[发明专利]一种脱氮除磷生态透水材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种脱氮除磷生态透水材料及其制备方法，属于环境功能材料和水体净化领域。本发明的生态透水材料包括缓释骨架结构和透水孔；所述缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒，以及任选地包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的骨料颗粒形成的骨架，所述透水孔均匀分布于所述缓释骨架结构内部，所述孔道使生态透水材料的透水系数不小于10mm/s。本发明的脱氮除磷生态透水材料具有透水性好、成型度高、比表面积高、强度高、易于微生物挂膜等特点，能够缓释钙离子与铁离子除磷，实现自养脱氮，对水体中污染物尤其是总氮和总磷具有良好的净化效果。

技术领域

本发明涉及环境功能材料和受污染水体处理领域，具体而言，涉及一种脱氮除磷生态透水材料及其制备方法。

背景技术

随着我国城市化进程的不断加快，水环境污染越来越严重，水体中氮、磷的不断积累，加重水体的富营养化程度，对水生态系统构成了极大的威胁。国内外学者也不断研究自然水体的净化技术，大致可以分为物理法、生物法和化学法三种，其中生物法应用最为广泛。利用植物的吸收、降解可以有效安全地降解水体中的氮磷，但植物在吸收降解后若不及时收割清理，吸收的氮磷又会重新释放，对水体造成二次污染。

近年来对天然矿石的利用也逐渐增多，许多矿物材料都作为填料直接应用到水体治理中，如越来越多的研究结果证实了硫铁矿等在污水生物处理方面的作用。硫铁矿可以作为自养反硝化的硫源，在用作水处理材料时，可以解决水体中因碳源不足而产生的反硝化效果差的问题，但在实际应用中，硫铁矿作为填料极易发生板结堵塞现象，较大的裸露面积使得硫铁矿在水处理中会因铁离子释放量过大而造成二次污染，因此硫铁矿在水体处理中受到了诸多限制。

近年来新兴的可渗透反应墙技术，通过具有特定生物、物理或化学作用的墙体填料，对水体中的污染物进行阻截和修复，污染物流经处理墙并通过生物、物理或化学作用直接或间接被去除或被降解，从而达到治理污染的目的。如中国专利申请公开号为CN109264865A的现有技术公开了一种同步脱氮除磷除砷的可渗透生物反应墙，该发明利用硫铁矿、硫磺和碳酸盐矿物作为墙体填料，通过不同反应区的结合实现脱氮除磷除砷。但该发明填料作为填充物使用时，仍存在板结堵塞的问题，导致难以实现工程推广。

发明内容

1、要解决的问题

针对目前硫铁矿在直接用作填料过程中发生的板结堵塞的问题，本发明提供一种脱氮除磷生态透水材料及其制备方法。本发明通过将硫铁矿颗粒彼此阻隔形成缓释颗粒，并在生态透水材料中形成均匀分布的透水孔，有效地避免了直接应用硫铁矿作为填料时的板结堵塞问题；

同时，针对硫铁矿在实际应用中颗粒分散、不易成型导致其工程应用面窄，难以大范围推广的问题，以包覆有粘凝材料的硫铁矿为骨架制备成型透水材料，其为微生物提供附着载体的同时还能够直接或间接地缓慢释放钙、铁离子用于去除水体中的氮、磷等污染物，实现净化水体的目的。

2、技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种脱氮除磷生态透水材料，所述生态透水材料包括缓释骨架结构和透水孔；所述缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒，以及任选地包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的骨料颗粒形成的骨架，所述透水孔均匀分布于所述缓释骨架结构内部，所述孔道使生态透水材料的透水系数不小于10mm/s。可以根据实际需要释放铁、钙的量来选择添加骨料或不加入骨料，在加入骨料时，所述生态透水材料的缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒和包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的骨料颗粒形成的骨架；而当不加入骨料时，所述生态透水材料的缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒形成的骨架。

优选地，所述缓释骨架结构包括以下重量份的物质：骨料0-50份、硫铁矿30-80份、粘凝材料13-25份以及纤维增强筋0.15-0.5份。