[發(fā)明專利]一種脫氮除磷效果穩(wěn)定的基質(zhì)填料、基質(zhì)和人工濕地

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110534444.3
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113200607A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔康平;田雪瀅;崔敏姝;陳奕涵;何鈺瑩;于凡軒
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F101/16
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 潘飛

本發(fā)明屬于環(huán)保工程領(lǐng)域，具體涉及一種脫氮除磷效果穩(wěn)定的基質(zhì)填料、基質(zhì)和人工濕地。該基質(zhì)填料為生物質(zhì)電廠中生物質(zhì)燃料燃燒后得到的灰渣的篩選物；選擇的灰渣的粒徑范圍為1?4cm；按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，選擇出的基質(zhì)填料的成分中SiO₂的含量不低于50％；且灰渣的元素組分中含有Mg、Ca、Al、Fe元素中的一種或任意多種，四種元素的含量按照氧化物計(jì)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和不低于20％。基質(zhì)呈多層結(jié)構(gòu)，按照從底向上的順序包括礫石層、大顆粒填料層和小顆粒填料層；大顆粒填料層和小顆粒填料層分別為從灰渣中篩選出的不同粒徑的顆粒物。該型基質(zhì)填料可以解決現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)中人工濕地基質(zhì)填料的氮磷去除效果不穩(wěn)定，易堵塞等缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保工程領(lǐng)域，具體涉及一種脫氮除磷效果穩(wěn)定的基質(zhì)填料、基質(zhì)和人工濕地。

背景技術(shù)

人工濕地是一種人工建造和管理控制的、工程化的生態(tài)系統(tǒng)，其功能部分由水、濾料及水生生物組成，其具有生產(chǎn)力較高和較天然濕地相比去除污染物效果更好等特點(diǎn)。同時(shí)，因其基建投資費(fèi)用低，可小型化、分散化建設(shè)，能耗及運(yùn)行費(fèi)用低，運(yùn)行操作簡便以及既能凈化污水、又能美觀景觀等優(yōu)點(diǎn)，被視為我國處理農(nóng)村污水、小城鎮(zhèn)污水的最佳工藝。

人工濕地中的填料又稱基質(zhì)，不僅為植物和微生物提供生長介質(zhì)，也是它們發(fā)揮作用的基礎(chǔ)以及濕地發(fā)揮良好水力傳導(dǎo)性的重要條件。通過沉淀、過濾、吸附等方法，也可以達(dá)到直接去除污染物的目的。基質(zhì)填料一般由土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石等組成，考慮實(shí)際建設(shè)材料來源及處理需要等情況，也可以選擇廢磚瓦、生物質(zhì)炭、鋼渣、生石灰、沸石等作為填料。不同的填料處理效果及針對的目標(biāo)污染物不同。如鋼渣、石灰石除磷效果較好，而沸石去除氨氮能力較強(qiáng)。此外，不同的填料由于粒徑、比表面積、化學(xué)成分組成、機(jī)械強(qiáng)度等不同，在不同成分的污水凈化過程，處理效果也均有差異。

生活污水和農(nóng)業(yè)污水的主要特點(diǎn)是氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素豐富，這些污水排入到自然水體中的容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，進(jìn)而導(dǎo)致水體中的藍(lán)藻等微生物爆發(fā)，引發(fā)水華、赤潮等污染現(xiàn)象，對水體中的生態(tài)環(huán)境造成破壞。傳統(tǒng)的人工濕地主要通過水生生物的生長吸收作用來去除水體中豐富的營養(yǎng)元素，這種方式的氮磷去除率和去除效率較低，而且人工濕地的脫氮除磷效果受到水生生物生長周期和污染物成分影響較大，脫氮除磷效果并不穩(wěn)定。同時(shí)，傳統(tǒng)的人工濕地中的填料在進(jìn)水流量大時(shí)容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致堵塞，進(jìn)而造成污水短路或出現(xiàn)死水區(qū)現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)中人工濕地基質(zhì)填料的氮磷去除效果不穩(wěn)定，易堵塞等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種采用生物質(zhì)燃料燃燒灰渣的脫氮除磷效果穩(wěn)定的基質(zhì)填料和基質(zhì)，并以此構(gòu)建人工濕地。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種脫氮除磷效果穩(wěn)定的基質(zhì)填料，該基質(zhì)填料為生物質(zhì)電廠中生物質(zhì)燃料燃燒后得到的灰渣的篩選物；選擇的灰渣的粒徑范圍為1-4cm；按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，選擇出的基質(zhì)填料的成分中SiO₂的含量不低于50％；且灰渣的元素組分中含有Mg、Ca、Al、Fe元素中的一種或任意多種，四種元素的含量按照氧化物計(jì)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和不低于20％。

進(jìn)一步的，基質(zhì)填料的平均比表面積不小于12m²/g；或孔隙率不小于32％。

進(jìn)一步的，基質(zhì)填料在掃描電鏡下呈層狀多孔結(jié)構(gòu)；灰渣成分的晶型為硅氧四面體，晶體中存在被Al³⁺陽離子取代的Si⁴⁺離子，呈負(fù)電荷過剩狀態(tài)。

進(jìn)一步的，基質(zhì)填料分為大顆粒填料和小顆粒填料，大顆粒填料的粒徑為3-4cm，小顆粒填料的粒徑為1-2cm。