比为90:5-60:35；余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。按照上述的填料配比，将所需材料进行混合搅拌后，在0.3-0.5MPa压力下，压制成粒径1.0～3.0cm的固体颗粒，晾干，获得填料成品。本发明专利技术由于原材料可控和配比稳定，所得产品颗粒的磷吸附性能高效且稳定；可广泛应用于强化处理人工湿地、生物滤池、土壤渗滤等填料系统的除磷效果，为富营养化水体污染控制提供一种新的材料和处理思路。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合氯化铝除磷填料及其制备方法
本专利技术涉及环境工程及污水处理工程领域，具体地，涉及一种聚合氯化铝除磷填料的制备方法。
技术介绍
水体富营养化会导致蓝藻水华频繁暴发、水质恶化、鱼类大量死亡等，严重威胁水生态安全、经济发展和社会稳定，是当今世界面临的重大环境危机之一。我国湖泊的富营养化问题尤为突出，2006年，在27个国控重点湖泊中，Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊18个，2007年太湖蓝藻事件，致使无锡市500万人的饮用水和生活用水严重短缺。治理水体富营养化是我们面临的一个重大环境问题，富营养化治理的关键是控制氮、磷等营养物的输入，其中磷被认为是产生水体富营养化的最主要因素。因此，除磷在控制水体富营养化方面更有实际意义。人工湿地技术是富营养化水体污染控制的常用技术之一，人工湿地主要通过填料吸附、化学沉淀、微生物活动、植物吸收等途径对磷进行截留，其中填料在湿地除磷方面扮演重要角色。许多学者研究了多种填料吸附净化磷素的效果和机理，认为选择合适的人工湿地填料，是提高人工湿地除磷能力的关键措施。目前湿地填料主要是从众多现有材料如粗砂、钢渣、石灰石、沸石、页岩、褐铁矿等中选取磷吸附容量高的种类进行应用。除磷填料的需求较大，而目前市场上的填料存在吸附效率不高、成本高等问题，另外由于原材料成分的不稳定，使得吸附性能不稳定，影响处理出水效果。中国专利申请号：201410005588.X，该专利提供了一种污水强化除磷填料及其制备方法，所述填料以粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉以及水为原料，按配方比例(65～75)：(10～15)：(3～5)：(7～10)：(0.1～0.3)：(4.7～4.9)计量后搅拌均匀制成料浆，料浆通蒸汽加热至40～50℃后进行模具浇注，在浇注前0.5～1.5min加入铝粉悬浮液；浇注成的坯体在室温50～60℃条件下进行发气初凝，时间为1.5～2h；对坯体进行切割，制成均匀颗粒，然后在175℃条件下，养护6～12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除磷填料。上述专利技术专利除磷的机理主要依靠物理化学吸附，待吸附饱和后，填料便会失去除磷功能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种聚合氯化铝除磷填料及其制备方法，利用聚合氯化铝(PAC)对磷的絮凝作用，将PAC、高标号水泥、建筑胶和水按一定的比例进行混合搅拌后压制成固体颗粒除磷填料。根据本专利技术的一个方面，提供一种聚合氯化铝除磷填料，所述填料的组成成分为：粉剂的聚氯化铝(PAC)，高标号水泥，水和建筑胶；其中聚氯化铝(PAC)与水泥的重量比为90:5-60:35；余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。本专利技术所述填料采用聚合氯化铝(PAC)作为主料，配以建筑胶和水泥等辅料混合压制成的硬质颗粒材料，可广泛用于人工湿地、生物滤池等生物生态水处理设施。所述PAC是一种无机高分子混凝剂，它通过压缩双电层、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。优选地，所述粉剂的聚氯化铝(PAC)的Al2O3重量含量大于等于30％。优选地，所述建筑胶是可用于有各类混凝土预制构件的施工粘接剂，如107，108等型号，不可以使用多用途的万能胶。优选地，对于不同类型的污水，PAC的重量含量有一个最适量，过高或过低均会影响其除磷效果，适用于生活污水的除磷填料中PAC、水泥的重量比为75：20。优选地，所述高标号水泥，是指标号在525以上的硅酸盐水泥或普通水泥，这种水泥具有凝固时间短，强度高等特点。本专利技术采用PAC具有粉末细、颗粒均匀、易溶于水、絮凝效果好、净化高效稳定、投加量少、成本低等特点。在水处理中的应用广泛，但一般情况下PAC多以水剂形式,或将固体粉末PAC加水稀释至所需浓度进行利用，矾花形成大、快、沉降速度快。