一种湿地填料的制备与使用方法技术

本发明专利技术公开了一种湿地填料的制备与使用方法，属于湿地填料制备技术领域，解决了现有技术中需要高温煅烧或烧结，制备工艺复杂，能耗高、吸附性与物理性能较差的问题，其包括以下步骤：将粉煤灰、石灰、钢渣、粘土、活性炭、石膏等原料进行研磨；将石灰、粘土、水泥和石膏混合搅拌得到混合物A，在混合物A中加入粉煤灰和钢渣，再加入活性炭搅拌得混合物B；将铝粉倒入搅拌机中，加适量水制成铝粉悬浮液；在浇注前0.5‑1分钟向混合物B中加入铝粉悬浮液，然后浇注成型，再蒸压养护，得到所需湿地填料。本发明专利技术实现了对工业废料的再利用、提高了湿地填料的吸附性能与物理性能，在制备过程中不需要高温煅烧，简化了制备流程。

【技术实现步骤摘要】
一种湿地填料的制备与使用方法
本专利技术属于湿地填料制备
，具体属于一种湿地填料的制备与使用方法。
技术介绍
人工湿地越来越成为一种常见的污水处理方式，与传统的污水处理工艺相比，人工湿地具有建造、运行、管理费用低、操作简单、抗冲击负荷能力强等优势，更重要的是，人工湿地是模仿自然生态系统，因此它不仅具有污水净化的功能，同时还为野生动植物提供了一个良好的栖息环境。人工湿地主要由填料、湿地植物和微生物组成，其中，填料对人工湿地具有及其重要作用，是湿地的基质和载体，不仅可以为植物提供必要的土壤条件，还可以为微生物提供良好的生长场所，重要的是，填料的高比表面积与多孔特性，可以直接吸附、过滤污水中的污染物，直接发挥净化作用。传统的人工湿地填料主要有碎石、砂子、砾石或者其他的矿物材料，这些材料在人工湿地污水处理过程中可以对有机污染物有一定的去除效果，并且这些材料来源广泛、价格低廉、无需特殊加工就可直接使用，所以在传统人工湿地系统中应用普遍。但这几类材料都属于硅含量较高的惰性材料，对无机营养盐的吸附性能较差，且存在易饱和、目标污染物再释放等缺点。随着近几年学者对人工湿地填料的研究不断深入，人工湿地填料种类逐渐变得多样化，粉煤灰、沸石、钢渣、腐殖土等被作为填料添加到人工湿地系统中，这里面有些物质虽然对无机营养盐有较好的吸附作用，但是由于物质粒径较小，在人工湿地系统中极易随水流失，导致系统堵塞，影响正常运行；还有些物质吸附性能良好，但强度不够致使工程效果不佳。《一种人工湿地填料及其制备方法》(CN111675425A)中公布了利用贝壳粉、玻璃粉、多孔质碳和硫铁矿烧渣混匀后烧结制备湿地填料，可以对尾水中的氮磷进行去除；《一种人工湿地填料及其制备方法》(CN111499000A)中公开了利用活性污泥、高炉渣、碳渣、膨润土、氮吸附剂和磷吸附剂制备湿地填料的方法。这些制备来的湿地填料虽然性能上优于传统湿地填料，但是有些湿地填料的制备过程需要添加多种化学物质，有些还需要高温煅烧或烧结，制备工艺复杂，能耗高。
技术实现思路
针对现有技术中需要高温煅烧或烧结，制备工艺复杂，能耗高、吸附性与物理性能较差的问题，本专利技术提供一种湿地填料的制备与使用方法，其目的在于：改良传统技术中较高的制备条件，改善现有湿地填料的吸附性能与物理性能，提高工业肥料的利用和经济价值。本专利技术采用的技术方案如下：步骤A：将粉煤灰、石灰、钢渣、粘土、活性炭等原料分别送入球磨机进行研磨；步骤B：将石灰、粘土、水泥和石膏混合搅拌，再加入水搅拌10-15分钟，得到混合物A；步骤C：向步骤B的混合物A中加入粉煤灰和钢渣进行混合搅拌，在搅拌过程中加入活性炭，得到混合物B；步骤D：将铝粉倒入搅拌机中，加入水制得铝粉悬浮液；步骤E：将铝粉悬浮液添加到混合物B中，搅拌0.5-1分钟，得到浆状泡沫混合物，并浇注入模；步骤F：将步骤E中得到的材料放入静养室，静养达到适当强度后，得到湿地填料半成品；步骤G：将步骤F中的半成品送入蒸压釜内，经过蒸压釜抽真空、加蒸汽、升温升压、恒温恒压、降温降压到常温，放置15-20天，得到湿地填料。采用上述方案，解决了传统技术中需要添加多种化学物质、需要较高的煅烧温度的弊端，改变了传统人工湿地填料需要不同基质层层铺垫，易堵塞的现象，本专利技术所述的湿地填料无需其他填料，采用石灰、水泥为主要配料，在填料强度上达到优越性能，采用铝粉作为发泡剂，同时加入活性炭、粉煤灰和钢渣，大大增加了填料的孔隙率，使其具有更大的比表面积。所述原料重量份数为：石灰10-20重量份、水泥5-12重量份、钢渣10-20重量份、黏土2-10重量份、活性炭2-15重量份、石膏1-5重量份、铝粉0.1-0.8重量份。采用该上述方案，粉煤灰是火力发电厂等燃煤锅炉排放出的固体废弃物，粒径和孔径较小，比表面积较大，具有良好的吸附和过滤性能；粉煤灰含有Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO等氧化物，这些氧化物表面存在大量的活性基团，可通过化学键与吸附质发生化学吸附和离子交换；粉煤灰在水溶液中呈碱性，可使部分金属离子形成氢氧化物沉淀，实现水中金属离子的去除。采用钢渣是炼钢过程中的废弃物，钢渣中含有大量钙、铁、铝等基质，可快速吸附水中的磷，进而与磷反应生产钙磷沉淀，实现水中磷的去除；同时，钢渣疏松多孔的结构，具有较多的活性基团和碱性氧化物，不仅可以去除磷酸盐，还可以很好地去除重金属离子。所述步骤A中的研磨目数为120-150目。所述步骤C中的搅拌温度为35-45℃。所述步骤E中模具规格有3mm*3mm*3mm，5mm*5mm*5mm和8mm*8mm*8mm。所述步骤F中的静养温度为50-55℃，静养时间为1.5-2小时。所述步骤G中的蒸压釜温度为180-250℃，压力为8-12Mpa，蒸压时间为8-15小时。所述步骤G中得到的湿地填料，其容重为400-700kg/m3；抗压强度为7.6-8.7Mpa；孔隙率为68％-77％。所述湿地填料的使用方法为，在人工湿地系统的防渗层上铺设碎石透水层，在碎石填料层上铺设湿地填料，湿地填料粒径分配为0-3mm<10％，粒径3-5mm>80％，粒径5-8mm<10％，再在填料表层种植湿地植物。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.解决了传统技术中需要添加多种化学物质、需要较高的煅烧温度的弊端，改变了传统人工湿地填料需要不同基质层层铺垫，易堵塞的现象，本专利技术所述的湿地填料无需其他填料，采用石灰、水泥为主要配料，在填料强度上达到优越性能，采用铝粉作为发泡剂，同时加入活性炭、粉煤灰和钢渣，大大增加了填料的孔隙率，使其具有更大的比表面积。2.粉煤灰是火力发电厂等燃煤锅炉排放出的固体废弃物，粒径和孔径较小，比表面积较大，具有良好的吸附和过滤性能；粉煤灰含有Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO等氧化物，这些氧化物表面存在大量的活性基团，可通过化学键与吸附质发生化学吸附和离子交换；粉煤灰在水溶液中呈碱性，可使部分金属离子形成氢氧化物沉淀，实现水中金属离子的去除。采用钢渣是炼钢过程中的废弃物，钢渣中含有大量钙、铁、铝等基质，可快速吸附水中的磷，进而与磷反应生产钙磷沉淀，实现水中磷的去除；同时，钢渣疏松多孔的结构，具有较多的活性基团和碱性氧化物，不仅可以去除磷酸盐，还可以很好地去除重金属离子。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术的一种实施方式的等温吸附试验-氨氮数据折线图。图2是本专利技术的一种实施方式的等温吸附试验-总磷数据折线图。图3是本专利技术的一种实施方式的等温吸附试验-COD数据折线图。图4是本专利技术的一种实施方式的吸附动力试验-氨氮数据折线图。图5是本专利技术的一种实施方式的吸附动力试验-总磷数据折线图。图6是本专利技术的一种实施方式的吸附动力试验-COD数据折线图。图7是本专利技术的一种实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿地填料的制备与使用方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤A：将粉煤灰、石灰、钢渣、粘土、活性炭等原料分别送入球磨机进行研磨；/n步骤B：将石灰、粘土、水泥和石膏混合搅拌，再加入水搅拌10-15分钟，得到混合物A；/n步骤C：向步骤B的混合物A中加入粉煤灰和钢渣进行混合搅拌，在搅拌过程中加入活性炭，得到混合物B；/n步骤D：将铝粉倒入搅拌机中，加入水制得铝粉悬浮液；/n步骤E：将铝粉悬浮液添加到混合物B中，搅拌0.5-1分钟，得到浆状泡沫混合物，并浇注入模；/n步骤F：将步骤E中得到的材料放入静养室，静养达到合适强度后，得到湿地填料半成品；/n步骤G：将步骤F中的半成品送入蒸压釜内，经过蒸压釜抽真空、加蒸汽、升温升压、恒温恒压、降温降压到常温，放置15-20天，得到湿地填料。/n

