CN113213643A - 砻笆岩及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砻笆岩及其制备方法和应用，该砻笆岩主要包括如下原料：固体硝化菌、固体反硝化菌、含孢杆菌的生物酶粉末以及负载填料；固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶粉末负载在负载填料上。该砻笆岩作为湿地修复填料能够配合砾石、生物陶粒形成人工湿地修复层，提升脱氮除磷能力，提升去除重金属离子污染能力，改善水质，有利于修复、改善生态环境。
Description
技术领域
本发明涉及湿地修复技术领域，尤其涉及一种砻笆岩及其制备方法和应用。
背景技术
随着科技快速发展，生态环境恶化问题越来越严重，河流污染严重威胁人民生命健康，影响可持续发展。
常规污染河流的治理方法采用级配砾石制备人工湿地，但是该人工湿地的脱氮除磷能力差，去除重金属离子污染的能力差，改善水质的效果较差。
发明内容
基于此，本发明提供一种砻笆岩及其制备方法和应用，脱氮除磷效果好，可以有效去重重金属离子污染，提高水质，改善生态环境的效力较高，便于推广使用。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种砻笆岩，主要由如下原料混合而成：固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶以及负载填料；其中，所述生物酶选自含孢杆菌含量≥60％的生物酶粉末，所述固体硝化菌、所述固体反硝化菌、所述生物酶负载在所述生物陶粒上；所述砻笆岩的理化性能参数为：脱氮效率≥10g/m3.d，除磷效率≥0.5g/m3.d，孔隙率≥35％，密度≤2.5g/cm3。
在其中一些实施例中，所述负载填料优选为复合型填料，具体为由生活污泥、锯末、植物秸秆、黏土混匀并经挤压造粒技术生产出粒径可控的复合型填料。
在其中一些实施例中，所述砻笆岩还包括包合材料，所述包合材料负载在所述负载填料上。
在其中一些实施例中，所述包合材料选自环糊精及其衍生物、淀粉、纤维素中至少一种。
在其中一些实施例中，所述砻笆岩还包括木质活性炭，所述固体硝化菌、所述固体反硝化菌、所述生物酶负载在所述负载填料和所述木质活性炭上。
所述砻笆岩还包括植物生长添加剂，所述植物生长添加剂负载在所述负载填料上。
本发明提供一种砻笆岩的制备方法，包括如下步骤：将固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶与所述负载填料混合均匀，即得。
本发明提供一种人工湿地修复填料层，所述人工湿地修复填料层的整体孔隙率为35％～40％，从下往上依次包括第一碎石层、生物陶粒层、增效填料层、第二碎石层和粗砂层；其中，所述增效填料层采用砻笆岩作为填料混合生物酶并且在表面加投有固体硝化菌和固体反硝化菌的复合填料层。
在其中一些实施例中，所述第一碎石层的厚度为30～50cm，碎石粒径为 10～30mm；所述生物陶粒层的厚度为5～15cm，填料粒径为10～30mm；所述增效填料层的厚度为40～60cm，填料粒径为2～30mm；所述第二碎石层的厚度为25～35cm，填料粒径为5～15mm；所述粗砂层的厚度为25～35cm，粗砂粒径为0.1～2mm。
在其中一些实施例中，固体硝化菌和固体反硝化菌的加投量为 40～60g/m2，生物酶的掺合量为2～3kg/m2。
本发明的有益效果是：
本发明砻笆岩采用固体硝化菌、固体反硝化菌、含孢杆菌的生物酶以及负载填料混合而成，该砻笆岩作为湿地修复填料能够配合砾石、生物陶粒形成人工湿地修复层，提升脱氮除磷能力，提升去除重金属离子污染能力，改善水质，更有利于修复、改善生态环境。
附图说明
图1是本发明应用例1的人工湿地修复填料层结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
原料来源说明：
固体硝化菌，购自南京赛尔特生物技术有限公司，粉剂，有效活菌种201 亿/克，杂菌率0.18％。
固体反硝化菌，购自南京赛尔特生物技术有限公司，粉剂，有效活菌种 102亿/克，杂菌率0.17％。