在生物滤池等生物膜法水处理工艺中难以直接利用，通过本专利技术的实施，可将PAC固化成颗粒填料，直接装填于生物滤池中，以增加类似工艺的除磷性能。根据本专利技术的第二方面，提供一种聚合氯化铝除磷填料的制备方法，按照上述的填料配比，将所需材料进行混合搅拌后，在0.3-0.5MPa压力下，压制成粒径1.0～3.0cm的固体颗粒，晾干，获得填料成品。本专利技术采用PAC作为主料，配以高质量建筑胶和水泥等辅料，制成一定粒径的填料，由于原材料可控和配比稳定，所得产品颗粒的磷吸附性能高效且稳定；可广泛应用于强化处理人工湿地、生物滤池、土壤渗滤等填料系统的除磷效果，为富营养化水体污染控制提供一种新的材料和处理思路。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术除磷的机理主要依靠PAC与水中的磷形成化学沉淀物沉积下来，PAC的缓慢释放大大延长了其使用周期。(1)本专利技术的所需原材料来源广泛、产品性状稳定；(2)本专利技术所研制的吸附填料，吸附效率高、成本较低且吸附性能稳定；(3)制作工艺简单、易于大规模推广生产。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一实施例中除磷填料吸附性能试验装置原理图；图2为不同水力负荷条件下不同填料处理景观水除磷效果比较图；图3为不同水力负荷条件下不同填料处理生活污水除磷效果比较图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1除磷填料处理富营养化景观水的效果将聚氯化铝(PAC)、高标号水泥、建筑胶和水按表1的比例(重量比)进行混合搅拌后，在0.3-0.5MPa压力下，压制成粒径1.0～3.0cm的固体颗粒，晾干，获得填料成品。表1三种填料产品所用原料配比表(重量比)试验装置结构如图1所示，包括：高位水箱(有效容积25L)、填充除磷填料的柱子(填料高度为50cm，直径为9cm)；进水软管，控制流量的弹簧夹。水力负荷是影响工艺效果的一个重要因素，本案例考察不同填料在不同水力负荷下对磷的去除效果，分别设计了三种水力负荷，0.5m3/m2d-1，1.0m3/m2d-1，2.0m3/m2d-1，对应的水的流量分别为：3.25L/d，6.5L/d和13L/d。填料A，B，C中PAC的含量是逐渐下降的(从90％下降至65％)，理论上讲，随着PAC含量的增加磷去除率应相应增加。图3为不同水力负荷条件下各填料处理景观水中磷的效果比较图，由图2可知，在三种水力负荷条件下，填料B对磷的去除效果均最好，其次为填料A，填料C最差。这说明PAC的含量有一个最适量，过高或过低均会影响其除磷效果。含量过低，PAC不足，沉淀反应进行不充分；PAC含量过高，水泥等辅料的量就会偏少，填料会硬度不够而易结块，使得填料与水的接触面积减少，难以全部发挥作用。试验过程发现填料A柱由于水泥含量过少，多数填料颗粒经一段时间运行后混合在一起形成黄色的胶状物，导致柱内水流不畅，甚至产生堵塞而使系统无法正常运行的现象。本实施例中，75％的PAC是最佳含量。本实施例中，进水总磷浓度为0.3～0.45mg/L(平均值0.38mg/L)情况下，填料B在水力负荷1.0m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述填料的组成成分为：粉剂的聚氯化铝(PAC)，高标号水泥，水和建筑胶；其中聚氯化铝(PAC)与水泥的重量比为90:5‑60:35；余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。

【技术特征摘要】
1.一种聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述填料的组成成分为：粉剂的聚氯化铝(PAC)，高标号水泥，水和建筑胶；其中聚氯化铝(PAC)与高标号水泥的重量比为90:5-60:35；余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。2.根据权利要求1所述的聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述粉剂的聚氯化铝(PAC)的Al2O3重量含量大于等于30％。3.根据权利要求1所述的聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述粉剂的聚氯化铝(PAC)的重量百分含量为75％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭东，纪婧，邱江平，王进，孙鑫，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31