本发明涉及一种生态滤池填料，具体涉及一种用于去除水体污染物的模块化生态滤池填料及其制备方法，属于废水处理领域。
背景技术：
：生态滤池是一项以基质、植物及微生物通过物理、化学和生物协同作用，集生物降解、过滤、吸附等功能于一体的一种污水处理技术。但生态滤池在应用中常出现脱氮除磷效果不佳，基质填料容易堵塞等问题。传统的填料层采用分层布置的模式，由下而上通常布置为碎石-填料层-石英砂层，按级配按层次分配，这种基质装填方式在实际应用经常堵塞，其解决办法通常是修建两套滤池，轮换使用，方便停床恢复其孔隙率，占地面积大，不经济；其他新型填料也存在运行时间久，易堵塞，换填困难的弊端；曝气生态滤池也只能延缓滤池堵塞的时间，并不能从根本上解决滤池填料堵塞的问题。技术实现要素：针对现有的生态滤池填料在正常使用过程中存在容易堵塞等问题，本发明的目的是在于提供一种机械强度高、易挂膜、透水性好、易反冲洗再生的新型模块化填料，该模块化填料净水效果好，装填方便，使用成本低。本发明的另一个目的是在于提供一种操作简单、低成本的制备所述模块化生态滤池填料的方法。为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于去除水体污染物的模块化生态滤池填料，该透水填料模块包含内置穿孔花管；所述透水填料模块由包含腐熟污泥、磷渣、高炉矿渣、水泥和石英砂在内的原料依次通过浆化、成型、养护得到。本发明的模块化生态滤池填料内置穿孔花管，穿孔花管的关键作用是当填料在使用过程中堵塞时，向穿孔花管内部直接通入高压液体或气体，瞬间将堵塞在填料内的物质释放，以便再利用。优选的方案，所述透水填料模块中各原料的质量百分比含量为：腐熟污泥18％～22％，磷渣20％～32％，水泥5％～10％，石英砂20％～30％，高炉矿渣18％～28％。较优选的方案，所述腐熟污泥的好氧速率＜0.5gO2/kgVS·h、种子发芽率＞90％、WERL＜5gC/kgVS·d。本发明的腐熟污泥通过如下方法获得：脱水污泥与调理剂混合后，在间歇式供风条件下进行一次发酵；一次发酵温度为50～55℃，一次发酵时间为3～9d；一次发酵产物继续进行二次发酵，二次发酵温度为60～70℃，二次发酵时间为3～9d；二次发酵产物即为腐熟污泥。所述的脱水污泥的含水量为70～90wt％。污泥为生活中常见的污泥，如市政污泥。调理剂为常规的调理剂，如谷壳。所述腐熟污泥的腐熟度为高度腐熟(采用美国加利福尼亚州堆肥质量委员会(CCQC)组织提出的评价标准)，主要性能指标为好氧速率＜0.5gO2/kgVS·h、种子发芽率＞90％、WERL＜5gC/kgVS·d；该指标下的腐熟污泥安全卫生，吸附效果好，有利于微生物附着。较优选的方案，所述磷渣粒径范围为小于3mm，磷渣主要包含CaO、SiO2和Al2O3成分。磷渣一般在使用过程最好是先采用激发剂激发，如无机酸、无机碱等。磷渣是构成透水材料长链结构的基本组成元素，在激发剂激发、活化后，聚合形成硅铝链为主的无机高分子聚合物；原状磷渣作为颗粒材料相互之间是点接触，一个磷渣颗粒只有6个点与周围6个磷渣颗粒接触，形成透水材料的骨架结构，其余未接触部位存在大量的连通孔隙，则水分可以沿着磷渣颗粒的表面透过。如碱性激发剂通过提供OH-来改变磷渣粉体颗粒周围的化学环境，使磷渣浆体液相中的碱度提高，使高聚合度的硅酸盐玻璃体网络进一步解聚，加速活性硅、铝的扩散，从而生成CSH、CAH等凝胶。经活化后的磷渣呈亚稳态，其矿物[SO4]四面体和[AlO4]四面体或[AlO6]配位多面体在碱溶液的作用下，结构中Si-O-Si，Si-O-Al和Al-O-Al共价键衰竭并断键，形成离子进入溶液，[SO4]4-和[AlO4]5-结合形成三维聚合铝酸盐结构，其反应如下：反应形成的铝酸盐结构水化产物不断交织、聚合，产生高强度无序的胶凝材料结构，机械强度不断提高。