CN106268611A - 一种人工湿地除磷基质材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理材料技术领域,公开了一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤:清洗河蚌蚌壳,自然风干,粉碎成蚌壳碎片、分级筛选。该除磷基质材料采用农业废弃物制成,具有成本低廉、原料易得、加工简单、可资源化利用的优点,可以代替人工湿地中的常用除磷基质,通过模拟人工湿地试验证实该除磷基质可以高效去除河道水体、养殖污水中的磷。
Description
技术领域
本发明涉及水处理材料技术领域,尤其涉及一种人工湿地除磷基质材料的制备方法。
背景技术
人工湿地是一种新型废水处理工艺,利用基质一植物一微生物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收、微生物分解来实现对污水的高效净化。利用人工湿地处理废水作为一种低投资、低能耗、低处理成本的废水生态处理技术已逐渐被世界各国所接受。基质(又称填料)是人工湿地的重要组成,选择合适的基质可以提高氮磷的去除效果。
研究表明,人工湿地对磷的去除机制主要是基质的吸附作用。因此,选择有效的湿地基质对水体中磷的去除意义重大。而一般人工湿地基质如砂土、砾石等除磷效果较差,具有高孔隙度和吸附性的页岩、蛭石、方解石、多孔介质(LECA)、沸石等处理效果较好,但因成本较高等同题较难进行推广应用。因此,探索发现新型湿地基质填料,达到高效除磷的目的,特别是将吸附能力强,无环境危害的农业废弃物加以合理利用,具有重要的现实意义。
发明内容
本发明针对现有的缺点,公开了一种原料易得、成本低廉、性能优良的人工湿地除磷基质材料的制备方法,不仅充分利用了农业废弃物资源,还解决了现有人工湿地除磷基质欠缺的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决。
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.清洗河蚌蚌壳,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.将自然风干的蚌壳粉碎成直径为30-50mm的碎片;
C.进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片;
D.筛选粉碎后的蚌壳碎片,制得人工湿地用除磷基质材料。
作为优选,步骤A,将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干。
作为优选,步骤B,用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为30-50mm的碎片。
作为优选,步骤C,用转速为10000rpm-30000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,粉碎时间为1-5分钟。
作为优选,步骤D,将粉碎后的蚌壳碎片用5目或10目或20目或40目或60目或100目筛网筛选,得到粒径为将粉碎后的蚌壳碎片用100目或80目或60目或40目或20目或10目或5目筛网筛选,得到粒径为0.15-0.3mm或0.3-0.45mm或0.45-0.9mm或0.9-2mm或2-4mm或4-10mm或10-20mm的蚌壳颗粒。
作为优选,分别用5目、10目、20目、40目、60目、100目筛网振动筛分机进行分级筛选。
作为优选,步骤D,人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1300-1800kg/m3。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明将农业废弃物蚌壳作为资源进行再利用,以蚌壳为原料制备人工湿地除磷基质,在人工湿地污水处理系统中,可高效、长效对含磷污水进行处理,使用该人工湿地基质不仅可以显著降低污水处理的运行成本,而且该基质使用后还可以作为肥料,真正实现废弃物资源循环利用,实现社会效益、经济效益及环境效益的统一。
附图说明
图1是测定污水中的磷去除率装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.清洗河蚌蚌壳,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.将自然风干的蚌壳粉碎成直径为30mm的碎片;
C.进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片;
D.筛选粉碎后的蚌壳碎片,制得人工湿地用除磷基质材料。
实施例2
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为50mm的碎片;
C.用转速为10000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片,粉碎时间为1分钟;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用100目筛网筛选,得到粒径为0.15-0.3mm的蚌壳颗粒。
制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1800kg/m3。
实施例3
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.清洗河蚌蚌壳,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.将自然风干的蚌壳粉碎成直径为35mm的碎片;
C.进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用80目筛网筛选,得到粒径为0.3-0.45mm的蚌壳颗粒。
制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1700kg/m3。
实施例4
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.清洗河蚌蚌壳,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.将自然风干的蚌壳粉碎成直径为32mm的碎片;
C.进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用60目筛网筛选,得到粒径为0.45-0.9mm的蚌壳颗粒。
制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1600kg/m3。
实施例5
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为45mm的碎片;
