本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种人工湿地的复合填料及其应用。
背景技术：
：与传统污水处理技术相比，人工湿地具有去污效果好、投资成本低、抗冲击能力强和管理维护简便等优点。人工湿地主要由基质、植物和微生物等组成，基质又称填料，主要通过吸附、沉淀和置换作用，去除污水中的氮、磷、有机物等物质，并同时为植物和微生物提供生长活动场所，因此，填料在对人工湿地的污水净化和处理含氮磷废水等工艺环节起着决定性作用。但是现阶段大多以单一的填料为主，这种填料的缺点是不能同时高效地去除污水中的氮、磷等营养物质，因此，如何得到一种能同时高效去除氮、磷等营养物质的填料是本领域亟需解决的一个技术问题。技术实现要素：因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的用于人工湿地的填料不能同时高效去除污水中的氮、磷等营养物质的缺陷，从而提供一种用于人工湿地的复合填料及其应用。根据本申请的一个方面，公开了一种用于人工湿地的复合填料包括：硫铁矿、石灰石和火山岩。进一步的，所述硫铁矿、石灰石和火山岩的体积比为1-3：1：1。进一步的，所述硫铁矿的粒径为2-5mm，石灰石的粒径为1-2mm，火山岩的粒径为3-5mm。进一步的，所述复合填料的空隙率为20％-40％。进一步的，所述硫铁矿为改性硫铁矿，所述改性硫铁矿的制备方法，包括如下步骤：将硫铁矿放入酸溶液中浸泡后取出，用水洗至中性，经焙烧后，制得改性硫铁矿。进一步的，所述酸溶液包括盐酸溶液或硫酸溶液，所述酸溶液的摩尔浓度为0.35-1.0mol/l。进一步的，所述浸泡的时间为2-4h；所述焙烧的温度为500-700℃，时间为为1-2h。根据本申请的另一个方面，公开了上述复合填料在人工湿地中的应用。进一步的，所述人工湿地包括：地表流人工湿地和潜流式人工湿地，所述复合填料设置于所述潜流式人工湿地中。进一步的，所述潜流式人工湿地的床层空隙率为30％-50％。本发明技术方案，具有如下优点：1.本发明提供的用于人工湿地的复合填料，首创性地采用硫铁矿、石灰石和火山岩三者配合，来形成复合填料，利用硫铁矿去除污水中的硝酸盐氮和磷酸盐；利用石灰石调节人工湿地系统中的ph值；利用火山岩为人工湿地提供用于微生物吸附的生长环境，从而可同时且高效地去除污水中的氮、磷等营养物质，经测试，在污水中的硝酸盐氮浓度为30mg/l，磷酸盐浓度为15mg/l时，硝酸盐氮去除率可达90％，磷酸盐去除率可达95％。2.本发明提供的用于人工湿地的复合填料，进一步地，通过采用特定的改性方法对硫铁矿进行改性，能使改性后的硫铁矿的孔径清晰、均匀、晶体形态好，从而有利于微生物生长与富集，最终提高污水处理效果。3.本发明提供的用于人工湿地的复合填料，体积较小，致使占地较小，有利于工程化应用。4.本发明选用的组成人工湿地的复合填料的原料，来源广泛、价格低廉，可根据人工湿地的情况，就地取材，利于开采。具体实施方式实施例1本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为2mm、1mm、5mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为1：1：1，床层空隙率为30％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.7mol/l的盐酸溶液中浸泡2h后取出，用水洗至中性，在500℃焙烧1h后得改性硫铁矿。实施例2本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为5mm、2mm、3mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为3：1：1，床层空隙率为50％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.35mol/l的硫酸溶液中浸泡4h后取出，用水洗至中性，在700℃焙烧2h后得改性硫铁矿。实施例3本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为2.2mm、1.2mm、3.2mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为1.2：1：1，床层空隙率为32％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.45mol/l的硫酸溶液中浸泡2.1h后取出，用水洗至中性，在530℃焙烧2h后得改性硫铁矿。实施例4本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为2.4mm、1.3mm、3.4mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为1.4：1：1，床层空隙率为34％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.55mol/l的硫酸溶液中浸泡2.3h后取出，用水洗至中性，在550℃焙烧1h后得改性硫铁矿。