较优选的方案，所述石英砂粒径为3mm～4mm。石英砂主要增加填料的机械强度，石英砂外表面光滑，适当粒径的石英砂颗粒接近球状，颗粒之间形成点与点的粘结，形成连通的空洞，便于水分的通过，悬浮物质的截留。较优选的方案，所述穿孔花管包括一根主管及若干根支管，主管和支管设置在同一平面上，主管一端与若干根支管连接，支管与支管之间平行设置；所述支管上均匀分布有小孔。进一步优选的方案，所述穿孔花管垂直嵌入透水填料模块内部，且穿孔花管的主管端口与所述透水填料模块的表面齐平，穿孔花管的支管分布在透水填料模块内部。进一步优选的方案，所述穿孔花管的机械强度为2MPa以上；所述穿孔花管的主管通径DN5～50mm，支管通径DN8～40mm。进一步优选的方案，所述透水填料模块为(30～95)cm×(30～95)cm×(30～95)cm的立方体型。本发明还提供了一种制备所述用于去除水体污染物的模块化生态滤池填料的方法，该方法是将透水填料原料与水混合均匀，形成浆料，所述浆料置于模具中，振压成型，插入穿孔花管，脱模，养护，即得。本发明的模块化生态滤池填料及反冲洗管道的布设方式：采用模块化滤池填料铺设填料层，模块化生态滤池填料含穿孔花管主管端口的表面朝下布置，反冲洗管布置在填料层下部与各模块化滤池填料的穿孔花管主管端口连接，模块化滤池填料之间的缝隙选用橡胶止水带封堵，防止污水短流或气体冲洗产生真空。也可以采用间隔布设法、梅花布设法进行布设反冲洗管道。本发明铺设了模块化生态滤池填料的生态滤池，废水由滤池顶部进入，经过透水填料的吸附过滤后，由滤池底部收集后排出。本发明的模块化生态滤池填料利用水泥的胶凝性，将腐熟污泥、磷渣、石英砂胶结在一起，形成规则的填料。而水泥与水接触后，发生如下化学反应：2(3CaO·SiO2)+6H2O＝3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)22(2CaO·SiO2)+4H2O＝3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)23CaO·Al2O3+6H2O＝3CaO·Al2O3·6H2O4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O＝3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O。本发明的高炉矿渣原料在配方中起到辅助骨料的作用。本发明的生态滤池中的模块化滤池填料应定时进行反冲洗，以保证填料出水的渗透性。反冲洗方式为：临时关闭进水管向生态池中进水，待生态池的填料出水完成后，开启预埋穿孔花管的进水阀，同时，开启高压水泵，含杂质的冲洗水从生态池上部的溢水口流出，完成一次反冲洗过程；反复进行清洗2～3次即可清除透水孔隙中的杂质。此外，也可以用高压气体进行反冲洗，冲洗方式与采用水反冲洗方法类似。相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：1、现有技术中的生态滤池填料在实际应用过程中经常堵塞，一般通常修建两套滤池，轮换使用，方便停床恢复其孔隙率，占地面积大，不经济；其他填料也存在运行时间久，易堵塞，换填困难的弊端。而本发明的技术方案很好地解决了现有技术中这一难题，通过在模块化滤池填料的内部设置穿孔花管，使填料在使用过程中堵塞时，能通过简单、有效的方法快速释放堵塞在填料内的物质，使模块化滤池填料快速恢复其孔系率，可以进行循环使用，使用更加方便，简化工艺，大大降低了生态滤池的使用成本。