C.用转速为30000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片,粉碎时间为5分钟;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用40目筛网筛选,得到粒径为0.9-2mm的蚌壳颗粒。
制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1500kg/m3。
实施例6
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为31mm的碎片;
C.用转速为20000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片,粉碎时间为1-5分钟;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用20目筛网筛选,得到粒径为2-4mm的蚌壳颗粒。
制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1400kg/m3。
实施例6制得的人工湿地用除磷基质材料,经X射线荧光光谱分析,人工湿地用除磷基质材料组分如下表所示:
组分 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | Na2O | MgO | Mn2O3 | P2O5 | TiO2 | K2O |
含量% | 91.06 | 4.03 | 1.26 | 1.13 | 0.962 | 0.665 | 0.19 | 0.151 | 0.126 | 0.124 |
实施例6制得的人工湿地用除磷基质材料,经全自动比表面积及孔隙度分析仪分析,该基质机构特征如下表:
实施例7
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为31mm的碎片;
C.用转速为20000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片,粉碎时间为1-5分钟;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用10目筛网筛选,得到粒径为4-10mm的蚌壳颗粒。制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1300kg/m3。
实施例8
一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,包括以下步骤,
A.将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为31mm的碎片;
C.用转速为20000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片,粉碎时间为1-5分钟;
D.将粉碎后的蚌壳碎片用5目筛网筛选,得到粒径为10-20mm的蚌壳颗粒。
制得的人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1300kg/m3。
实施例9
人工湿地除磷基质材料对河水中的磷去除率计算:
如图1所示,在Φ100×300mm的PVC管制成的模拟人工湿地装置中,填入1-2kg实施例1制成的人工湿地除磷基质材料,将河水加入50L的水桶1中,河水的磷含量0.2-1.0mg/L,将水桶1中的水以50-100mL/h的流量(流速通过蠕动泵2控制)流入到人工湿地模拟装置3中,12-24h后检测出水的磷浓度,与进水的磷浓度比较,计算人工湿地模拟装置3中除磷基质对河水中磷的去除效果,经计算人工湿地除磷基质材料对河水中的磷去除率达90%以上。
其中使用的人工湿地模拟装置3包括除磷基质填料柱31和基质填充柱32,除磷基质填料柱31内设有人工湿地除磷基质材料。
实施例10
人工湿地除磷基质材料对河水中的磷去除率计算:
如图1所示,在Φ100×300mm的PVC管制成的模拟人工湿地装置中,填入1-2kg实施例1制成的人工湿地除磷基质材料,将黑鱼养殖污水加入50L的水桶1中,黑鱼养殖废水的磷浓度为0.4-2.0mg/L,以50-100mL/h的流量将水桶1中的水流入到人工湿地模拟装置3中,12-24h后检测出水的磷浓度,与进水的磷浓度比较,计算人工湿地模拟装置3中人工湿地除磷基质材料对黑鱼养殖污水中磷的去除效果,经计算人工湿地除磷基质对黑鱼养殖污水中的磷去除率达90%以上。
其中使用的人工湿地模拟装置3包括除磷基质填料柱31和基质填充柱32,除磷基质填料柱31内设有人工湿地除磷基质材料。
总之,以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤,
A.清洗河蚌蚌壳,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干;
B.将自然风干的蚌壳粉碎成直径为30-50mm的碎片;
C.进一步粉碎碎片,得到粉碎后的蚌壳碎片;
D.筛选粉碎后的蚌壳碎片,制得人工湿地用除磷基质材料。
2.根据权利要求1所述的人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:步骤A,将河蚌蚌壳用自来水清洗,去除蚌壳表面的污泥和蚌壳内的河蚌残体,自然风干。
3.根据权利要求1所述的人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:步骤B,用粗碎机将自然风干的蚌壳粉碎成直径为30-50mm的碎片。
4.根据权利要求1所述的人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:步骤C,用转速为10000rpm-30000rpm的高速粉碎机进一步粉碎碎片,粉碎时间为1-5分钟。
5.根据权利要求1所述的人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:步骤D,将粉碎后的蚌壳碎片用100目或80目或60目或40目或20目或10目或5目筛网筛选,得到粒径为0.15-0.3mm或0.3-0.45mm或0.45-0.9mm或0.9-2mm或2-4mm或4-10mm或10-20mm的蚌壳颗粒。
6.根据权利要求5所述的人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:用振动筛分机进行筛选。
7.根据权利要求1所述的人工湿地除磷基质材料的制备方法,其特征在于:步骤D,人工湿地用除磷基质材料体积密度控制到1300-1800kg/m3。
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