一种水质净化专用生态富菌填料及其制备方法与流程

1.本发明涉及到污水处理技术领域，尤其涉及到一种水质净化专用生态富菌填料及其制备方法。


背景技术：

2.目前，污水处理技术中，尤其是农村污水处理技术，常采用土壤渗滤技术进行处理。该技术的核心是利用地表下面的土壤中栖息的土壤动物、土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化。可见，填充土壤的性质好坏，直接影响到污水处理效果。从以往的工程经验获知，填充土壤层存在结构单一、脱氮效果差、运行不稳定、土壤孔隙易堵塞等问题。这些问题的存在，极大的影响了土壤渗滤系统的运行，限制了该技术的推广使用。因此，制备出一种不易堵塞，脱氮效果好，运行稳定，结构搭配合理的填料成为本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种水质净化专用生态富菌填料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.本发明是通过以下技术方案实现：
5.第一方面，提供了一种水质净化专用生态富菌填料，该水质净化专用生态富菌填料包括渗滤填料和活性菌种；其中，
6.所述渗滤填料的组成在干燥状态下按体积比如下：
7.原生黄土/次生黄土2-4份；
8.普通黑土/草甸黑土1-2份；
9.泥红土/熟红土1-2份；
10.腐殖土3-5份；
11.低密度填料4-8份；
12.固化载体2-4份；
13.所述活性菌种的组成按每立方米所述渗滤填料的重量配合比如下：
14.cod去除菌剂0.2-0.8kg/m3；
15.氨氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3；
16.总氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3；
17.总磷去除菌剂0.2-0.8kg/m3。
18.优选的，所述原生黄土/次生黄土的密度为1550-1650kg/m3，所述原生黄土/次生黄土具有管状孔隙，所述管状孔隙内填充有碳酸盐。原生黄土/次生黄土富含高量粉土颗粒，密度约为1600kg/m3，其中，粒径在0.05～0.01mm的粗粉土颗粒的含量占比在50％以上，并且原生黄土/次生黄土具有发育良好的管状孔隙，孔隙度较高，一般为33％～64％。
19.优选的，所述普通黑土/草甸黑土的有机质含量为30-60g/kg，所述普通黑土/草甸
黑土的容重0.8-1.5g/cm，所述普通黑土/草甸黑土的总孔隙度为45-55％，所述普通黑土/草甸黑土的密度为1650-1750kg/m3。普通黑土/草甸黑土的质地为粘壤土至轻粘壤土，微结构呈海绵状、结构垒结疏松，多树枝状孔隙，有机质含量为30-60g/kg，容重0.8-1.5g/cm，密度约为1700kg/m3。
20.优选的，所述泥红土/熟红土为褐红色的粘土矿物，所述粘土矿物为含游离fe2o3不小于2％的高岭石和/或赤铁矿，所述泥红土/熟红土的密度为1700-1800kg/m3。泥红土/熟红土呈褐红色，粘土矿物主要为高岭石、赤铁矿，含有较多的游离态fe、al，选游离fe2o3不小于2％的泥红土/熟红土，使得p元素易被固定，密度约为1750kg/m3。
21.优选的，所述腐殖土为富含胡敏酸腐殖质的暗灰色团粒结构，所述腐殖土干燥状态下的平均粒径为223μm，所述腐殖土的盐基交换量30～40mg/100g，所述腐殖土的密度为1450-1550kg/m3。腐殖土富含腐殖质，其组成以胡敏酸为主，呈团粒结构，土色呈暗灰色，干态下平均粒径223μm，盐基交换量30～40mg/100g，密度约为1500kg/m3。
22.优选的，所述低密度填料为活性炭、锯末、稻壳、秸秆粉碎物中的一种或两种以上的组合物。
23.优选的，所述固化载体为介孔二氧化硅、火山岩、陶粒、沸石中的一种或两种以上的组合物，所述固化载体的平均粒径为5-30mm，具有较高的比表面积，可作为菌种附着的载体。
24.第一方面，提供了一种水质净化专用生态富菌填料的制备方法，具体如下：
25.按体积比取干燥的原生黄土/次生黄土2-4份、普通黑土/草甸黑土1-2份、泥红土/熟红土1-2份、腐殖土3-5份、低密度填料4-8份、固化载体2-4份，在常温下，采用滚筒搅拌的方式搅拌10-30分钟，充分混合均匀制备渗滤填料；
26.按每立方米所述渗滤填料的重量配合比取cod去除菌剂0.2-0.8kg/m3、氨氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3、总氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3、总磷去除菌剂0.2-0.8kg/m3制备活性菌种；
27.按每千克活性菌种溶于10升水的配合比制备含菌水溶液，在搅拌混合所述渗滤填料的过程中，将制备的所述含菌水溶液均匀喷洒到所述渗滤填料中制备待发酵含菌填料；
