一种人工湿地填料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种人工湿地填料及其制备方法，属于环境保护技术领域。其包括：按重量份计，活性污泥50‑100份、高炉渣10‑40份、碳渣1‑20份、膨润土1‑10份、氮吸附剂1‑5份和磷吸附剂1‑5份。本发明专利技术原料价格低廉，容易获得，制备简单、制成的填料具有强度大，硬度高、不易分解，透水性好，对磷和氮的吸附性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种人工湿地填料及其制备方法
本专利技术涉及环境保护
，具体涉及一种人工湿地填料及其制备方法。
技术介绍
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。人工湿地填料处理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，人工湿地填料脱氮脱磷能力弱。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种人工湿地填料及其制备方法，以解决现有人工湿地填料脱氮脱磷能力弱的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种人工湿地填料，包括：按重量份计，活性污泥50-100份、高炉渣10-40份、碳渣1-20份、膨润土1-10份、氮吸附剂1-5份和磷吸附剂1-5份。本专利技术采用的活性污泥为污水处理厂的污泥脱水环节留下来的，其中含有大量的絮凝剂，主要有PAM和PAC，这些絮凝剂保留在污泥中。因此，本专利技术采用的活性污泥中含有大量残留的有效絮凝成分，这些活性成分可以对人工湿地起到吸附污染物和净化污水的作用。并且将污水处理厂中残留下的污泥废渣支撑填料，对剩余污泥难处理问题，实现了“以废治废”、“变废为宝”的环境治理理念。在本申请的填料中，活性污泥含有的大量的有效絮凝成分，能够高效截留水体中的氮、磷元素，供种植在其上方土壤层植物生长所用。并通过高炉渣、膨润土和煤炭灰作为辅助填料，使得填料具有表面粗糙、孔隙率高、微孔结构分布均匀、比表面积大、机械强度较高的优点，可以改善人工湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，增强系统对污染物去除效率的同时，也能防止湿地堵塞。并通过加入氮吸附剂和磷吸附剂，优化填料对氮磷的吸附效果，其除磷除氮吸附容量远远大于目前常用吸附材料，延长了填料的使用寿命，降低了因需置换带来的高额成本。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述人工湿地填料，包括：按重量份计，活性污泥60-80份、高炉渣20-30份、碳渣5-15份、膨润土3-7份、氮吸附剂1-5份和磷吸附剂1-5份。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述活性污泥含水量低于60％。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述氮吸附剂的制备方法包括以下步骤：(ⅰ)将木质素磺酸钠和活性炭按质量为(80-100)：1溶解在乙酸溶液中配制成1-10wt％溶液后，滴加到浓度为10-20wt％氢氧化钠溶液中，搅拌、过滤得到珠体；(ⅱ)将珠体加入浓度为1-5g/mL氯化镧水溶液中浸泡，并在30-50℃下充分吸附，过滤后加入到环氧氯丙烷中，调节pH至8-10，再加入过硫酸钾，在50-70℃温度下反应3-5h，制得氮吸附剂；其中，珠体、环氧氯丙烷和过硫酸钾的质量比为：1：(6-8)：(0.01-0.02)。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述磷吸附剂的制备方法包括以下步骤：(ⅰ)将活化甘蔗渣在浓度为3-7g/mL的氯化铈溶液中浸渍，调节pH至10-12，搅拌反应1-2h，经乙醇清洗烘干后，制得初始吸附剂；(ⅱ)将初始吸附剂浸渍在浓度为1-2g/mL的纳米二氧化锆水溶液中，经过滤、洗涤、干燥后，在300-600℃温度下焙烧2-3h，制得磷吸附剂。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述步骤(ⅰ)中活化甘蔗渣的制备步骤包括：将甘蔗渣加入培养液中，向培养液中加入乙酸-乙酸钠缓冲液，调节pH至3后加入白腐菌，于30℃-35℃温度下反应36h-45h，取出、烘干并粉碎至粒径为50目，得到改性甘蔗渣；其中甘蔗渣、培养液以及白腐菌的质量比为1：(10-12)：(3-5)；乙酸-乙酸钠缓冲液的加入量为培养液的10wt％-20wt％；培养液包括以下重量份的组分：酵母粉2份、维生素B10.4份、葡萄糖1.5份、可溶性淀粉1.5份、KH2PO40.2份和MgSO4·7H2O0.5份。上述的人工湿地填料的制备方法，包括以下步骤：(1)对粒径小于200nm的高炉渣进行充分研磨后，加入活化剂搅拌混合均匀后，在400-600℃下焙烧0.5-1h；高炉渣与活化剂加入的质量比为(100-150):1；(2)将煅烧后的高炉渣再次研磨后，加水混合均匀，从室温升温至80-90℃后保温1-3h后，再在70-90℃温度下烘干；(3)将硬酸脂溶解在乙醚中，水浴加热使其完全溶解配制成0.01-0.05g/mL的溶液，加入步骤(2)烘干后的高炉渣、膨润土和煤炭灰搅拌混合均匀，制得混合料；(4)向混合料中加入氮吸附剂和磷吸附剂充分搅拌混合均匀后，与活动污泥搅拌混合均匀，经压制成型后风干，制得人工湿地填料。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述步骤(1)中的活化剂为氢氧化钠。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的氮吸附剂中加入的活性炭，具有较强的吸附性和催化性能，对水中溶解的有机污染物和某些有毒的重金属具有较强的吸附能力；加入的木质素磺酸钠含有大量的直链和极性基团，可提高对氨氮的吸附。并且还通过加入氯化镧作为改性剂，辅助提高活性碳和木质素磺酸钠对氮的吸附能力，从而提高氮吸附剂提高对氮的吸附效果。2、本专利技术通过制成生物炭基的磷吸附剂，提供磷吸附剂对环境的适应性，加入纳米二氧化锆，纳米二氧化锆主要通过螯合作用、共价键或配位键与磷酸根结合固定在磷吸附剂表面，提高对磷的吸附效果。3、本专利技术原料价格低廉，容易获得，制备简单、制成的填料具有强度大，硬度高、不易分解，透水性好，对磷和氮的吸附性强的优点。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1：本实施例的人工湿地填料包括：按重量份计，活性污泥50份、高炉渣10份、碳渣1份、膨润土1份、氮吸附剂1份和磷吸附剂1份。其中，氮吸附剂的制备方法包括以下步骤：(ⅰ)将木质素磺酸钠和活性炭按质量为80：1溶解在乙酸溶液中配制成1wt％溶液后，滴加到浓度为10wt％氢氧化钠溶液中，搅拌、过滤得到珠体；(ⅱ)将珠体加入浓度为1g/mL氯化镧水溶液中浸泡，并在30℃下充分吸附，过滤后加入到环氧氯丙烷中，调节pH至8，再加入过硫酸钾，在50℃温度下反应3-5h，制得氮吸附剂；其中，珠体、环氧氯丙烷和过硫酸钾的质量比为：1：6：0.01。磷吸附剂的制备方法包括以下步骤：(ⅰ)将活化甘蔗渣在浓度为3g/mL的氯化铈溶液中浸渍，调节pH至10，搅拌反应1h，经乙醇清洗烘干后，制得初始吸附剂；活化甘蔗渣的制备步骤包括：将甘蔗渣加入培养液中，向培养液中加入乙酸-乙酸钠缓冲液，调节pH至3后加入白本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工湿地填料，其特征在于，包括：按重量份计，活性污泥50-100份、高炉渣10-40份、碳渣1-20份、膨润土1-10份、氮吸附剂1-5份和磷吸附剂1-5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工湿地填料，其特征在于，包括：按重量份计，活性污泥50-100份、高炉渣10-40份、碳渣1-20份、膨润土1-10份、氮吸附剂1-5份和磷吸附剂1-5份。


