CN117185489A - 一种人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法，该方法包括将火山岩采用活化剂活化后将其破碎至粒径为10‑30mm的火山岩颗粒；按照固液比1:20~30g/mL，向聚合氯化铝镧溶液中投加制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应1‑5h，过滤后烘干、焙烧、研磨得到氮磷吸附剂；将氮磷吸附剂与生物炭、钢渣、粉煤灰按比例投加，充分搅拌后转移至成型设备，压制成不同形状的填料并风干。本发明制备的填料具备较强的环境净化功能，不仅有较好的脱氮除磷效果而且对重金属也有一定的吸附能力，既可以降低水体中氮磷污染物的浓度，又减少了重金属向水体的输入。可实现人工湿地生态保护功能的良性循环。
Description
技术领域
本发明属于水处理材料技术领域，特别涉及一种人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法。
背景技术
人工湿地是人工建造和管理控制的、工程化的湿地，是由水、填料以及水生生物所组成的专业***工程。其中填料是湿地脱氮除磷功能实现的最重要因素，但是市场常见的天然填料(如砾石、沸石等)其脱氮除磷的效率均较低，对于面积受限或者出水水质要求较高(地表水IV及以上)的项目，其一般难以实现设计要求。因此对于人工湿地填料的性能单一、需要组合填料等问题，开发一种高性能的脱氮除磷填料迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法，以提高人工湿地脱氮除磷的效率。
本发明的第一方面，提供一种人工湿地脱氮除磷填料，该填料由氮磷吸附剂、生物质炭、钢渣、粉煤灰和粒径为10-30mm的火山岩颗粒制备而成，其中所述氮磷吸附剂、生物炭、钢渣、粉煤灰和火山岩颗粒的质量比为1:(0.1-0.5):(1-5):(1-5):(2-5)。
优选的，所述火山岩颗粒经过活化剂Ca(OH)2和NaOH活化，所述活化剂Ca(OH)2和NaOH质量比＝1：2，火山岩与活化剂的质量比为10:1。
优选的，所述生物炭主要为秸秆类植物炭化颗粒。
优选的，所述生物炭的炭化过程为：将秸秆粉碎造粒成10～30mm，然后放置在炭化炉中经过400℃高温炭化2h，升温速率为10℃/min，冷却即得。
本发明的第二方面，提供一种人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将火山岩与活化剂置于马弗炉中，常压焙烧，冷却至室温，然后将其破碎至粒径为10-30mm的火山岩颗粒；
(2)按照固液比1:20～30g/mL，向聚合氯化铝镧(PLMB)溶液中投加步骤(1)制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应1-5h，过滤后烘干、焙烧、研磨得到氮磷吸附剂；
(3)最后将氮磷吸附剂与生物炭、钢渣、粉煤灰按比例投加，充分搅拌后转移至成型设备，压制成不同形状的填料，最后再进行鼓风干燥即可。
优选的，步骤(1)中，所述焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为2h。
优选的，步骤(2)中，所述烘干温度为105℃，烘干时间为1h，所述焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为1h。
优选的，所述聚合氯化铝镧(PLMB)溶液的浓度为0.5～1.0wt％。
优选的，最终制备脱氮除磷填料中各组分的质量比为：生物炭5～10％，氮磷吸附剂1～10％。
优选的，所述活化剂为Ca(OH)2和NaOH，所述活化剂Ca(OH)2和NaOH质量比＝1：2，火山岩与活化剂的质量比为10:1。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的人工湿地脱氮除磷填料具备较强的环境净化功能，不仅有较好的脱氮除磷效果而且对重金属也有一定的吸附能力，既降低了水体中氮磷污染物的浓度，又减少了重金属向水体的输入。填料良好的氮磷吸附性能为人工湿地植被生长提供了氮磷养分，对湿地植被生长发育具有促进作用，实现了人工湿地生态保护功能的良性循环。
本发明的人工湿地脱氮除磷填料为火山岩基成型制得，具有较好的强度和比表面积，能够抵挡水流侵蚀和提供丰富的吸附位点，从而使其有较好的抗冲刷能力和脱氮除磷能力。此外，火山岩为矿山开采废弃物，具有原料来源广、成本低廉等优点。
