CN114772740A - 一种人工湿地组合填料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种人工湿地组合填料及其应用，组合填料包括以下质量份的原料：硫铁矿250‑650份、碳酸钙90‑120份、改性粉煤灰90‑120份和沸石90‑120份，且该组合填料应用于人工湿地。相比于现有技术，本发明可以有效地提高对水中磷的去除率，并且由于硫铁矿和沸石的存在，可以在脱氮的同时达到除磷的目的，也可以吸附污水中的营养物质以及作为微生物载体。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种人工湿地组合填料及其应用。
背景技术
与传统污水处理技术相比，人工湿地具有可持续性、污染物去除效果高、投资成本低和维护流程简单等优点。人工湿地主要由基质、植物和微生物组成，基质又名填料，主要通过离子交换、吸附和沉淀作用来去除污水中的有机物、氮、磷等物质，并且为植物和微生物提供生长活动场所，因此，填料在对人工湿地的污水净化和处理含氮磷废水等过程中发挥着关键性作用。
然而，当前阶段人工湿地大多以单一填料为主，这种填料存在着不能同时高效去除污水中的氮、磷等营养物质的不足，因此，如何找到一种能同时去除氮、磷等营养物质的填料是本领域亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种人工湿地组合填料及其应用。
一种人工湿地组合填料，包括组合填料，所述组合填料包括以下质量份的原料：硫铁矿250-650份、碳酸钙90-120份、改性粉煤灰90-120份和沸石90-120份；
改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰放入盐酸中进行酸浸渍1-3小时，取出后烘干，即得改性粉煤灰。
优选的，所述组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿300-600份、碳酸钙100-120份、改性粉煤灰100-120份和沸石100-120份。
优选的，所述硫铁矿、碳酸钙、改性粉煤灰和沸石的质量比(3-5):1:1:1。
优选的，所述硫铁矿的粒径为0.15-0.25mm，碳酸钙和沸石的粒径皆为1-2mm。
优选的，所述粉煤灰与盐酸的质量比为1:1.5。
一种人工湿地组合填料的应用，所述组合填料应用于人工湿地。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
1、在本发明中，将粉煤灰放入酸性溶液中进行酸浸渍，可以使得粉煤灰原本光滑的表面变得粗糙，从而增加其比表面积，并且酸性溶液还能溶出粉煤灰中带正电荷的离子，从而起到中和悬浮胶粒电位的作用。在硫铁矿、碳酸钙和沸石的体系中加入改性后的粉煤灰，能够同时去除人工湿地污水中的硝酸盐氮和磷酸盐。
2、在本发明中，硫铁矿在反硝化过程中被生物氧化产生的Fe3+和Fe(OH)3使得在脱氮的同时达到除磷的目的，沸石属于惰性物质，可以吸附污水中的营养物质，也可作为微生物载体。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1：
一种人工湿地组合填料，组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿300份、碳酸钙100份、改性粉煤灰100份和沸石100份。
实施例2：
一种人工湿地组合填料，组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿330份、碳酸钙110份、改性粉煤灰110份和沸石110份。
实施例3：
一种人工湿地组合填料，组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿360份、碳酸钙120份、改性粉煤灰120份和沸石100-120份。
实施例4：
一种人工湿地组合填料，组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿400份、碳酸钙100份、改性粉煤灰100份和沸石100份。
实施例5：
一种人工湿地组合填料，组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿500份、碳酸钙100份、改性粉煤灰100份和沸石100份。
上述实施例中，组合填料的制备过程是将硫铁矿、碳酸钙、改性粉煤灰和沸石混合在一起，搅匀即可。
上述实施例中，单质量份的改性粉煤灰的制备方法为：将150g粉煤灰放入225g盐酸中进行酸浸渍2小时，取出后烘干，即得改性粉煤灰。
此外，上述实施例中硫铁矿的粒径为0.15-0.25mm，沸石的粒径皆为1-2mm。
对比例1：与实施例1相比，不同之处在于，“改性粉煤灰”改用未改性的粉煤灰；
对比例2：与实施例1相比，不同之处在于，本对比例不添加“改性粉煤灰”；
对比例3：硫铁矿300份、碳酸钙100份、改性粉煤灰130份和沸石100份，其他与实施例1相同。
试验：对硝酸盐氮和磷酸盐去除率的测定
试验对象：实施例1、实施例4、实施例5以及对比例1-4中的组合填料；
试验方法：
测量处理前的污水中的硝酸盐氮浓度为30mg/L，磷酸盐浓度为15mg/L，且pH值为2.3，将处理前的污水分别通入装填有上述各实施例和对比例的组合填料的人工湿地中，保持污水在人工湿地中停留时间为3小时；
其中人工湿地采用如下装置模拟得到：采用柱式反应器，柱式反应器的内径为5cm，有效高度为40cm，有效容积为1L，材质为有机玻璃，将上述各实施例和对比例的组合填料分别装填于柱式反应器，装填高度为40cm，形成组合填料层，组合填料层的床层空隙率为40％，运行方式采用上流式进水；
分别计算经过组合填料层后的污水中的硝酸盐氮和磷酸盐的去除率，相应的测试结果如下表所示；
试验结果：
由上表试验结果可知：
①本发明的组合填料可同时去除人工湿地污水中的硝酸盐氮和磷酸盐；
②对比例2中没有加入粉煤灰，对比例1中粉煤灰没有经过改性，对硝酸盐氮和磷酸盐的去除率不如实施例1，而对比例3中提高了改性粉煤灰的加入量，与实施例1相比硝酸盐氮和磷酸盐的去除率几乎不再变化，甚至有所降低。本发明中加入改性粉粉煤，能够提高污水净化能力，去除硝酸盐氮和磷酸盐。
综上所述，以硫铁矿、碳酸钙、改性粉煤灰以及沸石作为组合填料，用来治理人工湿地的污水状况，可以在对污水除氮的同时也对其中所含的磷进行去除，并且，在组合填料的使用下，使得污水中磷的去除效果更为显著有效。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种人工湿地组合填料，包括组合填料，其特征在于，所述组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿250-650份、碳酸钙90-120份、改性粉煤灰90-120份和沸石90-120份；
改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰放入盐酸中进行酸浸渍1-3小时，取出后烘干，即得改性粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的一种人工湿地组合填料，其特征在于，所述组合填料包含以下质量份的原料：硫铁矿300-600份、碳酸钙100-120份、改性粉煤灰100-120份和沸石100-120份。
3.根据权利要求2所述的一种人工湿地组合填料，其特征在于，所述硫铁矿、碳酸钙、改性粉煤灰和沸石的质量比(3-5):1:1:1。
4.根据权利要求3所述的一种人工湿地组合填料，其特征在于，所述硫铁矿的粒径为0.15-0.25mm，沸石的粒径为1-2mm。
5.根据权利要求1所述的一种人工湿地组合填料，其特征在于，所述粉煤灰与盐酸的质量比为1:1.5。
6.根据权利要求5所述的一种人工湿地组合填料的应用，其特征在于，所述组合填料应用于人工湿地。
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