[發明專利]一種具備脫氮除磷功能的人工填料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110156561.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112939355A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 席力蒙;任小偉;廖先容;王成言;李志華;王文華;呂明軒;溫文;徐震;扈幸偉
• 申請（專利權）人: 中水北方勘測設計研究有限責任公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F3/30;C02F3/10;C02F101/10;C02F101/16;C02F1/28;C02F3/34
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種具備脫氮除磷功能的人工填料及其制備方法，使用低堿硅酸鹽水泥、粉煤灰、沸石、凹凸棒土、聚乙烯醇、廢鋼渣等原料制成復合多孔氮、磷吸附材料，其中固體廢棄物占相當比重，不僅實現了固體廢物的減量化與資源化，而且大大節省經濟成本。再使用亞硝化菌，枯草芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌，銅綠假單胞菌，魯氏酵母菌，脫氧副球菌，沼澤紅假單胞菌，釀酒酵母，黑曲霉復合菌液負載生物膜。應用在水環境治理中，在填料本身吸附氮、磷污染物的同時，縮短水體生物掛膜時間，提高脫氮除磷效率。

技術領域

本發明涉及水處理填料，尤其是一種具備脫氮除磷功能的人工填料及其制備方法。

背景技術

隨著生態文明建設的推進，人工濕地對于河流水質提升起到日益重要的作用，人工濕地由于具有污水凈化和景觀營造的雙重作用，且建造運行成本低廉、維護管理相對簡便，具有良好的應用前景。人工濕地填料是濕地的基質和載體，其凈化機理主要包括基質的吸附和過濾等物理化學作用、濕地植物的吸收以及基質上穩定附著的微生物種群的高效凈化作用等，填料對于濕地建造和改善濕地凈化污水能力起著至關重要的作用。

人工潛流濕地中的填料已經成為提高處理效率的關注點，傳統的人工濕地填料主要來源于碎石、礫石、砂子或其他的巖石礦物材料，在人工濕地污水處理過程中，由于對有機污染物有一定的去除效果，并且來源廣泛、無需特定的加工程序、價格較低，因此在人工濕地處理系統中有較廣泛的應用。這些材料硅含量較高的惰性基質，對營養鹽幾乎不具吸附性能，制約人工濕地對氮、磷等污染物質的凈化效率。相關等溫吸附試驗表明，普通的石灰石對可溶性磷酸鹽的最大吸附率僅為7mg/kg。

含鈣、鋁、鐵等金屬成分的填料對磷具有較強的吸附能力，因為污水中的可溶性磷酸鹽可與鋁、鐵、鈣等金屬離子、金屬氧化物和氫氧化物以及黏土礦物通過配位體交換發生吸附和沉淀作用，生成難溶性磷酸鹽而固定下來。直接添加粉煤灰、沸石粉等作為填料，雖氨、磷在啟動階段可以迅速提高，但這些的小粒徑材料極易隨水流動而流失，從而導致系統的堵塞。同時，有些基質填料的吸附效果較好卻存在強度不夠等問題導致實際工程應用效果不夠理想的問題。

此外，人工濕地的填料需要依靠水體中原有微生物自然掛膜，物掛膜需要較長的啟動時間，所以濕地運行初期效果往往不穩定，效率較低。因此，需要一種對氮磷具有較好的吸附效果，且能夠加快掛膜速度的人工填料。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種具備脫氮除磷功能的人工填料及其制備方法，制備具有吸附功能、粒徑可控的填料，放置在人工濕地及其他凈水裝置中，使人工濕地及其他凈水裝置的脫氮除磷功能大大加強，同時縮短濕地啟動調試時間。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種具備脫氮除磷功能的人工凈水填料的制備方法，包括如下步驟：

(1)按照質量份數，將低堿硅酸鹽水泥16-35份、粉煤灰8-18份、沸石1-5份、凹凸棒土2-8份、聚乙烯醇0.2-0.4份、廢鋼渣20-45份混合攪拌均勻得到干粉，其中各原料細度小于50目；

(2)再將水18-22份、雙氧水0.2-0.4份加入步驟(1)的干粉中，混合均勻，得到漿液，然后將漿液澆筑進預制模具中，常溫定型，制得凈水填料基材；

(3)將凈水填料基材置于營養液中浸泡30-45min后，常溫下晾干，得到凈水填料，營養液為質量百分比濃度為1％的水溶液，營養液中葡萄糖、氯化銨、磷酸二氫鉀營養鹽的摩爾比為100:4-10:1-2；

(4)取微生物菌粉，使用步驟(3)中營養液稀釋后，配置菌粉含量為2-20g/L的菌液；其中，微生物菌粉按質量份數的配比為：亞硝化菌5-10份，枯草芽孢桿菌15-30份，巨大芽孢桿菌10-20份，銅綠假單胞菌3-10份，魯氏酵母菌2-10份，脫氧副球菌2-8份，沼澤紅假單胞菌5-10份，釀酒酵母5-15份，黑曲霉1-4份；