28.将制备好的所述待发酵含菌填料自然堆放，在25-30℃温度下发酵5-7天，制备得生态富菌填料。
29.具体制备时，将原生黄土/次生黄土、普通黑土/草甸黑土、泥红土/熟红土、腐殖土、低密度填料、固化载体通过人工或机械筛选，剔除其中的杂质和碎石，日晒晾干72小时备用；将每kg活性菌种溶于10l水，制备成含菌水溶液备用；量取原生黄土/次生黄土2-4份、普通黑土/草甸黑土1-2份、泥红土/熟红土1-2份、腐殖土3-5份、低密度填料4-8份、固化载体2-4份，在常温下，采用滚筒搅拌的方式搅拌10-30分钟，充分混匀；混合过程中将含菌水溶液均匀喷洒到每单位填料中；将混合好的填料自然堆放，在25-30℃温度下发酵5-7天，即得生态富菌填料。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的生态富菌填料不易堵塞，脱氮效果好，运行稳定，结构搭配合理。
具体实施方式
31.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本发明实施例提供了一种水质净化专用生态富菌填料，该水质净化专用生态富菌填料及其制备方法包括渗滤填料和活性菌种；其中，
33.渗滤填料的组成在干燥状态下按体积比如下：
34.原生黄土/次生黄土2-4份；
35.普通黑土/草甸黑土1-2份；
36.泥红土/熟红土1-2份；
37.腐殖土3-5份；
38.低密度填料4-8份；
39.固化载体2-4份；
40.活性菌种的组成按每立方米渗滤填料的重量配合比如下：
41.cod去除菌剂0.2-0.8kg/m3；
42.氨氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3；
43.总氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3；
44.总磷去除菌剂0.2-0.8kg/m3。
45.在本发明实施方案中，原生黄土/次生黄土的密度为1550-1650kg/m3，原生黄土/次生黄土具有管状孔隙，管状孔隙内填充有碳酸盐。原生黄土/次生黄土富含高量粉土颗粒，密度约为1600kg/m3，其中，粒径在0.05～0.01mm的粗粉土颗粒的含量占比在50％以上，并且原生黄土/次生黄土具有发育良好的管状孔隙，孔隙度较高，一般为33％～64％。
46.在本发明实施方案中，普通黑土/草甸黑土的有机质含量为30-60g/kg，普通黑土/草甸黑土的容重0.8-1.5g/cm，普通黑土/草甸黑土的总孔隙度为45-55％，普通黑土/草甸黑土的密度为1650-1750kg/m3。普通黑土/草甸黑土的质地为粘壤土至轻粘壤土，微结构呈海绵状、结构垒结疏松，多树枝状孔隙，有机质含量为30-60g/kg，容重0.8-1.5g/cm，密度约为1700kg/m3。
47.在本发明实施方案中，泥红土/熟红土为褐红色的粘土矿物，粘土矿物为含游离fe2o3不小于2％的高岭石和/或赤铁矿，泥红土/熟红土的密度为1700-1800kg/m3。泥红土/熟红土呈褐红色，粘土矿物主要为高岭石、赤铁矿，含有较多的游离态fe、al，选游离fe2o3不小于2％的泥红土/熟红土，使得p元素易被固定，密度约为1750kg/m3。
48.在本发明实施方案中，腐殖土为富含胡敏酸腐殖质的暗灰色团粒结构，腐殖土干燥状态下的平均粒径为223μm，腐殖土的盐基交换量30～40mg/100g，腐殖土的密度为1450-1550kg/m3。腐殖土富含腐殖质，其组成以胡敏酸为主，呈团粒结构，土色呈暗灰色，干态下平均粒径223μm，盐基交换量30～40mg/100g，密度约为1500kg/m3。
49.在本发明实施方案中，低密度填料为活性炭、锯末、稻壳、秸秆粉碎物中的一种或两种以上的组合物。
50.在本发明实施方案中，固化载体为介孔二氧化硅、火山岩、陶粒、沸石中的一种或
两种以上的组合物，固化载体的平均粒径为5-30mm，具有较高的比表面积，可作为菌种附着的载体。
51.本发明实施例还提供了一种水质净化专用生态富菌填料的制备方法，具体如下：
52.按体积比取干燥的原生黄土/次生黄土2-4份、普通黑土/草甸黑土1-2份、泥红土/熟红土1-2份、腐殖土3-5份、低密度填料4-8份、固化载体2-4份，在常温下，采用滚筒搅拌的方式搅拌10-30分钟，充分混合均匀制备渗滤填料；
53.按每立方米渗滤填料的重量配合比取cod去除菌剂0.2-0.8kg/m3、氨氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3、总氮去除菌剂0.2-0.8kg/m3、总磷去除菌剂0.2-0.8kg/m3制备活性菌种；
54.按每千克活性菌种溶于10升水的配合比制备含菌水溶液，在搅拌混合渗滤填料的过程中，将制备的含菌水溶液均匀喷洒到渗滤填料中制备待发酵含菌填料；
55.将制备好的待发酵含菌填料自然堆放，在25-30℃温度下发酵5-7天，制备得生态富菌填料。
