CN115259472A - 一种混凝土的磷净化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及污水磷净化处理技术领域，具体公开了一种混凝土的磷净化处理工艺，包括以下步骤：1）初级净化：将所述污染水通过粗颗粒层，经粗颗粒层初步过滤，得到初级净化水；2）中级净化：步骤1）中的初级净化水通过混凝土颗粒层，经细、混凝土中颗粒层二次过滤、吸附，得到中级净化水；3）终极净化：步骤2）中的中级净化水通过细颗粒层，流至沸石层，最终得到除磷净水；所述混凝土颗粒层包括如下原料：水泥、骨料、胶结剂、赤泥和水；本申请的混凝土的磷净化处理工艺具有较高的除磷率。

Description

一种混凝土的磷净化处理工艺
技术领域
本申请涉及污水磷净化处理技术领域，更具体地说，它涉及一种混凝土的磷净化处理工艺。
背景技术
生态混凝土，现浇植生型生态混凝土(大骨料无砂砼)是一种用于水利工程边坡(如滨水地带、河道、大坝、水库、蓄水池等)治理和保护，并考虑环境因素的新型生态混凝土护坡技术。它是将连续粒级的粗骨料、一定量的细骨料、生态胶凝材料按一定的比例范围进行配合(必要时可不用细骨料)，然后进行搅拌，浇筑及自然养护之后，便可得到表面呈米花糖状并有大量连通、细密孔隙的多孔质混凝土。
针对上述中的相关技术，发明人认为虽然生态混凝土的多孔隙结构以及较大的比表面积，也被用于处理生活污水、水源水、海水以及面源污染控制等水质净化领域，但是在应用于水质净化时，生态混凝土对磷吸附净化处理效果较差。
发明内容
为了提高混凝土对水质磷净化效果，本申请提供一种混凝土的磷净化处理工艺。
本申请提供的一种混凝土的磷净化处理工艺,采用如下的技术方案：
一种混凝土的磷净化处理工艺，包括以下步骤：
1)初级净化：将所述污染水通过粗颗粒层，经粗颗粒层初步过滤，得到初级净化水；
2)中级净化：步骤1)中的初级净化水通过混凝土颗粒层，经细、混凝土中颗粒层二次过滤、吸附，得到中级净化水；
3)终极净化：步骤2)中的中级净化水通过细颗粒层，流至沸石层，最终得到除磷净水；所述混凝土颗粒层包括如下原料：水泥、骨料、胶结剂、赤泥和水。
通过采用上述技术方案，本申请采用初级净化、中级净化和终极净化三个工艺步骤，对污染水进行处理，首先是磷物理吸附在各层级表面，随后发生化学吸附成为层级的一部分，最终得到的除磷净水的磷含量降低，提高了混凝土对水质磷净化效果；其中，本申请采用水泥、骨料、胶结剂、赤泥和水，按一定比例进行复配得到混凝土颗粒层，其可有效吸收处理污染水中的磷，所选用的赤泥中含有大量的Ca、Al、Fe等元素，这些金属元素与磷结合生成沉淀物，从而实现从水体中除磷，降低水中的磷含量，提高了混凝土对水质中的磷净化效果。
作为优选，所述混凝土颗粒层包括如下重量份的原料：水泥30-45份、骨料100-140份、胶结剂3-4.5份、赤泥10-30份、水20-40份。
通过采用上述技术方案，本申请通过优化混凝土颗粒层各原料之间的配比，使步骤2)中混凝土颗粒层对水中的磷吸附能力提高，从而降低除磷净水中总磷含量，提高除磷率。
作为优选，所述赤泥的制备方法为：将赤泥自然风干、研磨至颗粒大小为10-20目。
通过采用上述技术方案，本申请中对赤泥进行风干处理，然后对其研磨，当赤泥的颗粒大小在此范围内时，最终处理后得到的除磷净水中总磷含量较低，除磷率较高。
作为优选，所述水泥为标号不低于42.5等级的高强度硅酸盐水泥。
作为优选，所述步骤1)中粗颗粒层由废弃陶粒破碎、筛分至1-1.5mm大小的颗粒组成。
通过采用上述技术方案，由于限制粗颗粒层中废弃陶粒的颗粒大小，使污染水流经粗颗粒层时，对水中的磷有初步吸附作用。
作为优选，所骨料包括如下重量份的原料：碎石40-60份、活性炭颗粒20-35份、河沙10-15份。
通过采用上述技术方案，本申请混凝土颗粒层中的骨料由，碎石、活性炭颗粒和河沙，按一定比例混合制得，骨料保证了混凝土颗粒层的渗透能力，增加了初级净化水与混凝土颗粒层的接触面积，使其中磷能被充分吸收。
作为优选，所述细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥混合制得；所述废弃陶粒与铁铝泥的质量比为5：1-2.5。
