专利名称：用于人工湿地的中空球型多孔填料及原料的制作方法
技术领域：
本发明涉及环保工程中污水处理领域，特别是一种成本低、有效解决环境污染问 题，用于人工湿地系统可高效去除污染物的新型人工湿地填料。
背景技术：
近年来，随着我国城市人口的不断增加和农工业的快速发展，环境污染日益严重， 由于大量工业和生活污水未经处理直接排入水体，致使许多水体被污染，污水处理问题已 经成为我国环境污染面临的重大问题。目前，我国绝大部分城市污水厂均采用传统的二级 活性污泥法处理工艺，这种工艺氮、磷去除率不高，且投资高，能耗大，运行管理要求高。人 工湿地污水处理系统是近几年发展起来的一种污水处理技术，与传统的污水二级生化处理 工艺相比，具有净化效果好、能耗低、耐冲击负荷能力强、生态环境效益显著等特点，因此越 来越受到人们的关注。人工湿地是一个完整的生态系统，主要由植物、填料及生长在填料和植物根系表 面的微生物构成。填料是人工湿地系统的重要组成部分，它不仅为植物生长、微生物附着 提供适宜条件，自身还通过物理化学吸附、沉降络合等作用有效去除污染物质(尤其是氮、 磷)。填料处理污染物的负荷、吸收效率、截留效果、性能持久性、价格低廉是选择高效填料 的主要标准。但目前广泛应用的填料选择比较单一，如碎石、页岩、煤灰、矿渣、陶粒、石灰 石、沸石等。这些填料的主要缺点是填料比表面积小、微生物吸附面积和生长空间有限，导 致人工湿地面积大、填料容易饱和，人工湿地的运行周期缩短，去除污染物效果不佳。因此， 选择一种切实可行而又投资少的填料对人工湿地污水处理系统具有重要意义。若能因地制 宜地利用当地废物、废料制作湿地填料，可大大降低人工湿地的成本，也为废物、废料提供 一条再利用的途径。我国地域广阔，河湖众多，淤泥产生量大。据有关部门调查统计，仅湖泊、河道淤泥 每年清淤量700万吨，如何妥善处理如此大量的淤泥，化害为利、变废为宝、保护环境、实现 淤泥的资源化利用，是当前需要解决的问题。此外，农田的大面积焚烧秸秆，危害较大，不仅 污染空气，危害人体健康，弓I发火灾，而且破坏土壤结构。能将秸秆综合利用也是当务之急。本发明将河道污泥和农业秸秆混合制作出一种人工湿地专用填料，它具有强度 大、成本低、寿命长、对污染物吸附效果好等特点。
发明内容
本发明的目的在于研制出一种投资费用低、对污染物吸收效率高、性能长效持久 的中空球型多孔填料。这种填料主要原料来源于江河或湖泊中的淤泥以及农田秸秆，这些 淤泥、农田秸秆加入粘土后经高温焙烧成空心多孔介质，在空心处填充微生物或细菌等。这 样污水经过孔隙进入填料内部，与装入填料内部的微生物或细菌进行降解反应，达到去除 污染物质的目的。本发明的技术方案如下
一种用于人工湿地的中空球型多孔填料，由两个外直径相等的空心半球组成，一 个是空心凸半球(1)，另一个是空心凹半球(2)；空心凸半球(1)有凸台结构(3)，空心凹半 球(2)有凹台结构(4)，凸台结构(3)正好镶嵌在凹台结构(4)中；空心凸半球(1)和空心 凹半球(2)上设置有许多通孔(5)；空隙率在25 35%。所述通孔(5)结构为任意形状。优选圆形、三角形、矩形或几种形状的混合；单个 孔面积在2 15mm2。本发明用于人工湿地的中空球型多孔填料的原料，填料的原料组分及各组分的重 量份数别为污泥50-80、秸秆10-30、粘土 10-15、水25-50。将原料采用通常的混合方法即可。首先用水将污泥和秸秆混合后，加入粘土，搅拌混合均勻，将搅拌好的泥料导入球 型模具中烧结成型。根据不同需求，可将搅拌好的泥料成型的形状为半径不等的空心球形 状。一股空心球的外半径范围为4-5cm，内半径范围为2-3cm，在高温下烧结制得中空球型 人工湿地填料，烧结成的填料孔隙面积大小范围在2-15mm2左右，空隙率为25 35%。本发明人工湿地处理池内添加的填料由池塘或河道污泥、粘土以及农作物秸秆 如稻壳、木屑等作为主要原材料培烧而成。其中农作物秸秆是成孔剂，添加粘土的目的是 提高培烧产品的抗裂性与后期强度。