56.在具体制备时，将原生黄土/次生黄土、普通黑土/草甸黑土、泥红土/熟红土、腐殖土、低密度填料、固化载体通过人工或机械筛选，剔除其中的杂质和碎石，日晒晾干72小时备用；将每kg活性菌种溶于10l水，制备成含菌水溶液备用；量取原生黄土/次生黄土2-4份、普通黑土/草甸黑土1-2份、泥红土/熟红土1-2份、腐殖土3-5份、低密度填料4-8份、固化载体2-4份，在常温下，采用滚筒搅拌的方式搅拌10-30分钟，充分混匀；混合过程中将含菌水溶液均匀喷洒到每单位填料中；将混合好的填料自然堆放，在25-30℃温度下发酵5-7天，即得生态富菌填料，生态富菌填料作为水质净化专用的填料。
57.在本发明实施方案中，制得的生态富菌填料密度为900-1300kg/m3，结构疏松多孔，各组分搭配合理，有机质含量较高，不易堵塞，不易发生板结，生态富菌填料与水充分接触后，其有机质和固体物质具有微小的溶解；制得的生态富菌填料透气性良好，更适于微生物附着生存，固化载体具有较高的比表面积，成为良好的微生物聚集生长地，在污水的持续冲刷下，填料中的微生物会被带走，而固化载体中的微生物很难被带走，且成为补充填料中流失微生物的母体，因此，该生态富菌填料做到了长久保持水处理微生物；制得的生态富菌填料，其中的固化载体具有很高的孔隙率，可分为表层微孔、中层微孔、深层微孔，表层更容易接触到氧气，深层较难接触到氧气，这使得表层微孔、中层微孔及深层微孔中分别生存着好氧微生物、兼氧微生物及厌氧微生物，根据污水脱氮原理，污水中的氮元素在好氧/兼氧微生物交替作用下得以去除，因此，该生态富菌填料具有良好的脱氮效果；制得的生态富菌填料，其中的固化载体自身组分中含有较高的氧化亚铁、三氧化二铁、三氧化二铝等金属氧化物，这些组分可与污水中的磷元素发生作用，使磷元素被固定下来，此外，固化载体的高吸附性能也能吸附去除部分磷元素，因此，该生态富菌填料具有良好的除磷效果；制得的生态富菌填料，将其用于农村生活污水的渗滤处理，处理后的出水水质能达到农村生活污水处理水污染物排放标准。
58.为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，具体实施配比参照如下表格一所示：
[0059][0060][0061]
表格一
[0062]
在此以上述表格一中所列出的实施例1为例进行具体说明，在实施例1中：按体积比取干燥的原生黄土/次生黄土3份(密度约为1600kg/m3)、普通黑土/草甸黑土1.5份(密度约为1700kg/m3)、泥红土/熟红土1.5份(密度约为1750kg/m3)、腐殖土4份(密度约为1500kg/m3)、低密度填料6份(密度约为300kg/m3)、固化载体3份搅拌10-30分钟混合均匀制备渗滤填
料；按每立方米渗滤填料的重量配合比取cod去除菌剂0.5kg/m3、氨氮去除菌剂0.5kg/m3、总氮去除菌剂0.5kg/m3、总磷去除菌剂0.5kg/m3制备活性菌种；按每千克活性菌种溶于10升水的配合比制备含菌水溶液，将制备的含菌水溶液均匀喷洒到渗滤填料中制备待发酵含菌填料；将制备好的待发酵含菌填料自然堆放，在25-30℃温度下发酵5-7天，制备得生态富菌填料,制得的生态富菌填料的密度约为1111kg/m3。上述表格一中所列出的实施例2-6不再一一赘述。
[0063]
本发明中cod、氨氮、总氮、总磷相关检验项目及方法如下表格二所示：
[0064][0065]
表格二
[0066]
本发明出水水质参照广东省《农村生活污水处理排放标准》db44/2208-2019，相关指标如下表格三所示：
[0067][0068][0069]
表格三
[0070]
本发明各实施例监测数据如下表格四所示：
[0071][0072]
表格四
[0073]
通过表格四数据对比可见，上述所有实施例均能达到广东省《农村生活污水处理排放标准》db 44/2208-2019一级标准；
[0074]
对比实施例1和实施例2表明：生态富菌填料中固化载体添加越多，其对总磷的去除效果越好，原因是固化载体具有较高的吸附作用、固化载体自身组成成分里的fe、al金属氧化物与磷发生反应将磷固定；
[0075]
对比实施例1和实施例3表明：生态富菌填料中含有的菌种数量越多，其对污染物质的去除效果越好，原因是单位体积内菌种数量越多，菌种之间的协作、共生、竞争、寄生关系越强，因此具有更好的去除效果；
[0076]
对比实施例1、实施例4和实施例5表明：生态富菌填料的密度太高或太低均不利于污染物质的去除，密度在1111kg/m3时去除效果最好，原因是生态富菌填料密度过高时，其透气性不好，不利于菌种的好氧分解作用，密度过低时，污水渗透过快，造成污染物分解不充分；
[0077]
对比实施例1和实施例6表明：生态富菌填料中泥红土/熟红土含量多时，其对总磷的去除效果更好，原因是泥红土/熟红土含有更多的fe、al金属氧化物，能将更多的磷固定在填料中。
[0078]
通过上述描述不难看出，本发明提供的生态富菌填料不易堵塞，脱氮效果好，运行稳定，结构搭配合理。
[0079]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。