通过采用上述技术方案，细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥混合制得，可以形成活性Al2O3孔隙结构，活性Al2O3对磷酸根吸附同时存在物理吸附和化学吸附，活性Al2O3由于质子的迁移生成羟基化表面，磷酸根可以在静电引力作用下吸附于活性氧化铝表面并与其表面羟基发生离子交换，生成磷酸铝沉淀，从而可提高除磷率。
作为优选，所述沸石层原料为斜发沸石破碎至颗粒平均粒径为1mm后球磨，按照固液比1-1.5g/50mL的比例将球磨后的斜发沸石置于浓度为0.8-1mol/L的氯化钠溶液中，在70-75℃下水浴加热3-4h，干燥后得到的Na型斜发沸石。
通过采用上述技术方案，沸石层通过对斜发沸石进行改性形成更多的介孔结构，提高了对水中磷元素及其他离子的吸附作用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用初级净化、中级净化和终极净化三个工艺步骤，对污染水进行处理，首先是磷物理吸附在各层级表面，随后发生化学吸附成为层级的一部分，最终得到的除磷净水的磷含量降低，提高了混凝土对水质磷净化效果；其中，本申请采用水泥、骨料、胶结剂、赤泥和水，按一定比例进行复配得到混凝土颗粒层，其可有效吸收处理污染水中的磷，所选用的赤泥中含有大量的Ca、Al、Fe等元素，这些金属元素与磷结合生成沉淀物，从而实现从水体中除磷，降低水中的磷含量，提高了混凝土对水质中的磷净化效果。
2、本申请一种混凝土的磷净化处理工艺，对处理后得到的除磷净水进行检测，除磷率最高可达到76.5％。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
本申请所用原料均为普通市售材料。
制备例
制备例1-3
制备例1-3的一种混凝土颗粒层，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：将水泥、骨料、胶结剂、赤泥和水混合，搅拌均匀，得到混凝土颗粒层。
其中，赤泥的颗粒大小为10目，骨料中包括碎石50kg、活性炭颗粒30kg份、河沙10kg。
表1制备例1-3的混凝土颗粒层的原料及各原料用量(kg)
制备例1 制备例2 制备例3
水泥 30 40 45
骨料 140 120 100
胶结剂 3 4 4.5
赤泥 10 10 10
水 40 30 20
制备例4
一种混凝土颗粒层，与制备例2的不同之处在于，赤泥的添加量为20kg，其余步骤与制备例2均相同。
制备例5
一种混凝土颗粒层，与制备例2的不同之处在于，赤泥的添加量为30kg，其余步骤与制备例2均相同。
制备例6
一种混凝土颗粒层，与制备例4的不同之处在于，赤泥的颗粒大小为16目，其余步骤与制备例4均相同。
制备例7
一种混凝土颗粒层，与制备例4的不同之处在于，赤泥的颗粒大小为20目，其余步骤与制备例4均相同。
实施例
实施例1的一种混凝土的磷净化处理工艺，包括以下步骤：
1)初级净化：将所述污染水通过粗颗粒层，粗颗粒层为破碎至1mm大小的废弃陶粒，经粗颗粒层初步过滤，得到初级净化水，然后初级净化水流至混凝土颗粒层；
2)中级净化：步骤1)中的初级净化水通过混凝土颗粒层，经细、混凝土中颗粒层二次过滤、吸附，得到中级净化水，然后中级净化水流至细颗粒层；
3)终极净化：步骤2)中的中级净化水通过细颗粒层，流至沸石层，最终得到除磷净水。
其中，混凝土颗粒层来自制备例1；细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥按照5：1的质量比混合制得；沸石层原料为斜发沸石破碎至颗粒平均粒径为1mm后球磨，按照固液比1.5g/50mL的比例将球磨后的斜发沸石置于浓度为0.8mol/L的氯化钠溶液中，在75℃下水浴加热3h，干燥后得到的Na型斜发沸石。
实施例2
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土颗粒层来自制备例2，其余步骤与实施例1均相同。
实施例3
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土颗粒层来自制备例3，其余步骤与实施例1均相同。
实施例4