本发明的人工湿地脱氮除磷填料对钢渣和粉煤灰实现了资源化利用，降低了其对环境的二次污染和损害。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
人工湿地是人工建造和管理控制的、工程化的湿地，是由水、填料以及水生生物所组成的专业***工程。其中填料是湿地脱氮除磷功能实现的最重要因素，但是市场常见的天然填料(如砾石、沸石等)其脱氮除磷的效率均较低，对于面积受限或者出水水质要求较高(地表水IV及以上)的项目，其一般难以实现设计要求。
因此对于人工湿地填料的性能单一、需要组合填料等问题，开发一种高性能的脱氮除磷填料迫在眉睫。
火山岩是一种常见且常用的天然填料，产地分布广且产量较大，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO等组分。因其有丰富且发达的孔隙结构，其常作为人工湿地基质使用。粉煤灰及钢渣是常见工业副产物，其对于磷的吸附能力较强且不易解吸，但其资源化利用较少，目前主要用于建材骨料。
实施例1
基于此，作为本发明的一种优选实施例，本实施例提供一种人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将火山岩10g与活化剂5mL(1.0mol/L)置于马弗炉中，常压450℃焙烧2h，冷却至室温后，将其破碎为20mm的火山岩颗粒。
(2)按照固液比1:25g/ml，向PLMB溶液中投加步骤(1)制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应2h，过滤后于105℃烘干1h，450℃焙烧1h，研磨得到氮磷吸附剂。所述聚合氯化铝镧溶液的浓度为0.5wt％。
(3)最后将步骤(2)中制备的火山岩颗粒与生物炭2.0g、钢渣5.0g、粉煤灰3.0g混合，充分搅拌后转移至成型设备，压制成粒径为10-30mm的颗粒性填料，最后再进行鼓风干燥，得到性能优良的人工湿地脱氮除磷填料。
实施例2
本实施例的制备过程按照以下步骤进行：
(1)将火山岩10g与活化剂5mL(1.0mol/L)置于马弗炉中，常压500℃焙烧4h，冷却至室温后，将其破碎为15mm的火山岩颗粒。
(2)按照固液比1:20g/ml，向聚合氯化铝镧溶液中投加步骤(1)制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应2h，过滤后于105℃烘干1h，470℃焙烧1h，研磨得到氮磷吸附剂。所述聚合氯化铝镧溶液的浓度为1.0wt％。
(3)最后将步骤(2)中制备的火山岩颗粒与钢渣5.0g、粉煤灰3.0g混合，充分搅拌后转移至成型设备，压制成粒径为10-30mm的颗粒性填料，最后再进行鼓风干燥，得到性能优良的人工湿地脱氮除磷填料。
实施例3
本实施例的制备过程按照以下步骤进行：
(1)将火山岩20g与活化剂10mL置于马弗炉中，常压550℃焙烧2h，冷却至室温后，将其破碎为20mm的火山岩颗粒。
(2)按照固液比1:25g/ml，向聚合氯化铝镧溶液中投加步骤(1)制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应3h，过滤后于105℃烘干1h，500℃焙烧1h，研磨得到氮磷吸附剂，所述聚合氯化铝镧溶液的浓度为0.7％。
(3)最后将步骤(2)火山岩颗粒与生物炭4.5g、钢渣9.0g、粉煤灰8.0g混合，充分搅拌后转移至成型设备，压制成粒径为10-30mm的颗粒性填料，最后再进行鼓风干燥，得到性能优良的人工湿地脱氮除磷填料。
实施例4
本实施例的制备过程按照以下步骤进行：
(1)将火山岩22g与活化剂11mL置于马弗炉中，常压600℃焙烧2h，冷却至室温后，将其破碎为25mm的火山岩颗粒。
(2)按照固液比1:25g/ml，向聚合氯化铝镧溶液中投加步骤(1)制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应3h，过滤后于105℃烘干1h，500℃焙烧1h，研磨得到氮磷吸附剂，所述聚合氯化铝镧溶液的浓度为0.5％。
(3)最后将步骤(2)火山岩颗粒与生物炭5.0g、钢渣10.0g、粉煤灰10.0g混合，充分搅拌后转移至成型设备，压制成粒径为10-30mm的颗粒性填料，最后再进行鼓风干燥，得到性能优良的人工湿地脱氮除磷填料。
氮磷吸附试验
将本发明的人工湿地脱氮除磷填料(实施例1)、砾石、钢渣、不添加生物炭的填料、不负载氮磷吸附剂的填料分别称取5g置于250mL锥形瓶中，分别加入100mL不同浓度的氮、磷溶液，测定吸附后的剩余浓度，计算得到吸附剂的吸附容量，结果如表1所示。
