一种人工湿地填料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种人工湿地填料及其制备方法和用途，所述人工湿地填料包括质量比为1:(1～3):(10～20)的成孔剂、粘合剂和非金属矿；其制备方法包括：通过将200～600目成孔剂粉、600～800目粘合剂粉和400～800目非金属矿粉混合，依次经造粒、干燥和焙烧，所述制备方法简单易操作，能够优化人工湿地填料的孔道结构，提高人工湿地填料的抗压强度，增加人工湿地中微生物着床面积，提高人工湿地的水处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种人工湿地填料及其制备方法和用途
本专利技术涉及人工湿地
，尤其涉及一种人工湿地填料及其制备方法和用途。
技术介绍
在人工湿地处理系统中，填料是人工湿地的基质与载体。填料通过对污染物的物理过滤、离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用、沉降反应等对污染物进行截留，为后续微生物和植物对污染物的进一步分解和吸收创造了良好的条件，同时填料为微生物的生长提供了稳定的依附表面。在填料的设计和选择上，为满足其作为生物膜载体等功能，一般需考虑材料的物理及化学组成、孔隙率及比表面积、机械强度、空间体积及形态、生物、化学及热力学稳定性和价格等因素。碎石、煤灰渣、高炉渣、沸石、火山岩、砾石等是传统的人工湿地中经常采用的基质填料，目前，国内外正在研发具有良好污染物吸附性能和微生物附着性能的新型的高效的材料作为湿地的基质填料。每种人工湿地基质填料都有各自性能的优缺点，在对人工湿地填料进行选择时，应该根据人工湿地所要处理污水的性质和经济条件进行选择，充分发挥人工湿地基质填料的作用。目前，人工湿地床通常由多种基质填料组成，以充分发挥基质填料的作用。典型非金属矿(沸石、火山岩、凹凸棒土、海泡石、硅藻土)是指孔道结构丰富，具有较好吸附性能的矿物，因而，该类矿物在水处理、化工、医药等诸多领域得到应用。CN104229999B公开了一种用于人工湿地水处理的填料及其制备方法，所述填料为负载稀土氮磷吸附剂和缓释氧材料、粒径为5-15mm的火山渣颗粒，但选用有机粘合剂压制成型，强度低，粒径较大，所形成的人工湿地孔隙体积大，净水效率较低。<br>CN109319932A公开了一种用于尾水深度处理的人工湿地填料及人工湿地敷设方法，所述的人工湿地填料由以下体积百分比组成：沸石80％～85％、牡蛎壳5～10％、活性炭5～15％，但原材料中牡蛎壳和沸石存在5～8mm的颗粒，所制备的湿地填料仅为不同颗粒混合，未充分发挥材料空洞结构优势，粒径大，所形成的人工湿地孔隙体积大，净水效率较低。CN101508481B公开了一种利用人工湿地进行污水处理方法中使用的湿地填料，所述湿地填料采用30～40份5～15mm的牡蛎壳、45～55份6～10mm的火山灰加膨化剂烧结块和10～20份活性炭构成，所制备的湿地填料粒径大，强度低，易产生堵塞，净水效率较低。因此，开发出一种能够提高人工湿地水处理效率的人工湿地填料，应用前景大。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种人工湿地填料，所述人工湿地填料包括质量比为1:(1～3):(10～20)的成孔剂、粘合剂和非金属矿；其制备方法包括：通过将200～600目成孔剂粉、600～800目粘合剂粉和400～800目非金属矿粉混合，依次经造粒、干燥和焙烧，所述制备方法简单易操作，能够优化人工湿地填料的孔道结构，提高人工湿地填料的抗压强度，增加人工湿地中微生物着床面积，提高人工湿地的水处理效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种人工湿地填料，所述人工湿地填料包括质量比为1:(1～3):(10～20)的成孔剂、粘合剂和非金属矿。本专利技术中非金属矿孔道结构丰富，具有较好吸附性能，成孔剂能够改善人工湿地填料的孔道结构，粘合剂能够将颗粒间相互粘接形成稳定的结构，成孔剂、粘合剂和非金属矿的质量比为1:(1～3):(10～20)，即能够使填料内形成贯通开放的空洞结构，充分发挥非金属矿的吸附性能，为微生物提供更多的着床面积，又可使球形填料具有足够的抗压强度，保证人工湿地平稳运行。优选地，所述人工湿地填料的平均粒径为3～5mm，例如可以是3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm等。优选地，所述人工湿地填料的堆积密度为650～750kg/m3，例如可以是650kg/m3、660kg/m3、670kg/m3、680kg/m3、690kg/m3、700kg/m3、710kg/m3、720kg/m3、730kg/m3、740kg/m3或750kg/m3等。优选地，所述人工湿地填料的抗压强度为0.8～1MPa，例如可以是0.8MPa、0.MPa82MPa、0.84MPa、0.86MPa、0.88MPa、0.9MPa、0.92MPa、0.94MPa、0.96MPa、0.98MPa或1MPa等。优选地，所述成孔剂包括碳、碳酸钙或白云石中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：碳和碳酸钙的组合，碳酸钙和白云石的组合，碳、碳酸钙和白云石的组合等。优选地，所述粘合剂包括高岭土、膨润土、淀粉或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：高岭土和膨润土的组合，高岭土和水玻璃的组合，膨润土和淀粉的组合，高岭土、膨润土和水玻璃的组合等。优选地，所述非金属矿包括沸石、火山岩、凹凸棒土、海泡石或硅藻土中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：沸石和火山岩的组合，火山岩和凹凸棒土的组合，凹凸棒土、海泡石和硅藻土的组合等。第二方面，本专利技术提供了第一方面所述人工湿地填料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将成孔剂粉、粘合剂粉和400～800目非金属矿粉按照质量比1:(1～3):(10～20)混合，进行造粒，制备成球状颗粒；(2)对所述球状颗粒依次进行干燥和焙烧，得到人工湿地填料。本专利技术使用质量比为1:(1～3):(10～20)的成孔剂粉、粘合剂粉和400～800目非金属矿粉进行混合，成孔剂、粘合剂和非金属矿的质量比为1:(1～3):(10～20)，既能够使粉体颗粒间合理堆积形成孔道，又能避免孔道堵塞或造粒后强度过低；原料为粉末，使矿物空洞结构得到充分外露，从而充分利用孔道结构；400～800目非金属矿粉既能够使其多孔结构充分外露，又能避免粉体过细引起的颗粒团聚；制备成球状颗粒，颗粒形状规则，在实际应用中颗粒间的空隙大小均匀，使得局部水流稳定，使用过程中不会产生碎屑造成系统堵塞，延长人工湿地运行周期，降低维护成本；通过干燥除水、焙烧提高强度，优化孔道结构，充分发挥原材料的多孔洞结构优势，应用在人工湿地中，可增加人工湿地中微生物着床面积，提高人工湿地的水处理效率。优选地，步骤(1)所述成孔剂粉的粒径为200～600目，例如可以是200目、240目、280目、320目、360目、400目、420目、480目、520目、560目或600目等。本专利技术中成孔剂粉粒径为200～600目，既能够保证形成合适尺寸的孔道，又能够避免球体强度过低。优选地，所述粘合剂粉的粒径为600～800目，例如可以是600目、620目、640目、660目、680目、700目、720目、740目、760目、780目或800目等。本专利技术中粘合剂粉粒径为600～800目，既能够保证粘合剂与其它粉体混合均匀，保证球体强度，又能够避免孔道封闭堵塞。优选地，所述球状颗粒的平均粒径为3～5mm，例如可以是3mm、3.2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工湿地填料，其特征在于，所述人工湿地填料包括质量比为1:(1～3):(10～20)的成孔剂、粘合剂和非金属矿。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工湿地填料，其特征在于，所述人工湿地填料包括质量比为1:(1～3):(10～20)的成孔剂、粘合剂和非金属矿。


