CN109775857A - 一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法 - Google Patents

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程丽芬
樊兰英
张欣
韩莉春
周长东
赵平
高俊臣
郑峰
张帅
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Abstract

本发明公开了一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料的质量分数配比如下:20%‑30%的粒径为0.5‑1.5mm的就地土壤、20%‑35%的粒径10‑30mm煤矸石、5%‑10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%‑15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%‑10%的泥炭、1%‑2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液,制备步骤如下:将就地土壤、煤矸石、秸秆、玉米杆或腐殖木、I级粉煤灰或II级粉煤灰、泥炭、保水剂以及根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料;将混合料填入简单组合的模具中,自然定型制得人工湿地填充基质。本发明制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,硬度和强度高,便于施工,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。

Description

一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿废水处理材料技术领域,具体为一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法。
背景技术
人工湿地是上个世纪七十年代发展起来的一项新型的污水处理技术,一般由人工填充基质和生长在其上的水生植物组成,是一种独特的土壤-植物-微生物生态***。它模拟天然湿地***,通过化学、物理、生化反应的协同作用处理各种废水,对有机物具有较强的处理能力。研究表明,在进水浓度较低的情况下,人工湿地对COD的去除率大于80%、BOD的去除率可达85%-95%,已成为提高大型水体水质的有效方法。
人工湿地一般由人工填充基质(多为碎石)和生长在其上的水生植物组成,是一种独特的植物-基质-微生物生态***。其中,人工基质大多为碎石和沙子。施工时,首先需要大量的填充基质,而煤矿一般在边缘地区,基质取材既困难又耗时,因此,寻求一种新的人工基质代替常规的碎石和沙子,以降低人工湿地的建设成本,同时满足对污水的处理净化效率。
煤矸石占用大量土地、引发自燃,是众所周知的废弃物。为缓减煤矿开采造成的环境恶化,我国著名采矿专家钱鸣高院士提出煤矿绿色开采的技术体系。如果将大量的煤矸石资源化利用,既解决了矸石山压占土地的问题,又增加了资源的渠道,可谓是一举两得的好办法,但是目前的技术还不能够实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,硬度和强度高,便于施工,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:。
一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料包括:粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、粒径10-30mm煤矸石、粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、I级粉煤灰或II级粉煤灰、泥炭、保水剂以及根瘤菌菌液,原材料的质量分数配比如下:20%-30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%-35%的粒径10-30mm煤矸石、5%-10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%-15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%-10%的泥炭、1%-2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
进一步地,原材料的质量分数配比如下:20%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%的粒径10-30mm煤矸石、10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、10%的泥炭、2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
进一步地,原材料的质量分数配比如下:25%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、27.5%的粒径10-30mm煤矸石、7.5%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、10%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、7.5%的泥炭、1.5%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
进一步地,原材料的质量分数配比如下:30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、35%的粒径10-30mm煤矸石、5%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%的泥炭、1%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
进一步地,包括以下步骤:
S1:将就地土壤、煤矸石、秸秆、玉米杆或腐殖木、I级粉煤灰或II级粉煤灰、泥炭、保水剂以及根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料;
S2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
进一步地,混合物以粘土作为粘结剂。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提出的治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,将质量比为20%-30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%-35%的粒径10-30mm煤矸石、5%-10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%-15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%-10%的泥炭、1%-2%的保水剂和1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,其中以粘土作为粘结剂;将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得的填充基质的孔隙率为20%-35%,体积密度为300-450kg/m3,硬度和强度高,便于施工,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
具体实施方式
以下将详细说明本发明实施例,然而,本发明实施例并不以此为限。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中:一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料包括:粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、粒径10-30mm煤矸石、粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、I级粉煤灰或II级粉煤灰、泥炭、保水剂以及根瘤菌菌液,原材料的质量分数配比如下:20%-30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%-35%的粒径10-30mm煤矸石、5%-10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%-15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%-10%的泥炭、1%-2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
实施例1
一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料的质量分数配比如下:20%的粒径为0.5mm的就地土壤、20%的粒径30mm煤矸石、10%的粒径8mm秸秆、玉米杆或腐殖木、15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、10%的泥炭、2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
人工湿地填充基质的制备步骤如下:
步骤1:将20%的粒径为0.5mm的就地土壤、20%的粒径30mm煤矸石、10%的粒径8mm秸秆、玉米杆或腐殖木、15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、10%的泥炭、2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,以粘土作为粘结剂;
步骤2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,填充基质的孔隙率为20%,体积密度为300kg/m3,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
实施例2
