[发明专利]一种用于农村污水脱氮除磷的人工湿地组合基质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工湿地组合基质及其制备方法，具体地说是一种用于农村污水脱氮除磷的人工湿地组合基质及其制备方法。

背景技术

农村污水包括生产污水和生活污水两个方面，特点是基本不含重金属和有毒有害物质，含有一定量的氮和磷，可生化性好，但水质水量变化较大，污水集中收集处理难度较大。针对中国农村地区资金短缺、能源不足的情况，采取一次性投资低、能耗低、运行稳定、运行费用低、维护管理方便的实用技术是解决中国农村污水污染问题的主要途径。人工湿地污水处理技术是利用植物根系的吸收和微生物的作用，并经过多层过滤来达到降解污染、净化水质的目的，它是一种投资少、工艺简单、能耗低、维护简单方便的农业面源污染控制系统，是符合中国国情的农村污水实用处理技术，将有广阔的发展前景。

基质又称填料，是人工湿地处理污水的载体，其种类、配比和高度的选择是人工湿地处理污水技术的核心，基质类型可分为三大类:天然材料、工业副产品、人造产品，基质的选择需遵循材料的易得、高效、价廉及安全无毒等原则，首先，筛选对污染物去除能力强的当地材料，这样既能提高人工湿地对污水的净化能力和减少成本投入，又能延长生态工程的使用寿命；其次，由于不同基质的渗透系数存在比较大的差异，应根据不同的人工湿地设计而选用不同的基质；再次，不同基质之间存在着互补效应或协同效应，两种或几种基质组合在一起，比单个应用时去除氮磷的效果可能更好。

目前，由于污水的污染种类和污染负荷存在千差万别，现有的产品都不能够有效去除农村污水中的氮和磷等营养盐，到目前为止，市场上尚未出现工艺简单、原料充足、成本低廉、效果明显、以废渣作为活性基质的一种用于农村污水脱氮除磷的人工湿地组合基质及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于农村污水脱氮除磷的人工湿地组合基质及其制备方法，该组合基质及其制备方法工艺简单、原料充足、成本低廉、效果明显。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：按重量百分比计，人工湿地组合基质组分为：粗砂50%，砾石30%，木屑4%，炼钛废渣10%，炼钢高炉渣3%，钢渣3%。

所述粗砂是指砾粒含量不大于25％，而粒径大于0.5mm的含量超过总质量50％的砂。所述砾石的粒径在4-8mm之间。所述炼钛废渣为石灰石中和硫酸法钛白工艺法产生的废酸后形成的块状红石膏。所述炼钢高炉渣为钢铁厂制成的以玻璃体为主的细粒水渣，粒径小于5mm。所述钢渣为炼钢排出的渣，粒径小于10cm。

人工湿地组合基质制备方法：将人工湿地组合基质所述原料晾干后，破碎炼钛废渣，过2cm筛网备用。按重量百分比计，将50%粗砂，30%砾石，4%木屑，过筛后的10%炼钛废渣，3%高炉渣以及3%钢渣混合均匀，即制成人工湿地组合基质。

本发明具有如下优点:

1、本发明工艺简单，容易实施，不仅适合工厂化生产，也适合个体业户生产。

2、本发明原料充足，价格低廉。在主要的原料中，每吨粗砂的市场价格为100元左右，每吨砾石的市场价格为100元左右，筛分后成本约为300元/吨，工矿业废弃物价格更为低廉，每吨价格约为50元。

3、本发明中的原料配方合理。每种原料均有特有的功效：炼钢高炉渣含有一定的钙、镁、铝氧化物，对总氮的去除效果较好，其淋滤液呈弱碱性（pH约为10.1）。钢渣含有一定的钙、铁、锰氧化物，对总磷的去除效果较好，但其淋滤液呈强碱性（pH约为12.1）。炼钛废渣含有大量的石膏和少部分铁钛氧化物，与高炉渣和钢渣混合后能显著提升污水中总氮和总磷的去除率，其淋滤液呈弱碱性（pH约为7.7），可以降低混合基质淋滤液的碱性。湿地基质中添加木屑可以为人工湿地中异养反硝化细菌提供有机碳源，促进反硝化作用，增强总氮的去除效率。粗砂和砾石可提高人工湿地的孔隙率，增强水流通过能力，为硝化和反硝化细菌提供附着孔隙等作用。

4、本发明中使用的原料配方无毒无害，不会造成二次环境污染，并且可将炼钛废渣、钢渣、高炉渣工矿业废弃物资源化利用，从而保护生态环境。

5、本发明为一种人工湿地组合基质，可有效去除农村污水中的氮和磷。

附图说明

图1为本发明在一个垂直潜流人工湿地中应用的示意图。

图2为本发明在一个垂直潜流人工湿地应用中所使用的排水管网和布水管网排布示意图。

图3为本发明在应用例中对农村污水的处理效果示意图—pH。

图4为本发明在应用例中对农村污水的处理效果示意图—氨氮。

图5为本发明在应用例中对农村污水的处理效果示意图—硝态氮。