2、本发明的技术方案利用腐熟污泥与磷渣配合水泥及砂石粒等使用，能获得强度高、透水性好，且具有高孔隙率、高比表面的生态池填料，相对常规填料具有更有效截留废水中的悬浮颗粒物质的效果，且使用过程中因堵塞失效后，可以通过高压水及气体反冲洗后，迅速恢复吸附截留功能。特别是腐熟污泥和磷渣属于资源化利用，变废为宝，将产生良好的环境效益及社会效益。腐熟污泥是很好的有机肥料，但其内含有一些重金属，不易用作土壤改良剂，胁迫环境健康，严禁进入食物链。磷渣属硅酸盐玻璃体，利用率较低，侵占土地，其中磷、氟逐渐溶出，渗入土壤，破坏土壤降解能力，影响植物生长，其溶液对水环境造成污染，危及人类健康，微生态环境带来严重的负面效应。而在本发明技术方案中，充分利用了磷渣及腐熟污泥等中的活性组分发生复杂的化学反应生成强度高，孔隙率高，透水性好的填料。附图说明【图1】为本发明的模块化生态滤池填料结构示意图；【图2】为本发明的模块化生态滤池填料铺设在生态滤池中的示意图；其中，1为水生植物，2为植物固定填料，3为止水带，4为模块化生态滤池填料，5为反冲洗进水管，6为进水布水管，7为出水口。具体实施方式以下实施例旨在进一步说明本
发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。实施例1将上述材料按比例混合，混合比例见表1。表1透水填料的主要成分材料构成腐熟污泥磷渣高炉矿渣石英砂水泥质量百分比18％32％25％20％5％将所述材料按比例混合好之后加入混凝土搅拌机中，搅拌3min，搅拌均匀，倒入压振成型机的料槽中，振压成型，插入耐腐蚀穿水花管，脱模，形成模块化填料。成型后静止14h，待实际凝固硬化，即可。模块化滤池填料的技术性能指标如表2所示。表2模块化滤池填料技术性能指标制备的模块化滤池填料结构如图1所示，模块化滤池填料主要由透水填料模块穿孔花管构成，所述穿孔花管包括一根主管及3根支管，主管和支管设置在同一平面上，主管一端与3根支管连接，支管与支管之间平行设置；所述支管表面均匀分布有小孔，小孔可供水或气体通过。所述穿孔花管垂直嵌入透水填料模块内部，且穿孔花管的主管端口与所述透水填料模块的表面齐平，穿孔花管的支管分布在透水填料模块内部。模块化滤池填料铺设在生态池中的铺设方式如图2所示。在生态池的下部铺设反冲洗进水管(高压水管)，高压水管上面铺设模块化滤池填料，模块化滤池填料之间采用止水带密封，模块化滤池填料含穿孔花管主管端口的表面朝下，且穿孔花管主管端口与高压水管连接。模块化滤池填料上层按常规的方式铺设进水布水管、植物固定填料及水生植物等。净化污水过程中，先开启进水管，生态池正常运行，模块化滤池填料对颗粒悬浮物进行截留，截留一段时间后，临时关闭进水管向生态池中进水，待生态池的填料出水完成后，开启预埋穿孔花管的进水阀，同时，开启高压水泵，向高压水管输水，含杂质的冲洗水从生态池上部的溢水口流出，完成一次反冲洗过程；反复进行清洗2～3次即可清除模块化滤池填料的透水孔隙中的杂质。实施例2将上述材料按比例混合，混合比例见表3。表3透水填料的主要成分材料构成腐熟污泥磷渣高炉矿渣石英砂水泥质量百分比20％20％28％22％10％将所述材料按比例混合好之后加入混凝土搅拌机中，搅拌3min，搅拌均匀，倒入压振成型机的料槽中，振压成型，插入耐腐蚀穿水花管，脱模，形成模块化填料。成型后静止14h，待实际凝固硬化，即可。模块化滤池填料的技术性能指标如表4所示。表4模块化滤池填料技术性能指标制备的模块化滤池填料结构与实施例1相同，且模块化滤池填料在生态池中的铺设方式与使用方式相同。当前第1页1 2 3