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例2的不同之处在于，混凝土颗粒层来自制备例4，其余步骤与实施例2均相同。
实施例5
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例2的不同之处在于，混凝土颗粒层来自制备例5，其余步骤与实施例2均相同。
实施例6
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，混凝土颗粒层来自制备例6，其余步骤与实施例4均相同。
实施例7
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，混凝土颗粒层来自制备例7，其余步骤与实施例4均相同。
实施例8
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例6的不同之处在于，粗颗粒层为破碎至1.5mm大小的废弃陶粒，其余步骤与实施例6均相同。
实施例9
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例6的不同之处在于，细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥按照5：1.5的质量比混合制得，其余步骤与实施例6均相同。
实施例10
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例6的不同之处在于，细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥按照5：2.5的质量比混合制得，其余步骤与实施例6均相同。
对比例
对比例1
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土颗粒层中未添加赤泥，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土颗粒层中赤泥的添加量为5kg，其余步骤与实施例1均相同。
对比例3
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土颗粒层中赤泥的添加量为45kg，其余步骤与实施例1均相同。
对比例4
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥按照1：1的质量比混合制得，其余步骤与实施例1均相同。
对比例5
一种混凝土的磷净化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥按照1：5的质量比混合制得，其余步骤与实施例1均相同。
性能检测试验
检测方法/试验方法
对实施例1-10和对比例1-5混凝土的磷净化处理工艺中污染水进行性能检测，检测方法如下，检测结果如下表2所示。
除磷率：采用同一批污染水源，测出污染水处理前总磷含量，然后对这批水分别采用实施例1-10和对比例1-5中的磷净化处理工艺，进行处理，测得最终除磷净水中总磷含量，然后计算除磷率；
除磷率＝(污染水处理前总磷含量-除磷净水中总磷含量)/污染水处理前总磷含量×100％。
此次检测污染水处理前总磷含量为1.36mg/L。
除磷净水pH值：取最终得到的除磷净水，测定除磷净水pH值。
表2实施例1-10和对比例1-5的检测结果
除磷净水中总磷含量(mg/L) 除磷率(％) pH值
实施例1 0.51 62.5％ 11.52
实施例2 0.47 65.4％ 11.64
实施例3 0.49 63.9％ 11.55
实施例4 0.41 69.9％ 11.75
实施例5 0.44 67.6％ 11.69
实施例6 0.34 75.0％ 11.82
实施例7 0.37 72.8％ 11.78
实施例8 0.38 72.1％ 11.76
实施例9 0.32 76.5％ 11.80
实施例10 0.34 75.0％ 11.81
对比例1 0.98 27.9％ 7.99
对比例2 0.78 42.6％ 10.56
对比例3 0.72 47.1％ 10.68
对比例4 0.65 52.2％ 10.79
