一种轻型缓释填料、轻型缓释填料砖及其制备方法和用途与流程

本发明涉及污水处理，特别是涉及一种轻型缓释填料、轻型缓释填料砖及其制备方法和用途。

背景技术：

1、在水环境治理技术中，生物填料发挥着重要作用。一方面，作为生物净化系统的重要组成部分，它的性能直接影响着整个净化系统的去除效率；另一方面，作为生物膜的附着载体，为微生物提供栖息场所，其组分和表面积大小将会直接影响填料表面微生物的附着、生长、繁殖和活性，进而影响微生物的挂膜速率和污水降解效率。因此，选择合适的生物填料对水环境治理成效至关重要。

2、目前在生物净化系统中应用的填料主要有天然填料和合成填料两大类，其中，天然填料如泥炭、木屑等，其优点为孔隙率高、富含营养物质，适合微生物附着生长，缺点为机械强度不高，运行过程中容易出现填料层塌陷、压实等情况，影响净化效果；合成填料如鲍尔环、聚氨酯泡沫等，其优点为机械强度高、不易压实、耐腐蚀、能够批量生产，缺点为大多表面光滑，缺乏微孔结构，涵养水分能力弱，自身不含微生物生长所需养分且不利于微生物附着挂膜。而对于生物填料在工程实际中的应用，多采用单一种类填料或多种类填料分层铺设的方式，使用形式及适用场景单一、功能有限且由于填料本身的理化性质如体积密度大等限制其使用。因此开发一种新型的、满足理想填料的多种性能的用于水环境治理的复配功能型生物填料是十分必要的。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种轻型缓释填料、轻型缓释填料砖及其制备方法，用于解决生物填料现有技术中存在的机械强度不高、孔隙率不高、使用形式及适用场景单一、功能有限且由于填料本身的理化性质如密度大等限制其使用的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

3、本发明提供一种轻型缓释填料，包括如下原料组分：玻璃轻石、陶粒、过氧化钙粉、沸石、水泥和水。

4、根据上述所述的轻型缓释填料，所述玻璃轻石、沸石、过氧化钙粉、陶粒和水泥的质量比为（6-8）：（5-7）：（1-3）：（2-4）：（3-5）。

5、根据上述所述的轻型缓释填料，所述玻璃轻石的孔径为0.1-0.35mm，粒径为0.1-2mm，堆积密度0.2~0.8g/cm3，比表面积为2~10m2/g，抗压强度为1~12mpa，孔隙率为50-95%。玻璃轻石具有多孔质轻、比表面积大、相对强度较高、耐挤抗压、清洁环保、保水保肥、化学稳定性好的特点，有利于增加轻型缓释填料的硬度，同时减轻重量。

6、根据上述所述的轻型缓释填料，所述陶粒的密度为0.3-0.9g/cm3，粒径为5-10mm，孔隙率为55~75%，抗压强度为10mpa，其内部有许许多多的微孔，赋予陶粒质轻的特点，同时陶粒具有密度小、孔隙率高、热导率低、强度高的特点，有助于增加轻型缓释填料的硬度，同时减轻重量。

7、根据上述所述的轻型缓释填料，所述过氧化钙粉在水中会逐渐缓慢地分解，长时间放出氧气；过氧化钙在水中分解生成氢氧化钙，与磷酸盐反应生成难溶于水的磷酸钙，通过化学方法除磷，还可以通过一定的吸附作用去除磷氮；且过氧化钙本身无毒，在环境保护方面过氧化钙可用于改善地表水质、处理重金属离子废水和治理赤潮等。

8、根据上述所述的轻型缓释填料，所述沸石采用斜发沸石，所述斜发沸石的粒径为2.0-5.0mm，比表面积为122-355m2/g，孔径大小为0.3-1nm，孔隙率为52%。具有独特的孔结构、比表面积大，还具有高催化性、热稳定性、耐酸性和离子交换性，对氨氮有较好的吸附、去除作用，还可以通过离子交换性去除氮。