其中，不添加生物炭的填料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：制备混合物的过程中不需要加入2.0g生物炭：
不负载氮磷吸附剂的填料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：活化后的火山岩颗粒没有置于聚合氯化铝镧中浸泡、使其发生化学发应。
试验中，不同填料对氮磷的吸附情况如下表1所示：
表1不同填料对氮磷的吸附情况
在不同填料对氮磷的吸附试验中，本发明实施例1中的填料，与不添加生物炭和不负载氮磷吸附剂的填料对比，可以看到，在浓度为10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L和100mg/L的氮浓度和初始磷浓度的初始溶液中，砾石吸附容量仅在0.08-0.55mg/L之间，钢渣吸附容量也仅在0.12-0.67mg/L之间，不负载氮磷吸附剂吸附容量则在0.21-1.29mg/L之间，说明不负载氮磷吸附剂对氮磷的吸附能力也比单一的砾石或钢渣更强。
另外，不添加生物炭的吸附剂的吸附容量在0.29-2.95mg/L之间，与不负载氮磷吸附剂吸附容量相比，说明不添加生物炭的吸附剂比不负载氮磷吸附剂对氮磷的吸附能力更强。
最后，将本发明中的吸附填料与以上各个对比组进行对比，可以看到，本发明的填料对氮磷的吸附容量达到0.4-3.5mg/L，在相同条件下，与不添加生物炭的吸附填料相比，本发明制备的填料对氮磷的吸附能力是不添加生物炭的对比填料的1.5倍-2倍。
除此之外，针对水体中的重金属，按照上述试验设置的对照组，继续进行重金属吸附试验，试验过程如下：
将本发明的人工湿地脱氮除磷填料(实施例1)、砾石、钢渣、不加生物炭的填料、不负载氮磷吸附剂的填料分别称取5g(实施例2)置于250mL锥形瓶中，分别加入100mL不同浓度的重金属溶液，测定吸附后的剩余浓度，计算得到吸附剂的吸附容量。试验中，不同填料对重金属Cd与Sb的吸附情况如下表2所示。
表2不同填料对重金属Cd与Sb的吸附情况
在不同填料对重金属Cd与Sb的吸附试验中，本发明实施例1中的填料，与不添加生物炭和不负载氮磷吸附剂的填料对比，可以看到，在浓度为1mg/L、2mg/L和3mg/L的Cd初始浓度和Sb初始浓度中，砾石吸附容量仅在0.01-0.021mg/L之间，钢渣吸附容量也仅在0.009-0.016mg/L之间，不负载氮磷吸附剂吸附容量则在0.010-0.086mg/L之间，说明不负载氮磷吸附剂对氮磷的吸附能力也比单一的砾石或钢渣更强。
另外，不添加生物炭的吸附剂的吸附容量在0.019-0.089mg/L之间，与不负载氮磷吸附剂吸附容量相比，说明不添加生物炭的吸附剂比不负载氮磷吸附剂对氮磷的吸附能力更强。
最后，将本发明中的吸附填料与以上各个对比组进行对比，可以看到，本发明的填料对氮磷的吸附容量达到0.030-0.144mg/L，在相同条件下，与不添加生物炭的吸附填料相比，本发明制备的填料对氮磷的吸附能力是不添加生物炭的对比填料的1.5倍-2倍。
通过以上两个实验，可以知晓，本发明制得的填料，与传统单一组分填料相比，对氮磷和重金属的吸附能力得到极大提高，同时还可以得出本发明中制备和添加的生物炭对氮磷和重金属都起到较大吸附作用。
在研究中，针对活化剂的作用机理，按照本发明实施例1的方法，采用不同的活化剂制备填料，活化剂分别设置质量比Ca(OH)2、NaOH＝1：1的Ca(OH)2和NaOH、质量比＝1：2.5的Ca(OH)2和NaOH，以及质量比＝1：1.5的Ca(OH)2和NaOH，制备填料后分别进行不同活化剂组别制备的填料对重金属Cd与Sb的吸附试验和对对氮磷的吸附试验，其中，对重金属Cd与Sb的吸附试验结果如下表3。
表3不同活化剂制备的填料对重金属Cd与Sb的吸附情况
试验结果可以看出，活化剂采用单独的Ca(OH)2组别或者单独的NaOH组别，以及采用1：1的Ca(OH)2和NaOH组别、1：2.5的Ca(OH)2和NaOH组别和1：1.5的Ca(OH)2和NaOH组别对重金属Cd与Sb的吸附容量并无明显区别，而与表2中的试验结果对比发现，采用1：2.5的Ca(OH)2和NaOH组别和1：1.5的Ca(OH)2和NaOH组别对重金属Cd与Sb的吸附容量，与表1中采用质量比为1：2的Ca(OH)2和NaOH组别对重金属Cd与Sb的吸附容量，在相同条件下，1：2的Ca(OH)2和NaOH活化剂组别与其他活化剂组别相比，采用1：2的Ca(OH)2和NaOH活化剂组别的吸附能力是其他组别的1.5倍-2倍。
不同组别的活化剂制备的填料对氮磷的吸附情况如下表4。
表4不同活化剂制备的填料对氮磷的吸附情况