本发明人工湿地填料出水水质质量高，可将BOD指标降低25% 80% ；COD指标 降低10% 50%，SS降低50%左右；同时可明显降低原材料成本和加工成本。本发明的创新之处在于原料来源广泛，成本低廉，通过废物利用可提高污水中污 染物去除效率；这种填料的特殊结构使得微生物生长空间增大，有效解决湿地填料比表面 积小、微生物吸附面积有限、载体上微生物饱和、去除污染物效率低等缺点；同时微生物吸 附饱和后可以更换，大大减少了填料的加工成本。本发明为河道淤泥和农作物废料提供了一条崭新的处理途径，既疏通河道，使淤 泥步入可持续发展的良性循环中，减少污水处理沉淀物对环境造成的影响，又减少了秸秆 焚烧带来的空气污染和土壤结构破坏的弊端。
图1为人工湿地填料结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明所提供的设备进行进一步的说明。本发明的中空球型多孔填料由两个外直径和内直径相等的空心半球组成，一个是 空心凸半球(1)，另一个是空心凹半球(2)；空心凸半球(1)有凸台结构(3)，空心凹半球 (2)有凹台结构(4)，凸台结构(3)正好镶嵌在凹台结构(4)中；空心凸半球(1)和空心凹 半球(2)各具有一定数量的孔道(5)，图示孔道(5)结构为圆形，但由于培烧过程成孔剂的 不规则性，孔道可不限于圆形，可为三角形、多边形或不规则孔，或者以上孔型的混合。单个 孔面积控制在2 15mm2之间，空隙率在25 35%。本发明中空球型多孔填料的主要材料为河道或池塘淤泥、农田秸秆和粘土构成， 这三种物料的重量份分别为淤泥50 80，农田秸秆10 30，粘土 10 15，水25 50。
使用时，将上半空心球中间填充一定量的微生物菌种，填在湿地填料表面植物根 系发达部位，一股按湿地面积添加15kg/m2，达到比较理想的效果。实施例1 原料采用天津海河淤泥，将80g淤泥与农田30g小麦秸秆混合，再用50g的水混合 均勻，加入15g粘土，搅拌均勻，加入模具中放到炉内焙烧，在常温下养护半天，即得外径为 5cm,内径为2cm，空隙面积约为10_15mm2，空隙率在30%的中空球型填料。本发明实施在天
津市某城镇污水处理工程中，水质处理前后检测结果如下表所示
权利要求
1.一种用于人工湿地的中空球型多孔填料，其特征是由两个外直径相等的空心半球 组成，一个是空心凸半球(1)，另一个是空心凹半球O)；空心凸半球(1)有凸台结构(3)， 空心凹半球(2)有凹台结构(4)，凸台结构(3)正好镶嵌在凹台结构(4)中；空心凸半球(1) 和空心凹半球( 上设置有许多通孔(5)；空隙率在25 35%。
2.如权利要求1所述的多孔填料，其特征是所述通孔(5)结构为任意形状。
3.如权利要求1所述的多孔填料，其特征是所述通孔(5)结构优选圆形、三角形、矩形 或几种形状的混合；单个孔面积在2 15mm2。
4.用于人工湿地的中空球型多孔填料的原料，其特征在于填料原料组分及各组分的重 量份分别为污泥50-80、秸秆10-30、粘土 10-15、水25-50。
全文摘要
本发明涉及用于人工湿地的中空球型多孔填料及原料，填料由两个外直径相等的空心半球组成，一个是空心凸半球(1)，另一个是空心凹半球(2)；空心凸半球(1)有凸台结构(3)，空心凹半球(2)有凹台结构(4)，凸台结构(3)正好镶嵌在凹台结构(4)中；空心凸半球(1)和空心凹半球(2)上设置有许多通孔(5)；空隙率在25～35％。填料的原料组分及各组分的重量份数别为污泥50-80、秸秆10-30、粘土10-15、水25-50。本发明人工湿地填料出水水质质量高，可将BOD指标降低25％～80％；COD指标降低10％～50％，SS降低50％左右；同时可明显降低原材料成本和加工成本。
文档编号C04B38/00GK102092856SQ20101059406
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者丁辉, 孙贻超, 张敏革, 张艳华, 邓小文, 马超 申请人:天津大学