一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料的质量分数配比如下:25%的粒径为1.5mm的就地土壤、27.5%的粒径20mm煤矸石、7.5%的粒径9mm秸秆、玉米杆或腐殖木、10%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、7.5%的泥炭、1.5%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
人工湿地填充基质的制备步骤如下:
步骤1:将25%的粒径为1.5mm的就地土壤、27.5%的粒径20mm煤矸石、7.5%的粒径9mm秸秆、玉米杆或腐殖木、10%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、7.5%的泥炭、1.5%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,以粘土作为粘结剂;
步骤2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,填充基质的孔隙率为25%,体积密度为350kg/m3,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
实施例3
一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料的质量分数配比如下:25%的粒径为1mm的就地土壤、27.5%的粒径20mm煤矸石、7.5%的粒径8mm秸秆、玉米杆或腐殖木、10%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、7.5%的泥炭、1.5%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
人工湿地填充基质的制备步骤如下:
步骤1:将25%的粒径为1mm的就地土壤、27.5%的粒径20mm煤矸石、7.5%的粒径8mm秸秆、玉米杆或腐殖木、10%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、7.5%的泥炭、1.5%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,以粘土作为粘结剂;
步骤2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,填充基质的孔隙率为20%,体积密度为350kg/m3,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
实施例4
一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料的质量分数配比如下:30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、35%的粒径10-30mm煤矸石、5%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%的泥炭、1%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
人工湿地填充基质的制备步骤如下:
步骤1:将30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、35%的粒径10-30mm煤矸石、5%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%的泥炭、1%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,以粘土作为粘结剂;
步骤2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,填充基质的孔隙率为30%,体积密度为450kg/m3,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
实施例5
一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,原材料的质量分数配比如下:30%的粒径为1mm的就地土壤、35%的粒径25mm煤矸石、5%的粒径7mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%的泥炭、1%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
人工湿地填充基质的制备步骤如下:
步骤1:将30%的粒径为1mm的就地土壤、35%的粒径25mm煤矸石、5%的粒径7mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%的泥炭、1%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,以粘土作为粘结剂;
步骤2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
制得的治理煤矿废水的人工湿地填充基质,填充基质的孔隙率为35%,体积密度为400kg/m3,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
以球形填充基质材料建立人工湿地,在做好防渗工作后只需将球形填充基质按层叠加堆积于防渗层上即可。当煤矿矿区污水流经人工湿地基质层时,一部分污水从基质材料内部的孔隙流过,一部分从基质材料间的间隙流过。以球形填充基质建立的处理煤矿污水的人工湿地,处理效率明显,出水水质基本达到地表水三类要求。如以10层粒径为40mm的球形填充基质材料作为人工湿地基质层,人工湿地对BOD的去除率达到85%,COD去除率为82%。
综上所述:本发明提出的治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,将质量比为20%-30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%-35%的粒径10-30mm煤矸石、5%-10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%-15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%-10%的泥炭、1%-2%的保水剂和1.0×109个/ml的根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料,其中以粘土作为粘结剂;将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得的填充基质的孔隙率为20%-35%,体积密度为300-450kg/m3,硬度和强度高,便于施工,具有一定的透水性,且形状可根据实际要求的人工湿地大小和类型调整,可以代替传统人工湿地中的碎石和沙子,充分利用了现成的材料,并达到污水净化的作用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,其特征在于,原材料包括:粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、粒径10-30mm煤矸石、粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、I级粉煤灰或II级粉煤灰、泥炭、保水剂以及根瘤菌菌液,原材料的质量分数配比如下:20%-30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%-35%的粒径10-30mm煤矸石、5%-10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%-15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%-10%的泥炭、1%-2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
2.根据权利要求1所述的一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,其特征在于,原材料的质量分数配比如下:20%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、20%的粒径10-30mm煤矸石、10%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、15%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、10%的泥炭、2%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
3.根据权利要求1所述的一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,其特征在于,原材料的质量分数配比如下:25%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、27.5%的粒径10-30mm煤矸石、7.5%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、10%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、7.5%的泥炭、1.5%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
4.根据权利要求1所述的一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,其特征在于,原材料的质量分数配比如下:30%的粒径为0.5-1.5mm的就地土壤、35%的粒径10-30mm煤矸石、5%的粒径<10mm秸秆、玉米杆或腐殖木、5%的I级粉煤灰或II级粉煤灰、5%的泥炭、1%的保水剂以及1.0×109个/ml的根瘤菌菌液。
5.根据权利要求14任一项所述的一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将就地土壤、煤矸石、秸秆、玉米杆或腐殖木、I级粉煤灰或II级粉煤灰、泥炭、保水剂以及根瘤菌菌液搅拌均匀形成混合料;
S2:将混合料填入简单组合的模具中,自然定型,制得人工湿地填充基质。
6.根据权利要求5所述的一种治理煤矿废水的人工湿地填充基质的制备方法,其特征在于,混合物以粘土作为粘结剂。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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