试验结果可以看出，活化剂采用单独的Ca(OH)2组别或者单独的NaOH组别对氮磷的吸附容量并无明显区别，采用1：1的Ca(OH)2和NaOH组别、1：2.5的Ca(OH)2和NaOH组别和1：1.5的Ca(OH)2和NaOH组别对氮磷的吸附容量也无明显区别，但采用1：1的Ca(OH)2和NaOH组别、1：2.5的Ca(OH)2和NaOH组别和1：1.5的Ca(OH)2和NaOH组别对氮磷的吸附容量明显高于采用单独的Ca(OH)2组别或者单独的NaOH组别对氮磷的吸附容量；与表1中的试验结果对比发现，采用1：2.5的Ca(OH)2和NaOH组别和1：1.5的Ca(OH)2和NaOH组别对氮磷的吸附容量，与表1中采用质量比为1：2的Ca(OH)2和NaOH组别对氮磷的吸附容量，在相同条件下，质量比为1：2的Ca(OH)2和NaOH活化剂组别与其他活化剂组别相比，采用1：2的Ca(OH)2和NaOH活化剂组别对氮磷的吸附能力是其他组别的1.5倍-4倍，并且随着N或P的初始浓度的增加，差异更为明显，这说明本发明中采用质量比为1：2的Ca(OH)2和NaOH活化剂组别对火山岩的活化具有突出的效果，特别适用于对水体中N、P浓度较高的水体。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种人工湿地脱氮除磷填料，其特征在于，该填料由氮磷吸附剂、生物质炭、钢渣和粉煤灰和粒径为10-30mm的火山岩颗粒制备而成，其中所述氮磷吸附剂、生物炭、钢渣、粉煤灰和火山岩颗粒的质量比为1:(0.1-0.5):(1-5):(1-5):(2-5)。
2.根据权利要求1所述的一种人工湿地脱氮除磷填料，其特征在于，所述火山岩颗粒经过活化剂Ca(OH)2和NaOH活化，所述活化剂Ca(OH)2和NaOH质量比=1：2，火山岩与活化剂的质量比为10:1。
3.根据权利要求1所述的一种人工湿地脱氮除磷填料，其特征在于，所述生物炭为秸秆类植物炭化颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种人工湿地脱氮除磷填料，其特征在于，所述生物炭的炭化过程为：将秸秆粉碎造粒成10~30mm，然后放置在炭化炉中经过400℃高温炭化2h，升温速率为10℃/min，冷却即得。
5.人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将火山岩与活化剂置于马弗炉中，常压焙烧，冷却至室温，然后将其破碎至粒径为10-30mm的火山岩颗粒；
(2)按照固液比1:20~30g/mL，向聚合氯化铝镧（PLMB）溶液中投加步骤(1)制备的火山岩颗粒，常温浸泡反应1-5h，过滤后烘干、焙烧、研磨得到氮磷吸附剂；
(3)最后将氮磷吸附剂与生物炭、钢渣、粉煤灰按比例投加，充分搅拌后转移至成型设备，压制成不同形状的填料，最后再进行鼓风干燥即可。
6.根据权利要求5所述的人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚合氯化铝镧（PLMB）溶液的浓度为0.5~1.0wt％。
7.根据权利要求5所述的人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述活化剂为Ca(OH)2和NaOH，所述活化剂Ca(OH)2和NaOH质量比=1：2，火山岩与活化剂的质量比为10:1。
8.根据权利要求5所述的人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为2h。
9.根据权利要求5所述的人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，最终制备得到的脱氮除磷填料中各组分的质量比为：生物炭5~10%，氮磷吸附剂1~10%。
10.根据权利要求5所述的人工湿地脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述烘干温度为105℃，烘干时间为1h，所述焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为1h。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104229999A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 南京化工职业技术学院 | 一种用于人工湿地水处理的填料及其制备方法 |
