[發明專利]一種建筑廢棄水泥磚作為除磷填料的方法及應用

無效

• 申請號: 201310420535.X
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103449559A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 劉超翔;向衡;劉琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/58;C02F3/00;B01J20/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及水泥磚在治理富營養化水體中的應用。屬于水污染控制領域。

背景技術

富營養化是指生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖，水體溶氧量下降，魚類及其它生物大量死亡的現象。我國湖泊、水庫和江河富營養化的發展趨勢非常迅速。1978～1980年大多數湖泊處于中營養狀態，占調查面積的91.8%，貧營養狀態湖泊占3.2%，富營養狀態湖泊占5.0%。短短10年間，貧營養狀態湖泊大多向中營養狀態湖泊過渡，貧營養狀態湖泊所占評價面積比例從3.2%迅速降低到0.53%，中營養狀態湖泊向富營養狀態過渡，富營養化湖泊所占評價面積比例從5.0%劇增到55.01%。

過去的幾十年里，生態修復廣泛的用于去除水中的營養物（尤其是氮磷），有機物及重金屬等，已成為改善水體污染的重要措施之一。凈化富營養化水體難點之一為除磷。水體中的磷是通過基質的吸附和沉淀作用、微生物以及植物吸收等多種途徑共同完成的，其中，基質的吸附作用是最主要除磷方式；植物、微生物盡管能夠吸收一部分磷，但該途徑所去除的磷僅占水體中磷的一小部分。因此，基質在除磷過程中具有十分重要的意義。不同基質在不同含磷濃度水體中所體現的去除效果和機理會呈現不同的特征，基質的吸附量去除磷的制約因素。基質對不同濃度含磷水體的吸附能力不同，在高濃度條件下吸附能力強的基質在低濃度含磷水體的吸附特征明顯不同。在實驗室條件下對水泥磚進行了詳細的研究，發現其對低濃度含磷水體具有良好的凈化能力，這主要是由于水泥磚塊中含有較高含量的鈣、鋁和鐵元素。

因此，尋找一種廉價，對磷去除效果好的吸附劑富營養化水體治理的有效措施之一。

發明內容

本發明提供了一種用于治理富營養化水體的除磷吸附劑。解決富營養化的問題和建筑廢料水泥磚塊的再利用問題。

本發明的技術方案：首先將水泥磚破碎，將破碎的水泥磚作為填料，與富營養化水體接觸，通過水泥磚吸附作用降低水中磷的濃度。所述磚塊為建筑廢棄水泥磚，經分析主要成分為水泥和河砂，富含硅酸鹽和鈣鹽等物質。經多次測試，表明該吸附劑去除水體中低濃度磷效果非常好。

本發明所制備的水泥磚破碎后結構疏松，孔隙率大，水力傳導性能好，比表面積大，是一種優良的填料，兼具微生物載體和磷吸附劑的功能。

本發明提供的作為吸附劑的水泥磚具有吸附性能良好，操作簡單，無二次污染，廉價，環保等特點，是一種常見廉價的吸附除磷材料，對水中磷的去除率能達到90%以上。可廣泛應用于富營養化水體的治理，同時也開拓了水泥磚作為建筑廢料資源化應用的領域。

附圖說明

圖1、圖2分別是本發明專利的柱體示意圖和作為人工濕地填料示意圖。

具體實施方式

首先將作為建筑廢棄物的水泥磚破碎。

具體實施方式1：取6份粒徑為5mm的磚塊，分別加入150mL磷酸二氫鉀溶液，初始磷濃度范圍分別為0.5、1、2、3、4、5mg/L。于25℃恒溫搖床搖動24h。根據吸附等溫線，計算出水泥磚在最大吸附容量為0.644?mg-P/g-吸附劑。在同樣的條件下磁鐵礦，水泥磚的飽和吸附量明顯高于磁鐵礦石的飽和吸附量0.158?mg-P/g-吸附劑。

具體實施方式2:?采用填料柱處理含低濃度磷的廢水，吸附柱（如圖1所示），吸附柱用內徑為60mm、有效高度為300mm?，柱體內填充水泥磚（粒徑5~10mm）于吸附柱中，有效填料層高度為300mm。進水中TP?濃度維持在2mg/L左右，水力負荷10cm/d。柱體出水濃度維持在0.2mg/L以下。

具體實施方式3：結合圖2說明本實施方式，作為人工濕地處理含低濃度磷河道水的填料。該人工濕地后段填充水泥磚，發揮著除磷的作用。含低濃度磷的富營養化河道水在水泥磚塊段采用垂直流進水的方式，保證水泥磚和填料充分接觸。濕地運行的水力負荷為12cm·d^-1，尺寸2?m×0.6?m×0.4?m，進水NH₄⁺-N維持在10mg/L，TN20mg/L，TP2mg/L，NH₄⁺-N和TN的去除率能達到90%以上，TP出水濃度維持在0.5mg/L。