9、根据上述所述的轻型缓释填料，所述水泥采用ps42.5规格，比重为3.1，强度为42.5r。

10、本发明还提供了一种轻型缓释填料砖，采用上述所述的轻型缓释填料混合浇筑成型获得。

11、根据上述所述的轻型缓释填料砖，所述轻型缓释填料砖的密度为1.075~1.48g/cm3，孔隙率≥60%。

12、本发明还提供了一种轻型缓释填料砖的制备方法，包括以下步骤：

13、将所述玻璃轻石、所述陶粒、所述过氧化钙粉和所述沸石混合均匀，得到混合物；

14、将所述水泥和所述水混合，获得浆体；

15、将所述混合物和所述浆体混合均匀，并浇筑成型；

16、风干脱模获得填料砖。

17、根据上述所述的制备方法，所述浇筑是在浇筑模具中进行；浇筑成型压力为0.08-0.12kpa/mm2。

18、根据上述所述的制备方法，所述浇筑成型压力的作用时间为2~3h。

19、根据上述所述的制备方法，水灰比为10:（3~5）。

20、本发明还公开了轻型缓释填料砖在污水治理中的应用，如用于人工湿地填料层、生态驳岸及生态河床、排口预处理系统，可有效吸附净化污水中的氮磷等无机物组分。

21、根据上述所述的轻型缓释填料砖的用途，将轻型缓释填料浇筑成具有中空结构的轻型缓释填料砖铺设于河床或驳岸或湿地中，并在中空结构中种植植物。

22、与现有污水治理生物填料相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

23、本发明轻型缓释填料融合天然填料和合成填料，并对填料配比进行优化，由此成型后形成的轻型缓释填料砖具有质轻（体积密度为1.075-1.48g/cm3）、孔隙率高（孔隙率≥60%）、机械强度高、化学性质稳定的特点；

24、该填料除磷、降氨氮效果优良，在污水治理中具有很好的应用前景；

25、该填料在传统填料的基础上添加了玻璃轻石，玻璃轻石源材料为废玻璃，响应废物二次利用的理念；

26、该填料添加过氧化钙粉，在除磷降氮的同时具有缓慢释放氧气，增加水体溶氧量的作用；

27、该填料中玻璃轻石、陶粒、过氧化钙粉、沸石和植物协同作用，提高氮磷的去除率；

28、该填料可浇筑成多种规格、形状的缓释填料砖，适用于多种场景，且缓释填料砖中还可设种植植物的通孔，植物与填料上附着的大量微生物，形成“微生物-植物”联合净化系统，协同净化水质。

技术特征：

1.一种轻型缓释填料，其特征在于，由如下原料组分组成：玻璃轻石、陶粒、过氧化钙粉、沸石、水泥和水。

2.根据权利要求1所述的轻型缓释填料，其特征在于，所述玻璃轻石、沸石、过氧化钙粉、陶粒和水泥的质量比为（6-8）：（5-7）：（1-3）：（2-4）：（3-5），水灰比为10：（3~5）。

3.根据权利要求1所述的一种轻型缓释填料，其特征在于，所述玻璃轻石的孔径为0.1-0.35mm，粒径为0.1-2mm，堆积密度0.2~0.8g/cm3，比表面积为2~10m2/g，抗压强度为1~12mpa，孔隙率为50-95%；

4.一种轻型缓释填料砖，其特征在于，采用如权利要求1~3任一项所述的轻型缓释填料混合浇筑成型获得。

5.根据权利要求4所述的轻型缓释填料砖，其特征在于，所述轻型缓释填料砖的体积密度为1.075-1.48g/cm3，孔隙率≥60%。

6.一种如权利要求4~5任一项所述的轻型缓释填料砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浇筑是在浇筑模具中进行；和/或，浇筑成型压力为0.08-0.12kpa/mm2。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述浇筑成型压力的作用时间为2~3h。

9.一种如权利要求4-5任一项所述的轻型缓释填料砖在污水治理中的用途。

10.根据权利要求9的用途，其特征在于，将轻型缓释填料浇筑成具有中空结构的轻型缓释填料砖铺设于河床或驳岸或湿地中，并在中空结构中种植植物。

技术总结
本发明提供一种轻型缓释填料、轻型缓释填料砖及其制备方法和用途，所述轻型缓释填料的原料包括玻璃轻石、陶粒、过氧化钙粉、沸石、水泥和水，所述的轻型缓释填料砖由所述轻型缓释填料混合浇筑成型获得。本发明轻型缓释填料融合天然填料和合成填料，具有优良的除磷、降氮和缓释氧气的效果，在污水治理中具有很好的应用前景。

技术研发人员：吴阳,李东明,廖小康,郭荣荣,陈甜甜,吴克宏,赵丁艳
受保护的技术使用者：上海博瑞思环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24