| CN104628138A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-20 | 北京林业大学 | 一种高效脱氮除磷的人工湿地填料及其制备方法 |
| WO2016176906A1 (zh) * | 2015-05-07 | 2016-11-10 | 浙江大学 | 能同时吸附氨氮、镉的美人蕉生物炭的制备方法 |
| CN108314191A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-07-24 | 同济大学 | 一种用于村镇污水氮磷资源化处理的方法及其装置 |
| US20200276556A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | NOVOREACH Technologies LLC | Composite adsorbents and method of making them |
| CN113000016A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-22 | 中国环境科学研究院 | 镧改性火山岩材料及其制备方法和应用 |
| CN113248075A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-08-13 | 贵州雏阳生态环保科技有限公司 | 一种湿地填料的制备与使用方法 |
| CN115465943A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-13 | 王卓 | 具有缓释碳材料的人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法 |
-
2023
- 2023-08-15 CN CN202311026398.1A patent/CN117185489A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104229999A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 南京化工职业技术学院 | 一种用于人工湿地水处理的填料及其制备方法 |
| CN104628138A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-20 | 北京林业大学 | 一种高效脱氮除磷的人工湿地填料及其制备方法 |
| WO2016176906A1 (zh) * | 2015-05-07 | 2016-11-10 | 浙江大学 | 能同时吸附氨氮、镉的美人蕉生物炭的制备方法 |
| CN108314191A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-07-24 | 同济大学 | 一种用于村镇污水氮磷资源化处理的方法及其装置 |
| US20200276556A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | NOVOREACH Technologies LLC | Composite adsorbents and method of making them |
| CN113000016A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-22 | 中国环境科学研究院 | 镧改性火山岩材料及其制备方法和应用 |
| CN113248075A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-08-13 | 贵州雏阳生态环保科技有限公司 | 一种湿地填料的制备与使用方法 |
| CN115465943A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-13 | 王卓 | 具有缓释碳材料的人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张百良主编: "《农村能源工程学》", 30 November 1999, 中国农业出版社, pages: 213 - 214 * |
| 魏俊等编著: "《尾水人工湿地设计与实践》", 31 August 2019, 中国水利水电出版社, pages: 136 - 138 * |
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