2.根据权利要求1所述的人工湿地填料，其特征在于，所述人工湿地填料的平均粒径为3～5mm；
优选地，所述人工湿地填料的堆积密度为650～750kg/m3；
优选地，所述人工湿地填料的抗压强度为0.8～1MPa。


3.根据权利要求1或2所述的人工湿地填料，其特征在于，所述成孔剂包括碳、碳酸钙或白云石中的任意一种或至少两种的组合。


4.根据权利要求1～3任一项所述的人工湿地填料，其特征在于，所述粘合剂包括高岭土、膨润土、淀粉或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合。


5.根据权利要求1～4任一项所述的人工湿地填料，其特征在于，所述非金属矿包括沸石、火山岩、凹凸棒土、海泡石或硅藻土中的任意一种或至少两种的组合。


6.一种根据权利要求1～5任一项所述人工湿地填料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将成孔剂粉、粘合剂粉和400～800目非金属矿粉按照质量比1:(1～3):(10～20)混合，进行造粒，制备成球状颗粒；
(2)对所述球状颗粒依次进行干燥和焙烧，得到人工湿地填料。


7.根据权利要求6所述的制备方法，步骤(1)所述成孔剂粉的粒径为200～600目；
优选地，所述粘合剂粉的粒径为600～800目；
优选地，所述球状颗粒的平均粒径为3～5mm；
优选地，所述混合在搅拌或翻滚下进行；...

【专利技术属性】
技术研发人员：安卫东，于阳辉，程飞飞，贺洋，刘克起，代小元，胡名卫，
申请(专利权)人：苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32