实施例5本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为2.6mm、1.4mm、3.6mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为1.6：1：1，床层空隙率为36％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.65mol/l的硫酸溶液中浸泡2.5h后取出，用水洗至中性，在570℃焙烧2h后得改性硫铁矿。实施例6本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为2.8mm、1.5mm、3.8mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为1.8：1：1，床层空隙率为38％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.8mol/l的盐酸溶液中浸泡2.7h后取出，用水洗至中性，在600℃焙烧1h后得改性硫铁矿。实施例7本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为3mm、1.6mm、4mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为2.2：1：1，床层空隙率为40％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.85mol/l的盐酸溶液中浸泡3h后取出，用水洗至中性，在630℃焙烧2h后得改性硫铁矿。实施例8本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为3.5mm、1.7mm、4.2mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为2.4：1：1，床层空隙率为42％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.9mol/l的盐酸溶液中浸泡3.3h后取出，用水洗至中性，在650℃焙烧1h后得改性硫铁矿。实施例9本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为4mm、1.8mm、4.4mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为2.6：1：1，床层空隙率为44％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.95mol/l的盐酸溶液中浸泡3.5h后取出，用水洗至中性，在670℃焙烧2h后得改性硫铁矿。实施例10本实施例提供了一种用于人工湿地的复合填料，包括：改性硫铁矿、石灰石和火山岩。其中，改性硫铁矿粒径、石灰石粒径和火山岩粒径分别为4.5mm、1.9mm、4.6mm，本实施例中的复合填料是将改性硫铁矿、石灰石和火山岩按照体积比为2.8：1：1，床层空隙率为46％组合而成。该改性硫铁矿的制备步骤为，将硫铁矿放入浓度为0.98mol/l的盐酸溶液中浸泡3.7h后取出，用水洗至中性，在690℃焙烧1h后得改性硫铁矿。对比例1本对比例提供了一种用于人工湿地的复合填料，同实施例1，唯一不同之处在于：本对比例中不添加改性硫铁矿。对比例2本对比例提供了一种用于人工湿地的复合填料，同实施例1，唯一不同之处在于：本对比例中不添加石灰石。实验例：1、实验方法采用紫外分光光度法测量经复合填料处理后的污水中的硝酸盐氮(no3--n))，采用钼锑抗分光光度法测量经复合填料处理后的污水中磷酸盐(po43--p)。2、实验步骤测量处理前的污水中的硝酸盐氮浓度为30mg/l，磷酸盐浓度为15mg/l，将处理前的污水分别通入装填有上述各实施例和对比例的复合填料的人工湿地中，保持污水在人工湿地中停留时间为3小时；其中人工湿地采用如下装置模拟得到：采用柱式反应器，柱式反应器的内径为5cm，有效高度为40cm，有效容积为1l，材质为有机玻璃，将上述各实施例和对比例的复合填料分别装填于柱式反应器，装填高度为40cm，形成复合填料层，复合填料层的床层空隙率为40％，运行方式采用上流式进水，分别计算经过复合填料层后的污水中的硝酸盐氮和磷酸盐的去除率，相应的测试结果如下表1所示。表1硝酸盐氮去除率(％)磷酸盐去除率(％)实施例19095实施例28892实施例38997实施例49299实施例59598实施例69396实施例78895实施例88593实施例99196实施例108995平均9095对比例14042对比例26070由上述表1可知，本申请的复合填料可同时去除含污水中的硝酸盐氮和磷酸盐，且硝酸盐氮的去除率可达90％，磷酸盐的去除率可达95％。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页12