对比例5 0.69 49.3％ 10.72
结合实施例1-3的检测数据可以看出，制备例2的混凝土颗粒层配比比较优，由制备例2的混凝土颗粒层用于混凝土的磷净化处理工艺中，处理后的除磷净水中总磷含量较低，除磷率较高。
结合实施例2和实施例4-5的检测数据可以看出，实施例4中处理后的除磷净水中总磷含量较低，除磷率较高，说明制备混凝土颗粒层时，赤泥的用量对除磷效果有影响，当赤泥的添加量为20kg时，处理后的除磷净水中总磷含量较低，除磷率为69.9％，pH值为11.75。
结合实施例4和实施例6-7的检测数据可以看出，实施例6中处理后的除磷净水中总磷含量较低，除磷率较高，说明制备混凝土颗粒层时，赤泥的颗粒大小对除磷效果有影响，当赤泥的颗粒大小为16目时，处理后的除磷净水中总磷含量较低，除磷率为75.0％，pH值为11.82。再结合实施例8的检测数据可以看出，粗颗粒采用颗粒越小的废弃陶粒，可降低除磷净水中总磷含量，最终除磷率较高。
结合实施例6和实施例9-10的检测数据可以看出，实施例9中处理后的除磷净水中总磷含量较低，除磷率较高，说明细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥按照5：1.5的质量比混合制得时，可降低除磷净水中总磷含量，最终除磷率为76.5％，pH值为11.80。
结合实施例1和对比例1-3的检测数据可以看出，赤泥未添加时，除磷净水中总磷含量较高，除磷率大幅降低，说明赤泥对除磷具有促进作用，当赤泥含量过低或过高时，除磷率均不如采用本申请所用赤泥添加量时，磷净化处理工艺后其去除率高，同样说明在一定添加比例内，赤泥对除磷具有促进作用。
再结合对比例4-5的检测数据可以看出，本申请一种混凝土的磷净化处理工艺中，细颗粒层的废弃陶粒和铁铝泥质量比较优，有利于降低除磷净水中总磷含量，提高除磷率。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）初级净化：将所述污染水通过粗颗粒层，经粗颗粒层初步过滤，得到初级净化水；
2）中级净化：步骤1）中的初级净化水通过混凝土颗粒层，经细、混凝土中颗粒层二次过滤、吸附，得到中级净化水；
3）终极净化：步骤2）中的中级净化水通过细颗粒层，流至沸石层，最终得到除磷净水；
所述混凝土颗粒层包括如下原料：水泥、骨料、胶结剂、赤泥和水。
2.根据权利要求1所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所述混凝土颗粒层包括如下重量份的原料：水泥30-45份、骨料100-140份、胶结剂3-4.5份、赤泥10-30份、水20-40份。
3.根据权利要求2所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所述赤泥的制备方法为：将赤泥自然风干、研磨至颗粒大小为10-20目。
4.根据权利要求2所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所述水泥为标号不低于42.5等级的高强度硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所述步骤1）中粗颗粒层由废弃陶粒破碎、筛分至1-1.5mm大小的颗粒组成。
6.根据权利要求1所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所骨料包括如下重量份的原料：碎石40-60份、活性炭颗粒20-35份、河沙10-15份。
7.根据权利要求1所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所述细颗粒层由废弃陶粒、铁铝泥混合制得；所述废弃陶粒与铁铝泥的质量比为5：1-2.5。
8.根据权利要求1所述的混凝土的磷净化处理工艺，其特征在于：所述沸石层原料为斜发沸石破碎至颗粒平均粒径为1mm后球磨，按照固液比1-1.5g/50mL的比例将球磨后的斜发沸石置于浓度为0.8-1mol/L的氯化钠溶液中，在70-75℃下水浴加热3-4h，干燥后得到的Na型斜发沸石。
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