一种用于人工湿地的除磷填料及其制备方法技术

一种用于人工湿地的除磷填料及其制备方法，该填料为核壳结构，内核由Ca(OH)2和三价铁盐组成，外层覆盖CaCO3；其中，Ca(OH)2、三价铁盐与CaCO3的摩尔比为1∶(0.01～0.23)∶(0.3～1.3)。该填料结构简单、强度高、不易板结、作用时间久、除磷效果好，且对水体pH值影响较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水处理领域的填料，尤其是应用于人工湿地中，能够高效吸附水中磷元素、坚固耐用的除磷填料。
技术介绍
人工湿地主要通过填料吸附、水生生物吸收、微生物分解等作用去除污水中的磷。填料吸附在人工湿地去除磷元素的过程中，发挥重要作用，而且易于控制。填料去除污水中磷的研究较多，主要集中在除磷效果和去除机理方面，选择、开发对磷吸附能力强、经济效益好的基质材料用于人工湿地，是强化人工湿地除磷效果的重要措施。通常认为填料中钙、铝、铁含量与其理论磷元素饱和吸附量密切相关。常规填料包括砾石、陶粒、石英砂、沸石、火山岩、钢渣、石灰石等，其中陶粒、钢渣、石灰石等表现出较好的磷素吸附性能，较多地被实际工程所应用。湿地填料经过长时间的使用之后，常常会出现板结现象，影响出水除磷效果，而且在使用过程中磨损较大，会造成滤料消耗增加，使处理成本升高。综上所述，如何提供一种综合性能较好，高效除磷且经济耐用的人工湿地填料，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术提供一种结构简单、强度高、不易板结、作用时间久、除磷效果好，且对水体pH值影响较小的人工湿地填料。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于人工湿地的除磷填料，该填料为核壳结构，内核由Ca(OH)2和三价铁盐组成，外层覆盖CaCO3；其中，Ca(OH)2、三价铁盐与CaCO3的摩尔比为1∶(0.01～0.23)∶(0.3～1.3)。如上所述的除磷填料，优选地，所述三价铁盐选自氯化铁或硫酸铁。另一方面，本专利技术提供一种用于人工湿地的除磷填料的制备方法，该方法包括如下步骤：A.CaO与H2O充分混合，随后加入Fe3+溶液，投加摩尔比为CaO∶H2O∶Fe3+＝1∶(5～12)∶(0.04～0.1)；B.步骤A获得的混合物自然风干至开裂，将产物粉碎成粒度小于2mm的块体；C.向步骤B获得的块体喷水，块体与水的质量比为1∶(0.25～0.5)，随后风干；D.重复步骤C2～3次，然后将块体破碎成0.075-2mm颗粒；E.向步骤D获得的颗粒喷水，固体颗粒与水的质量比为1∶(0.25～0.5)，随后风干，获得用于人工湿地的除磷填料。如上所述的制备方法，优选地，所述三价铁盐选自氯化铁或硫酸铁。又一方面，本专利技术提供一种用于人工湿地的除磷填料，该填料是采用如上所述的方法制备的。再一方面，本专利技术提供如上所述的除磷填料作为人工湿地除磷填料的应用。本专利技术的有益效果在以下几个方面：1.该填料由于外层有CaCO3包裹，避免Ca(OH)2直接与水接触发生表面板结影响内层Ca(OH)2的除磷效果，因而延长了使用时间并提高磷元素吸附量。同时避免填料颗粒间发生板结现象，用于人工湿地中，不易堵塞水流。2.外层具有CaCO3层的填料强度高于Ca(OH)2颗粒填料，减少使用过程中的磨损现象。3.相比pH值较高的Ca(OH)2填料，本专利技术外层具有CaCO3层的填料对水体pH值影响较小。4.本专利技术填料的制备方法简单，对制备场地条件要求低，可在工程现场快速制备使用。具体实施方式实施例1制备用于人工湿地的除磷填料(一)a.将CaO与H2O按照1∶9的摩尔比充分混合，随后加入38wt％的FeCl3溶液，溶液中CaO∶Fe3+＝1∶0.08(摩尔比)。b.步骤a获得的混合物自然风干至开裂，将产物粉碎成粒度小于2mm的块体；c.向步骤b获得的块体喷水，块体与水的质量比为1∶0.5，随后风干；d.重复c步骤两次，然后将块体破碎成0.075-2mm颗粒；e.