[发明专利]一种用于水处理的人工湿地复合填料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护水处理领域，具体涉及一种以氧化铝厂工业废渣赤泥、市政污水处理厂剩余污泥以及作物残留物秸秆为主要原料的人工湿地复合填料。

本发明还涉及上述人工湿地复合填料的制备方法。

背景技术

人工湿地是近二十年来发展起来的一种废水处理新技术，由于其具有投资少、能耗低、运行费用低、处理效果稳定、耐冲击负荷能力强、可提高生态景观和生物多样性从而产生一定的经济和生态效益等优点，现已广泛应用于各种水处理，特别是农村生活污水处理。

人工湿地去除污水中污染物的机理是非常复杂的。事实上，它是一种污水生态处理技术，主要利用生态系统中的物理、化学和生物的共同作用净化污水，但总的来说，湿地去除污染物可归为湿地中种植的植物的作用和湿地中填料的作用，其中填料起着关键性作用：一方面，湿地中的填料本身具有较好的吸附污染物的功能，另一方面，湿地中的填料为微生物提供了大量繁殖、栖息的场所，这些微生物与植物、污染物相互作用，从而实现了污染物的去除。

目前湿地中采用的填料多数是以砂石为主。这种以砂石为主要填料的湿地具有明显的缺点，包括：人工湿地占地面积大，湿地填料和湿地填料上植入的水生和湿生植物对污水中的污染物去除效率低，特别是氮和磷的去除率很低。湿地填料表面上的微生物数量和种类少，从而导致湿地填料上植入的水生和湿生植物根系对氮和磷的植物吸收少，湿地对污水的氮磷去除率低。另外，对于低碳氮比的污水，砂石填料无法为污水补充碳源，因此以砂石为主要填料的湿地对低碳氮比污水的污染物去除率很低。

固体废物的处理与处置是目前国内外面临亟待解决的重大环境污染和环境保护的课题之一，特别是市政生活污水中产生的大量剩余污泥、氧化铝工业中产生的强碱性废渣赤泥以及农村的作物残留物秸秆。据估计，目前我国市政污水处理厂每年产生的剩余污泥量高达1亿吨左右，我国铝工业每年产生赤泥达到200万吨，农村作物残留物秸秆产量达到7亿吨。这些固体废物目前都没有得到有效的处理和处置。因此，如何有效地处理和处置这些固体废物已成为当今科技领域的重要研究课题和迫切希望解决的难题。事实上，赤泥中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO等活性金属成分，是用作湿地填料的理想除磷原料；市政生活污水厂的剩余污泥含有大量的有机质和营养成分，经过处理后可作为载体为其表面的微生物生长提供丰富的有机质和微量元素；另外，农作物残留物秸秆含有较多的碳，是人工湿地处理低碳氮比污水时补充碳源的理想材料。

迄今为止，未见有采用市政生活污水厂剩余污泥、氧化铝工业废渣赤泥以及农村的作物残留物秸秆为主要原料的人工湿地复合填料和制备该人工湿地复合填料方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水处理的人工湿地复合填料。

本发明的又一目的在于提供一种制备上述人工湿地复合填料的方法。

为实现上述目的，本发明提供的用于水处理的人工湿地复合填料，为粒径8-17mm的小球，其组成的重量百分比为：

污泥10％-20％，赤泥20％-30％，秸秆碳5％-10％，水玻璃3％-8％，高岭土1％-5％，白水泥6％-15％，余量为水。

本发明提供的制备上述人工湿地复合填料的方法，包括以下步骤：

1)将污泥和赤泥分别脱水烘干并粉碎，将秸秆粉碎并碳化；

2)将步骤1中的赤泥、污泥和秸秆碳与水玻璃、高岭土、白水泥按比例混合后加水搅拌，制备成粒径8-17mm的小球；上述组份的重量百分比为：污泥10％-20％，赤泥20％-30％，秸秆碳5％-10％，水玻璃3％-8％，高岭土1％-5％，白水泥6％-15％，余量为水；

3)将步骤2制备的小球在80-250℃下加热、保温，自然冷却至室温后风干。

所述的方法中，赤泥是氧化铝工业烧结法制备氧化铝产生的赤泥、拜尔法制备氧化铝产生的赤泥和混联法制备氧化铝产生的赤泥；污泥是市政生活污水处理厂的剩余污泥。

所述的方法中，步骤1中的污泥和赤泥分别粉碎为80-200目的粒径。

所述的方法中，步骤3中的加热时间为1-4小时。

所述的方法中，步骤3中的保温时间为1-2小时。

所述的方法中，步骤3中自然冷却至室温后浇水养护3-12小时后自然风干。

本发明的积极有益效果是：