生物酶，购自宜兴市通盛化工产品有限公司，黑色粉末，酶含量为45％，炭含量22％，孢杆菌占总菌量的73％。
本发明中的植物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆或者玉米秸秆等秸秆粉碎后的粉末物料。
其余材料为常规市售。
实施例1
本实施例提供一种复合填料，其制备方法包括如下步骤：将生活污泥、锯末、植物秸秆、黏土按照质量比20:5:10:65混合均匀，加适量水进一步混匀，挤压造粒制备获得粒径不大于30mm的复合型填料。
实施例2
本实施例提供一种砻笆岩，其制备方法包括如下步骤：采用实施例1的复合填料作为负载填料，将负载填料与固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶粉末按照质量比1000:60:5:5混合而成，筛分整理，即得。
经检测，本实施例的砻笆岩的理化参数如下表所示：
| 检测项目 | 单位 | 标准要求 | 实测数据 |
| 密度 | g/cm<sup>3</sup> | ≤2.5 | 2.3 |
| 容重 | g/cm<sup>3</sup> | ≤0.5 | 0.45 |
| 磨损率 | ％ | ＜0.05 | 0.03 |
| 空隙率 | ％ | ≥35 | 39.6 |
| 破碎率 | ％ | ＜0.07 | 0.01 |
| 比表面积 | m<sup>2</sup>/g | ＞800 | 931 |
| 含泥量 | ％ | ＜1.0 | 0.4 |
| 盐酸可溶率 | ％ | ＜0.1 | 0.01 |
| 脱氮效率 | g/m<sup>3</sup>.d | ≥10 | 16.3 |
| 除磷效率 | g/m<sup>3</sup>.d | ≥0.5 | 1.2 |
实施例3
本实施例提供一种砻笆岩，其制备方法包括如下步骤：采用实施例1的复合填料作为负载填料，将负载填料与固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶粉末和包合材料羟甲基纤维素按照质量比1000:60:5:5:100经湿法混合而成。
经检测，本实施例的砻笆岩的理化参数同样满足指标要求。
实施例4
本实施例提供一种砻笆岩，其制备方法包括如下步骤：采用实施例1的复合填料作为负载填料，将负载填料与固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶粉末和包合材料β-环糊精按照质量比1000:60:5:5:10经湿法混合而成。经检测，本实施例的砻笆岩的理化参数同样满足指标要求。
实施例5
本实施例提供一种砻笆岩，其制备方法包括如下步骤：采用实施例1的复合填料作为负载填料，将负载填料、果壳活性炭(椰壳，蜂窝状)与固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶粉末按照质量比1000:200:60:5:5经湿法混合而成。经检测，本实施例的砻笆岩的理化参数同样满足指标要求。
实施例6
本实施例提供一种砻笆岩，其制备方法包括如下步骤：采用实施例1的复合填料作为负载填料，将负载填料、果壳活性炭(椰壳，蜂窝状)与固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶粉末和包合材料淀粉按照质量比 1000:200:60:5:5:100经湿法混合而成。经检测，本实施例的砻笆岩的理化参数同样满足指标要求。
应用例1
请参考图1，本应用例提供一种人工湿地修复填料层结构，从下往上依次包括：第一碎石层L1、生物陶粒层L2、增效填料层L3、第二碎石层L4 和粗砂层L5。整体孔隙率控制在35％～40％。
其中，第一碎石层L1的厚度为40±5cm，碎石粒径为10～30mm。
生物陶粒层L2的厚度为10±5cm，填料粒径为10～30mm。优选地，生物陶粒层L2经如下制备工艺形成：将生活污泥、锯末、植物秸秆、牛粪和黏土按照质量比为20:5:10:10:55混合均匀并挤压造粒，高温(500℃～1000℃) 烧制形成粒径10～30mm的生物陶粒。
