[发明专利]一种人工湿地球形陶粒基质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制工程污水处理技术领域，具体涉及一种人工湿地球形陶粒基质及其制备方法。

背景技术

人工湿地是一种高效的生态水质净化技术，具有较强的氮、磷处理能力，并能长期运行，其工艺先进、技术可靠、高效节能、简便易行、投资省、运行费用低，生态环境效益显著，可实现污水资源化。适合于市政污水、工农业废水的处理和受污染水体的修复，处理后的水可直接回用或排入景观水体、水库、河流或湖泊中。基于以上优点，人工湿地技术越来越受到重视，在各国已经得到普遍的推广应用。

基质是人工湿地的重要组成部分，为植物和微生物提供生长介质、为污水渗流提供良好的水力条件的同时，也能通过过滤、吸附和沉淀作用等作用直接去除污染物。其种类、性质和制备方法是人工湿地处理技术的核心。然而，现有的湿地基质普遍存在对氮、磷的去除能力相对较低，堵塞问题严重，难以维持人工湿地处理系统的持久连续运行的缺陷。因此，研究一种对氮、磷的去除能力高、改善堵塞问题的人工湿地基质有着重要的现实意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种人工湿地球形陶粒基质及其制备方法。本发明的方法操作简单方便，经运行实践表明，所制备的陶粒基质能高效去除污水中的COD、氨氮和总磷等污染物，无基质堵塞问题出现，污水经处理后能达到《城镇污水处理厂污水排放标准》一级A标准。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术解决方案：

一种用于人工湿地的球形陶粒基质，其特征在于，制得的基质采用如下质量比的原料制备而成：高岭土∶污泥＝0.60～0.70∶1。

所述基质粒径为8～10mm和15～18mm。

上述的人工湿地陶粒基质的制备方法，具体包括如下步骤：

1)污泥处理：处理掉给水厂的终端混凝污泥中的杂质，并使该污泥呈糊状，将污泥在105℃下烘干；

2)制作陶粒：将高岭土混入处理后的污泥，每千克污泥中混入0.60～0.70kg高岭土，均匀混合后，调节混合后的污泥含水率至60～65％，用该混合后的污泥制作粒径为15～18mm和25～28mm的球形陶粒；

3)烧结：将制作好的陶粒在200℃条件下预热1h，在600～700℃温度条件下烧结120～150min，得到球形陶粒基质。

所述球形陶粒基质的粒径为8～10mm和15～18mm两种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)原料之一取自给水厂的终端混凝污泥，在减轻给水厂污泥处理压力，节约经济成本的同时，进行城镇污水的强化处理，真正意义上实现了“以废治废”，具有良好的环境效益和社会效益；给水厂的终端污泥为混凝污泥，混凝污泥经烧制后留下众多微型孔道，对氨氮、磷等污染物有很强的吸附去除能力；同时，混凝污泥中有大量铝、铁等金属元素，可将污水中的磷酸盐沉淀去除。

(2)球形基质比表面积大，有利于各类微生物的附着生长，能够有效去除水中的有机物和总氮。

(3)基质是具有大量孔道结构的球形材料，在增加固-液两相接触面积的同时，为人工湿地处理系统提供了良好的水力条件，可有效的防止基质堵塞。

(4)污染物溶出少，由于基质的取材于给水厂的终端混凝污泥，污泥中含有大量的有机物和重金属，经过高温下的煅烧，有机物被大量燃烧去除，同时经过改变泥的结构实现重金属的固化，仅有少量有机物和重金属的溶出。

附图说明

图1是本发明的方法烧制前后基质的形貌特征，其中，图1(a)为基质烧制前的形貌，图1(b)为烧制后基质的形貌。

图2是处理出水中COD浓度随时间的变化的示意图。

图3是处理出水中TP随运行时间的变化的示意图。

图4是处理出水中氨氮浓度随运行时间的变化的示意图。

图5是处理出水中总氮浓度随运行时间的变化的示意图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步解释说明。

具体实施方式

在人工湿地基质的制备方法研究中，发明人进行了如下的试验过程，从而确定基质制备方法中的较优控制参数。

(1)选择原料和制作陶粒