CN103739058B

CN103739058B - 一种污水强化除磷填料及其制备方法

Info

Publication number: CN103739058B
Application number: CN201410005588.XA
Authority: CN
Inventors: 李旭东; 纪婧; 邱江平; 邱卫国; 孙鑫
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Aung Environmental Protection Development Co., Ltd.
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2034-01-06
Also published as: CN103739058A

Abstract

本发明提供了一种污水强化除磷填料及其制备方法，所述填料以粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉以及水为原料，按配方比例（65～75）：（10～15）：（3～5）：（7～10）：（0.1～0.3）：（4.7～4.9）计量后搅拌均匀制成料浆，料浆通蒸汽加热至40～50℃后进行模具浇注，在浇注前0.5～1.5min加入铝粉悬浮液；浇注成的坯体在室温50～60℃条件下进行发气初凝，时间为1.5～2h；对坯体进行切割，制成均匀颗粒，然后在175℃条件下，养护6～12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除磷填料。本发明具有容重轻、机械强度好、孔隙发达、易挂膜、磷吸附性极强，可广泛用于人工湿地、生物滤池等生物生态水处理设施。

Description

一种污水强化除磷填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体地，涉及一种污水强化除磷填料及其制备方法。

背景技术

我国为水资源短缺的国家，随着经济的发展、城市化进程的加快，城市缺水问题日益严重，而城市污水的大量排放，更加重了这一趋势。污水处理是防治水环境污染的重要手段之一，污水处理工艺的选择会直接影响一个地区的水环境质量。生物滤池、人工湿地和流化床技术等是适合中小型污水处理的常用技术，它们多以颗粒填料为生物膜载体，同时，填料又兼具过滤截留和固液分离的功能，填料性能对上述工艺的处理效能、工程造价及运行费用影响较大。因此，填料的特性及其合理选择是生物滤池、人工湿地和流化床技术的核心问题之一。

目前，水环境污染的主要特征是水体的有机物污染和富营养化，特别是以氮、磷等营养物质超标造成的水体富营养化现象日益严重。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）即对污水处理厂所排放污水中的氮、磷含量都做出了明确的规定，这就意味着今后绝大多数城市污水和工业废水处理设施都要充分考虑污水的脱氮除磷问题。

作为生物滤池、人工湿地及流化床等水处理设施的核心，填料的选择会直接影响其污水处理，尤其是脱氮除磷的效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种污水强化除磷填料及其制备方法，该填料采用粉煤灰、石膏、磷石膏和水泥等为主要原料，经蒸压养护工艺制成的多孔材料，可广泛用于人工湿地、生物滤池等生物生态水处理设施，生产成本低、污染物去除能力强、除磷效果好。

根据本发明的一方面，提供一种污水强化除磷填料，所述填料重量组成成分为：粉煤灰65～75份、石膏10～15份、磷石膏3～5份、水泥7～10份、铝粉0.1～0.3份及水4.7～4.9份。该填料是经蒸压养护工艺制成的多孔材料。

优选地，所述填料的粒径为10～50mm。

优选地，所述填料的比表面积为（50～60）×10⁴cm²/g。

优选地，所述填料的磷吸附容量为4.90～5.59mgP/g，抗压强度为2.7～3.5Mpa。

优选地，所述填料的密度为1.08～1.60g/cm³，堆积密度为0.40～0.55g/cm³。

根据本发明的另一方面，提供一种上述填料的制备方法，所述方法为：将粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉以及水按重量配方比例计量后搅拌均匀制成料浆，料浆通蒸汽加热至40～50℃后进行模具浇注，在浇注前0.5～1.5min加入铝粉悬浮液；浇注成的坯体在室温50～70℃条件下进行发气初凝，时间为1.5～2h；之后对坯体进行切割，按需要制成均匀颗粒，然后在175-180℃条件下，养护6h～12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除磷填料。

优选地，所述铝粉悬浮液的重量百分比浓度为5%左右，在铝粉中定量加水，搅拌1～2min制成。

优选地，所述粉煤灰、生石灰、石膏的块状原料须经破碎、磨粉使用；水泥粉状原料直接使用，所述石膏制成重量百分比浓度为5～6%的溶液。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、由于填料含有大量均匀而细小的气孔，大大增加了填料的比表面积，利于微生物生长，污染物的吸附、过滤与截留等。

2、填料堆积空隙率大（可达51.5％），可提供足够的空隙来进行充分的生化反应；填料容重相对较小，装填容易，可极大减少人工操作强度，降低使用成本。

3、填料生产周期短，机械化程度高，生产成本低。

4、污水处理效果好，可高效去除有机污染物、降低色度、提高可生化性，且无需污泥回流，可确保废水处理后稳定达标排放。

5、克服了传统填料对污水中磷去除率低的问题，满足了污水处理中磷的达标排放要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明试验装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种新型污水强化除磷填料，将粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉以及水按重量配方比例70：13：4：8：0.2：4.8计量后搅拌均匀制成料浆，料浆通蒸汽加热至45℃后进行模具浇注，在浇注前1min加入铝粉悬浮液；浇注成的坯体在室温56℃条件下进行发气初凝，时间为1.5～2h；之后对坯体进行切割，按需要制成均匀颗粒，然后在175℃条件下，养护6～12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除磷填料。