增效填料层L3厚度为40～60cm，填料粒径为2～30mm，具体为：采用实施例2制备的砻笆岩作为功能填料，再混合生物酶(每平方米填料面积中混合2.5kg生物酶)，并且在表面加投有固体硝化菌(50g/m2)和固体反硝化菌(50g/m2)。
第二碎石层L4的厚度为30±5cm，填料粒径为5～15mm。
粗砂层L5的厚度为30±5cm，粗砂粒径为0.1～2mm。
采用本应用例的人工湿地修复填料层结构，配合种植挺水植物凤眼莲，对工业污水处理厂的排水进行治理试验(周期3个月)，检测发现：对BOD5污染削减负荷达4g/(m2.d)，对CODCr污染削减负荷达6g/(m2.d)，对 NH3-N污染削减负荷达2.8g/(m2.d)，TN污染削减负荷达4.55g/(m2.d)， TP污染削减负荷达0.5g/(m2.d)，重金属离子镉、铬、铜、汞、镍含量极低，水质可净化至地表Ⅳ类水质级别。
应用例2
本应用例的人工湿地修复填料层结构与应用例1基本相同，区别仅在于：增效填料层L3采用实施例3制备的砻笆岩作为功能填料。
采用本应用例的人工湿地修复填料层结构，并配合种植挺水植物凤眼莲，对工业污水处理厂的排水进行治理试验(周期3个月)，检测发现：对 BOD5污染削减负荷达4.2g/(m2.d)，对CODCr污染削减负荷达8.2g/(m2.d)，对NH3-N污染削减负荷达4.7g/(m2.d)，TN污染削减负荷达5.5g/(m2.d)， TP污染削减负荷达0.6g/(m2.d)，重金属离子镉、铬、铜、汞、镍含量极低，水质可净化至地表Ⅳ类水质级别。
应用例3
本应用例的人工湿地修复填料层结构与应用例1基本相同，区别仅在于: 增效填料层L3采用实施例4制备的砻笆岩作为功能填料。
采用本应用例的人工湿地修复填料层结构，并配合种植挺水植物凤眼莲，对工业污水处理厂的排水进行治理试验(周期3个月)，检测发现：对 BOD5污染削减负荷达4.4g/(m2.d)，对CODCr污染削减负荷达8.9g/(m2.d)，对NH3-N污染削减负荷达4.4g/(m2.d)，TN污染削减负荷达5.2g/(m2.d)， TP污染削减负荷达0.53g/(m2.d)，重金属离子镉、铬、铜、汞、镍含量极低，水质可净化至地表Ⅳ类水质级别。
应用例4
本应用例的人工湿地修复填料层结构与应用例1基本相同，区别仅在于: 增效填料层L3采用实施例5制备的砻笆岩作为功能填料。
采用本应用例的人工湿地修复填料层结构，并配合种植挺水植物凤眼莲，对工业污水处理厂的排水进行治理试验(周期3个月)，检测发现：对 BOD5污染削减负荷达5g/(m2.d)，对CODCr污染削减负荷达10.1g/(m2.d)，对NH3-N污染削减负荷达4.6g/(m2.d)，TN污染削减负荷达5.8g/(m2.d)， TP污染削减负荷达0.7g/(m2.d)，重金属离子镉、铬、铜、汞、镍含量极低，水质可净化至地表Ⅳ类水质级别。
应用例5
本应用例的人工湿地修复填料层结构与应用例1基本相同，区别仅在于: 增效填料层L3采用实施例6制备的砻笆岩作为功能填料。
采用本应用例的人工湿地修复填料层结构，并配合种植挺水植物凤眼莲，对工业污水处理厂的排水进行治理试验(周期3个月)，检测发现：对BOD5污染削减负荷达4.8g/(m2.d)，对CODCr污染削减负荷达9.6g/(m2.d)，对NH3-N污染削减负荷达4.9g/(m2.d)，TN污染削减负荷达6.2g/(m2.d)， TP污染削减负荷达0.54g/(m2.d)，重金属离子镉、铬、铜、汞、镍含量极低，水质可净化至地表Ⅳ类水质级别。
应用例6
本应用例6仅采用实施例2的砻笆岩作为湿地修复填料。
采用本对比例的人工湿地修复填料层结构，并配合种植挺水植物凤眼莲，对工业污水处理厂的排水进行治理试验(周期3个月)，检测发现：对 BOD5污染削减负荷达2.8g/(m2.d)，对CODCr污染削减负荷达6.7g/(m2.d)，对NH3-N污染削减负荷达3.3g/(m2.d)，TN污染削减负荷达3.9g/(m2.d)， TP污染削减负荷达0.37g/(m2.d)。