向步骤d获得的颗粒喷水，固体颗粒与水的质量比为1∶0.5，随后风干，获得用于人工湿地的除磷填料(一)。实施例2制备用于人工湿地的除磷填料(二)a.将CaO与H2O按照1∶5的摩尔比充分混合，随后加入38wt％的FeCl3溶液，CaO∶Fe3+＝1∶0.04(摩尔比)。b.步骤a获得的混合物自然风干至开裂，将产物粉碎成粒度小于2mm的块体；c.向步骤b获得的块体喷水，块体与水的质量比为1∶0.25，随后风干；d.重复c步骤两次，然后将块体破碎成0.075-2mm颗粒；e.向步骤d获得的颗粒喷水，固体颗粒与水的质量比为1∶0.25，随后风干，获得用于人工湿地的除磷填料(二)。实施例3制备用于人工湿地的除磷填料(三)a.将CaO与H2O按照1∶11的摩尔比充分混合，随后加入38wt％的FeCl3溶液，CaO∶Fe3+＝1∶0.1(摩尔比)。b.步骤a获得的混合物自然风干至开裂，将产物粉碎成粒度小于2mm的块体；c.向步骤b获得的块体喷水，块体与水的质量比为1∶0.5，随后风干；d.重复c步骤三次，然后将块体破碎成0.075-2mm颗粒；e.向步骤d获得的颗粒喷水，固体颗粒与水的质量比为1∶0.5，随后风干，获得用于人工湿地的除磷填料(三)。实验例1一、除磷填料去除磷元素实验(一)样品采用实施例1制备的除磷填料(一)，粒径组成为：2～0.5mm，49.38重量份；0.5～0.25mm，23.80重量份；0.25～0.075mm，25.61重量份。进行10组实验，验证上述填料在不同磷浓度溶液中去除磷元素的效果。分别称取3g上述填料，置于150mL锥形瓶中，各加入100mL不同浓度含磷溶液，含磷浓度分别为0.01mg/L、0.91mg/L、1.89mg/L、3.62mg/L、6.18mg/L、10.24mg/L、12.28mg/L、15.78mg/L、20.45mg/L、24.40mg/L。将锥形瓶在恒温25℃条件下，振荡24h，之后将溶液移至离心管中，以转速2000r/min离心5min，离心后取上层清液测定溶液中TP含量。二、除磷填料去除磷元素实验(二)样品采用实施例2制备的除磷填料(二)，其它实验条件与上述实验(一)相同。三、除磷填料去除磷元素实验(三)样品采用实施例3制备的除磷填料(三)，其它实验条件与上述实验(一)相同。四、对照实验(一)样品采用市场购买的细沙填料，其粒径组成为：2～0.5mm，17.70重量份；0.5～0.25mm，41.40重量份；0.25～0.075mm，32.79重量份；小于0.075mm，8.11重量份。分别称取10g细沙填料进行实验，其他实验条件、实验方式与实验(一)相同。五、对照实验(二)样品采用市场购买的石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人工湿地的除磷填料，其特征在于，该填料为核壳结构，内核由Ca(OH)2和三价铁盐组成，外层覆盖CaCO3；其中，Ca(OH)2、三价铁盐与CaCO3的摩尔比为1∶(0.01～0.23)∶(0.3～1.3)。

【技术特征摘要】
1.一种用于人工湿地的除磷填料，其特征在于，该填料为核壳结构，内核由
Ca(OH)2和三价铁盐组成，外层覆盖CaCO3；其中，Ca(OH)2、三价铁盐与CaCO3的摩尔比为1∶(0.01～0.23)∶(0.3～1.3)。
2.根据权利要求1所述的除磷填料，其特征在于，所述三价铁盐选自氯化铁
或硫酸铁。
3.一种用于人工湿地的除磷填料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下
步骤：
A.CaO与H2O充分混合，随后加入Fe3+溶液，投加摩尔比为CaO∶H2O∶Fe3+＝1∶
(5～12)∶(0.04～0.1)；
B.步骤A获得的混合物自然风干至开裂，将产...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳彬，李兆欣，刘操，赵立新，胡秀琳，吴晓辉，
申请(专利权)人：北京市水科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11