所述填料的粒径为10～50mm，比表面积为（50～60）×10⁴cm²/g，磷吸附容量为4.90～5.59mgP/g，抗压强度为2.7～3.5Mpa，密度为1.08～1.60g/cm³，堆积密度为0.40～0.55g/cm³。

实施例2

本实施例填料采用的原料配比为：65：15：5：10：0.3：4.7，计量后搅拌均匀制成料浆，料浆通蒸汽加热至40～50℃后进行模具浇注，在浇注前0.5～1.5min加入铝粉悬浮液；浇注成的坯体在室温50～60℃条件下进行发气初凝，时间为1.5～2h；之后对坯体进行切割，按需要制成均匀颗粒，然后在175℃条件下，养护6～12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除磷填料。

本发明上述实施例所制备的填料具有容重轻、机械强度好、孔隙发达、易挂膜、磷吸附性极强，可广泛用于人工湿地、生物滤池等生物生态水处理设施。以下提供两个具体应用实施例：

应用实施例1：该除磷填料与陶粒、火山岩等填料处理生活污水效果对比实例：

试验装置如图1所示，试验装置为分层生物滤池，共6层，每层35cm×35cm×20cm。采用镂空的塑料筐盛装填料，使填料表层的生物膜能与空气充分接触，层与层之间存在一定间距，因此能为生物滤池内微生物提供足够的氧气。同时，组合的安装方式方便各层拆卸，可对重污染段有针对性的进行清理。为防止蚊蝇，该装置采用纱窗布包裹。装置共3组，分别装填陶粒、火山岩、除磷填料。除磷填料为上述实施例1-2获得。

水力负荷0.60m³/m²·d在条件下，进水COD_Cr、氨氮、总氮、总磷浓度分别为514.7mg/L、22.5mg/L、35.7mg/L和2.95mg/L时，三种填料污染物去除效果如表1所示。

表1三种填料生物滤池污染物平均去除效果

总体而言，三种填料对CODcr的去除效果比较接近，而除磷填料在除磷方面则比另外两种填料有较好的效果。

应用实施例2：上海市浦东新区航头镇牌楼村污水处理工程

工程处理规模为60m³/d，占地面积210m²，电耗0.1Wh/m³，服务牌楼村350名村民和现代生态农庄1座。

本实例包括：集水井，组合式分层生物滤池，中间池和水平潜流式湿地，其中：集水池、生物滤池、中间池和水平潜流式湿地一次连接，中间池的末端设有回流口与集水池相连。集水池有效容积为20m³，有效水深1.0m。滤池分为6层，水力负荷为4m³/m³.d，采用除磷填料与火山岩复合填料，体积上各占一半，中间池有效容积7.5m³，水力停留时间为3h。人工湿地有效面积150m²，水力负荷为0.4m³/m².d，填料层厚0.8m，全部采用除磷填料（除磷填料为上述实施例1-2获得），土壤层厚30cm，上植草皮和灌木。2009年5月底正式投入运行。组合工艺投入运行后，出水COD、氨氮、TP均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，其中出水总磷平均浓度为0.81mg/L。工程每年可削减COD21.18t，氨氮1.24t，总磷0.22t。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种污水强化除磷填料，其特征在于，所述填料组成由以下重量成分组成：粉煤灰65～75份、石膏10～15份、磷石膏3～5份、水泥7～8份、铝粉0.1～0.3份及水4.7～4.9份；

所述填料的粒径为10～50mm；所述填料的比表面积为(50～60)×10⁴cm²/g；

所述填料的磷吸附容量为4.90～5.59mgP/g，抗压强度为2.7～3.5Mpa；

所述填料的密度为1.08～1.60g/cm³，堆积密度为0.40～0.55g/cm³。

2.一种权利要求1所述的填料的制备方法，其特征在于，将所述原料，即粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉以及水按配方比例计量后搅拌均匀制成料浆，料浆通蒸汽加热至40～50℃后进行模具浇注，在浇注前0.5～1.5min加入铝粉悬浮液；浇注成的坯体在室温60～70℃条件下进行发气初凝，时间为1.5～2h；之后对坯体进行切割，按需要制成均匀颗粒，然后在175-180℃条件下，养护6h～12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除磷填料。

3.根据权利要求2所述的一种污水强化除磷填料的制备方法，其特征在于，所述铝粉悬浮液重量百分比浓度为5％，是在铝粉中定量加水，搅拌1～2min制成。

4.根据权利要求2或3所述的一种污水强化除磷填料的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰、生石灰、石膏的块状原料须经破碎、磨粉使用；水泥粉状原料直接使用，所述石膏制成重量百分比浓度为5～6％的溶液。