[发明专利]一种强化高效除磷人工湿地基质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种强化高效除磷人工湿地基质及其制备方法。通过破碎、混合、改性、注模和发泡等工序加工成型，将废轻质砖建材，油页岩，明矾石，赤铁矿混合均匀后加入胶凝剂水泥，放入特制的长方体模具中发泡、养护成型，模具中预埋吊绳及硬质塑料棒，形成起吊结构和多孔结构，经过本发明方法制备的人工湿地基质具有除磷效率高，孔隙率高，密度小，可以通过与吊绳相连的吊环实现基质的快速更换等优点。

技术领域

本发明涉及人工湿地污水处理技术领域，尤其涉及一种强化高效除磷人工湿地基质及其制备方法。

背景技术

人工湿地作为污水生态处理的主要工艺之一，具有成本低、运营维护方便、环境效益好、处理效率高等优点，广泛应用于城镇工农业生产废水、农村生活污水处理等领域。

人工湿地的净化原理包括植物吸收、微生物代谢、基质吸附等。现有研究结果显示，在成熟稳定的人工湿地系统中植物吸收和微生物代谢仅占人工湿地污染物去除的10％和20％左右，且受地域、气候、温度等环境条件影响，湿地中微生物数量及种群难以控制，因此其去除效果也难以控制。

人工湿地基质的吸附除磷，是通过基质中的有效组分通过物理和化学的作用将总磷吸附在基质表面和内部孔隙结构的一种方法，其吸附效果多受到基质的种类和材料物理特性的影响。常见的湿地基质有鹅卵石、碎石等天然基质，也有陶粒、粉煤灰、煤矸石等人工基质。这些基质在应用与强化除磷的人工湿地系统中时，经常表现出比表面积小、吸附位点少、存在二次污染等问题，急需一种成熟稳定的改性制备方法。

此外由于传统湿地基质的比重往往远大于水，反洗过程中无法被气流和水流松动，反洗效果差；亦或者呈现粉末状在反洗过程极易流失，因此在对基质进行改性的同时，还应进一步优化基质的密度和粒径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化高效除磷人工湿地基质及其制备方法。根据本发明除磷效果好，资源能回收利用，成本低，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种强化高效除磷人工湿地基质，该人工湿地基质包括废轻质砖建材、油页岩、明矾石、赤铁矿、改性剂和胶凝剂水泥，所述湿地基质按以下体积份计：废轻质砖建材10-40份，油页岩1-20份，明矾石10-60份，赤铁矿1-30份，改性剂1-2份，胶凝剂水泥1-3份。

优选的，所述改性剂为硅酸、羧酸、酮酸、羟基酸、氯化铝和氯化铁中的一种或几种。

优选的，一种强化高效除磷人工湿地基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)破碎、混合：将废轻质砖建材、油页岩、明矾石、赤铁矿进行破碎，形成碎粒，碎粒的粒径为0.5-5mm，将各材料的碎粒按一定的体积比混合，得到混合物；

(2)改性：在混合物中加入改性剂浸泡并搅拌，浸泡时间为10-240min，搅拌时间为5-60min，排掉水后进行滴干，滴干时间为10-1440min，滴干后形成基质料；

(3)注模：在10-30℃条件下，向基质料中加入胶凝剂水泥和发泡剂，再装入预埋了吊绳和硬质塑料棒的特制模具中，形成预制基质；

(4)发泡：向特制模具中的混合料中通入非酸性无毒压缩气体促进混合料发泡成孔，成孔后抹平特制模具顶面；

(5)养护：发泡后的混合料在特制模具中养护至强度为C10等级，形成基质块。

优选的，所述特制模具为硬质长方体凹槽，在所述凹槽上设有盖子，所述盖子周缘设有密封圈，所述凹槽的长×宽×高为(5-100)×(5-00)×(2-40)cm。