2.根据权利要求1所述的人工湿地填料，其特征在于，包括：按重量份计，活性污泥60-80份、高炉渣20-30份、碳渣5-15份、膨润土3-7份、氮吸附剂1-5份和磷吸附剂1-5份。


3.根据权利要求1或2所述的人工湿地填料，其特征在于，所述活性污泥含水量低于60％。


4.根据权利要求1或2所述的人工湿地填料，其特征在于，所述氮吸附剂的制备方法包括以下步骤：
(ⅰ)将木质素磺酸钠和活性炭按质量为(80-100)：1溶解在乙酸溶液中配制成1-10wt％溶液后，滴加到浓度为10-20wt％氢氧化钠溶液中，搅拌、过滤得到珠体；
(ⅱ)将珠体加入浓度为1-5g/mL氯化镧水溶液中浸泡，并在30-50℃下充分吸附，过滤后加入到环氧氯丙烷中，调节pH至8-10，再加入过硫酸钾，在50-70℃温度下反应3-5h，制得氮吸附剂；
其中，珠体、环氧氯丙烷和过硫酸钾的质量比为：1：(6-8)：(0.01-0.02)。


5.根据权利要求1或2所述的人工湿地填料，其特征在于，所述磷吸附剂的制备方法包括以下步骤：
(ⅰ)将活化甘蔗渣在浓度为3-7g/mL的氯化铈溶液中浸渍，调节pH至10-12，搅拌反应1-2h，经乙醇清洗烘干后，制得初始吸附剂；
(ⅱ)将初始吸附剂浸渍在浓度为1-2g/mL的纳米二氧化锆水溶液中，经过滤、洗涤、干燥后，在300-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：景江，毛毅，高晓斐，马海曲干，范天斌，张欣，彭靖，潘祖浩，牟潇丽，袁壮，吴柟岚，卜昕宇，王路阳，火补此聪，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：四川;51