【技术特征摘要】
1.一种湿地填料的制备与使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：将粉煤灰、石灰、钢渣、粘土、活性炭等原料分别送入球磨机进行研磨；
步骤B：将石灰、粘土、水泥和石膏混合搅拌，再加入水搅拌10-15分钟，得到混合物A；
步骤C：向步骤B的混合物A中加入粉煤灰和钢渣进行混合搅拌，在搅拌过程中加入活性炭，得到混合物B；
步骤D：将铝粉倒入搅拌机中，加入水制得铝粉悬浮液；
步骤E：将铝粉悬浮液添加到混合物B中，搅拌0.5-1分钟，得到浆状泡沫混合物，并浇注入模；
步骤F：将步骤E中得到的材料放入静养室，静养达到合适强度后，得到湿地填料半成品；
步骤G：将步骤F中的半成品送入蒸压釜内，经过蒸压釜抽真空、加蒸汽、升温升压、恒温恒压、降温降压到常温，放置15-20天，得到湿地填料。


2.根据权利要求1所述的一种湿地填料的制备与使用方法，其特征在于，所述原料重量份数为：石灰10-20重量份、水泥5-12重量份、钢渣10-20重量份、黏土2-10重量份、活性炭2-15重量份、石膏1-5重量份、铝粉0.1-0.8重量份。


3.根据权利要求1所述的一种湿地填料的制备与使用方法，其特征在于，所述步骤A中的研磨目数为120-150目。

【专利技术属性】
技术研发人员：付天岭，王虎，周佳佳，何照，梁天昌，杨岑，
申请(专利权)人：贵州雏阳生态环保科技有限公司，贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52