通过上述实施例可以看出，采用通过采用固体硝化菌、固体反硝化菌、含孢杆菌的生物酶以及负载填料混合而成的砻笆岩，作为湿地修复填料能够配合砾石、生物陶粒形成人工湿地修复层，提升脱氮除磷能力，提升去除重金属离子污染能力，改善水质，更有利于修复、改善生态环境作为湿地修复功能填料，能够有效净化污水，修复生态环境。
另外，实际上，本发明的砻笆岩不限于实施例2至6中各组分的配比范围，还可以根据实际情况调整包合材料的种类，增加特定量的植物生长添加剂，从而进一步提升生态修复功能。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种砻笆岩，其特征在于，主要由如下原料混合而成：固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶以及负载填料；
其中，所述生物酶选自含孢杆菌含量≥60％的生物酶粉末，所述固体硝化菌、所述固体反硝化菌、所述生物酶负载在所述负载填料上；
所述砻笆岩的理化性能参数为：脱氮效率≥10g/m3.d，除磷效率≥0.5g/m3.d，孔隙率≥35％，密度≤2.5g/cm3。
2.根据权利要求1所述的砻笆岩，其特征在于，所述原料还包括包合材料，所述包合材料负载在所述负载填料上。
3.根据权利要求2所述的砻笆岩，其特征在于，所述包合材料选自环糊精及其衍生物、淀粉、纤维素中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的砻笆岩，其特征在于，还包括木质活性炭，所述固体硝化菌、所述固体反硝化菌、所述生物酶负载在所述负载填料和所述木质活性炭上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的砻笆岩，其特征在于，还包括植物生长添加剂，所述植物生长添加剂负载在所述负载填料上。
6.权利要求1至5任一项所述的砻笆岩的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将固体硝化菌、固体反硝化菌、生物酶与所述负载填料混合均匀，即得。
7.根据权利要求1至5任一项所述的砻笆岩在人工湿地修复中的应用。
8.一种人工湿地修复填料层，其特征在于，所述人工湿地修复填料层的整体孔隙率为35％～40％，从下往上依次包括第一碎石层、生物陶粒层、增效填料层、第二碎石层和粗砂层；
其中，所述增效填料层为采用权利要求1至5所述的砻笆岩作为填料混合生物酶并且在表面加投有固体硝化菌和固体反硝化菌的复合填料层。
9.根据权利要求8所述的人工湿地修复填料层，其特征在于，所述第一碎石层的厚度为30～50cm，碎石粒径为10～30mm；
所述生物陶粒层的厚度为5～15cm，填料粒径为10～30mm；
所述增效填料层的厚度为40～60cm，填料粒径为2～30mm；
所述第二碎石层的厚度为25～35cm，填料粒径为5～15mm；
所述粗砂层的厚度为25～35cm，粗砂粒径为0.1～2mm。
10.根据权利要求9所述的人工湿地修复填料层，其特征在于，固体硝化菌和固体反硝化菌的加投量为40～60g/m2，生物酶的掺合量为2～3kg/m2。
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Citations (2)
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| CN109368811A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-22 | 北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司 | 微生物复合酶填料及其制备方法和使用方法 |
| CN209872521U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-12-31 | 山西四建集团有限公司 | 一种防止花管及填料堵塞的垂直潜流湿地系统 |
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