[发明专利]一种具备脱氮除磷功能的人工填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具备脱氮除磷功能的人工填料及其制备方法，使用低碱硅酸盐水泥、粉煤灰、沸石、凹凸棒土、聚乙烯醇、废钢渣等原料制成复合多孔氮、磷吸附材料，其中固体废弃物占相当比重，不仅实现了固体废物的减量化与资源化，而且大大节省经济成本。再使用亚硝化菌，枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌，铜绿假单胞菌，鲁氏酵母菌，脱氧副球菌，沼泽红假单胞菌，酿酒酵母，黑曲霉复合菌液负载生物膜。应用在水环境治理中，在填料本身吸附氮、磷污染物的同时，缩短水体生物挂膜时间，提高脱氮除磷效率。

技术领域

本发明涉及水处理填料，尤其是一种具备脱氮除磷功能的人工填料及其制备方法。

背景技术

随着生态文明建设的推进，人工湿地对于河流水质提升起到日益重要的作用，人工湿地由于具有污水净化和景观营造的双重作用，且建造运行成本低廉、维护管理相对简便，具有良好的应用前景。人工湿地填料是湿地的基质和载体，其净化机理主要包括基质的吸附和过滤等物理化学作用、湿地植物的吸收以及基质上稳定附着的微生物种群的高效净化作用等，填料对于湿地建造和改善湿地净化污水能力起着至关重要的作用。

人工潜流湿地中的填料已经成为提高处理效率的关注点，传统的人工湿地填料主要来源于碎石、砾石、砂子或其他的岩石矿物材料，在人工湿地污水处理过程中，由于对有机污染物有一定的去除效果，并且来源广泛、无需特定的加工程序、价格较低，因此在人工湿地处理系统中有较广泛的应用。这些材料硅含量较高的惰性基质，对营养盐几乎不具吸附性能，制约人工湿地对氮、磷等污染物质的净化效率。相关等温吸附试验表明，普通的石灰石对可溶性磷酸盐的最大吸附率仅为7mg/kg。

含钙、铝、铁等金属成分的填料对磷具有较强的吸附能力，因为污水中的可溶性磷酸盐可与铝、铁、钙等金属离子、金属氧化物和氢氧化物以及黏土矿物通过配位体交换发生吸附和沉淀作用，生成难溶性磷酸盐而固定下来。直接添加粉煤灰、沸石粉等作为填料，虽氨、磷在启动阶段可以迅速提高，但这些的小粒径材料极易随水流动而流失，从而导致系统的堵塞。同时，有些基质填料的吸附效果较好却存在强度不够等问题导致实际工程应用效果不够理想的问题。

此外，人工湿地的填料需要依靠水体中原有微生物自然挂膜，物挂膜需要较长的启动时间，所以湿地运行初期效果往往不稳定，效率较低。因此，需要一种对氮磷具有较好的吸附效果，且能够加快挂膜速度的人工填料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种具备脱氮除磷功能的人工填料及其制备方法，制备具有吸附功能、粒径可控的填料，放置在人工湿地及其他净水装置中，使人工湿地及其他净水装置的脱氮除磷功能大大加强，同时缩短湿地启动调试时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具备脱氮除磷功能的人工净水填料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量份数，将低碱硅酸盐水泥16-35份、粉煤灰8-18份、沸石1-5份、凹凸棒土2-8份、聚乙烯醇0.2-0.4份、废钢渣20-45份混合搅拌均匀得到干粉，其中各原料细度小于50目；

(2)再将水18-22份、双氧水0.2-0.4份加入步骤(1)的干粉中，混合均匀，得到浆液，然后将浆液浇筑进预制模具中，常温定型，制得净水填料基材；

(3)将净水填料基材置于营养液中浸泡30-45min后，常温下晾干，得到净水填料，营养液为质量百分比浓度为1％的水溶液，营养液中葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾营养盐的摩尔比为100:4-10:1-2；

(4)取微生物菌粉，使用步骤(3)中营养液稀释后，配置菌粉含量为2-20g/L的菌液；其中，微生物菌粉按质量份数的配比为：亚硝化菌5-10份，枯草芽孢杆菌15-30份，巨大芽孢杆菌10-20份，铜绿假单胞菌3-10份，鲁氏酵母菌2-10份，脱氧副球菌2-8份，沼泽红假单胞菌5-10份，酿酒酵母5-15份，黑曲霉1-4份；