一种新型聚合氯化铝除磷填料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境工程及污水处理工程领域，具体地，涉及一种新型聚合氯化铝除 磷填料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 水体富营养化会导致蓝藻水华频繁暴发、水质恶化、鱼类大量死亡等，严重威胁水 生态安全、经济发展和社会稳定，是当今世界面临的重大环境危机之一。我国湖泊的富营养 化问题尤为突出，2006年，在27个国控重点湖泊中，V类和劣V类水质的湖泊18个，2007 年太湖蓝藻事件，致使无锡市500万人的饮用水和生活用水严重短缺。治理水体富营养化 是我们面临的一个重大环境问题，富营养化治理的关键是控制氮、磷等营养物的输入，其中 磷被认为是产生水体富营养化的最主要因素。因此，除磷在控制水体富营养化方面更有实 际意义。
[0003] 人工湿地技术是富营养化水体污染控制的常用技术之一，人工湿地主要通过填料 吸附、化学沉淀、微生物活动、植物吸收等途径对磷进行截留，其中填料在湿地除磷方面扮 演重要角色。许多学者研宄了多种填料吸附净化磷素的效果和机理，认为选择合适的人工 湿地填料，是提高人工湿地除磷能力的关键措施。目前湿地填料主要是从众多现有材料如 粗砂、钢渣、石灰石、沸石、页岩、褐铁矿等中选取磷吸附容量高的种类进行应用。
[0004] 除磷填料的需求较大，而目前市场上的填料存在吸附效率不高、成本高等问题，另 外由于原材料成分的不稳定，使得吸附性能不稳定，影响处理出水效果。
[0005] 中国专利【申请号】201410005588.x，该专利提供了 一种污水强化除磷填料及其 制备方法，所述填料以粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉以及水为原料，按配方比例（65? 75) : (10?15) : (3?5) : (7?10) : (0· 1?0· 3) : (4. 7?4. 9)计量后搅拌均匀制成料浆， 料浆通蒸汽加热至40?50°C后进行模具浇注，在浇注前0. 5?I. 5min加入铝粉悬浮液； 浇注成的坯体在室温50?60°C条件下进行发气初凝，时间为1. 5?2h ;对坯体进行切割， 制成均匀颗粒，然后在175°C条件下，养护6?12h以上形成含有大量均匀而细小气孔的除 磷填料。上述发明专利除磷的机理主要依靠物理化学吸附，待吸附饱和后，填料便会失去除 磷功能。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型聚合氯化铝除磷填料及其 制备方法，利用聚合氯化铝（PAC)对磷的絮凝作用，将PAC、高标号水泥、建筑胶和水按一定 的比例进行混合搅拌后压制成固体颗粒除磷填料。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种新型聚合氯化铝除磷填料，所述填料的组成成 分为：粉剂的聚氯化铝（PAC)，高标号水泥，水和建筑胶；其中聚氯化铝（PAC)与水泥的重量 比为90:5-60:35 ;余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。
[0008] 本发明所述填料采用聚合氯化铝（PAC)作为主料，配以建筑胶和水泥等辅料混合 压制成的硬质颗粒材料，可广泛用于人工湿地、生物滤池等生物生态水处理设施。所述PAC 是一种无机高分子混凝剂，它通过压缩双电层、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水中 细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。
[0009] 优选地，所述粉剂的聚氯化铝（PAC)的Al2O3重量含量大于等于30%。
[0010] 优选地，所述建筑胶是可用于有各类混凝土预制构件的施工粘接剂，如107,108 等型号，不可以使用多用途的万能胶。
[0011] 优选地，对于不同类型的污水，PAC的重量含量有一个最适量，过高或过低均会影 响其除磷效果，适用于生活污水的除磷填料中PAC、水泥的重量比为75 :20。
[0012] 优选地，所述高标号水泥，是指标号在525以上的硅酸盐水泥或普通水泥，这种水 泥具有凝固时间短，强度高等特点。
[0013] 本发明采用PAC具有粉末细、颗粒均匀、易溶于水、絮凝效果好、净化高效稳定、投 加量少、成本低等特点。在水处理中的应用广泛，但一般情况下PAC多以水剂形式，或将固 体粉末PAC加水稀释至所需浓度进行利用，矾花形成大、快、沉降速度快。在生物滤池等生 物膜法水处理工艺中难以直接利用，通过本发明的实施，可将PAC固化成颗粒填料，直接装 填于生物滤池中，以增加类似工艺的除磷性能。
[0014] 根据本发明的第二方面，提供一种新型聚合氯化铝除磷填料的制备方法，按照上 述的填料配比，将所需材料进行混合搅拌后，在0. 3-0. 5MPa压力下，压制成粒径I. 0? 3. Ocm的固体颗粒，瞭干，获得填料成品。
[0015] 本发明采用PAC作为主料，配以高质量建筑胶和水泥等辅料，制成一定粒径的填 料，由于原材料可控和配比稳定，所得产品颗粒的磷吸附性能高效且稳定；可广泛应用于强 化处理人工湿地、生物滤池、土壤渗滤等填料系统的除磷效果，为富营养化水体污染控制提 供一种新的材料和处理思路。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明除磷的机理主要依靠 PAC 与水中的磷形成化学沉淀物沉积下来，PAC的缓慢释放大大延长了其使用周期。
[0017] (1)本发明的所需原材料来源广泛、产品性状稳定；
[0018] (2)本发明所研制的吸附填料，吸附效率高、成本较低且吸附性能稳定；
[0019] (3)制作工艺简单、易于大规模推广生产。
【附图说明】
[0020] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0021] 图1为本发明一实施例中除磷填料吸附性能试验装置原理图；
[0022] 图2为不同水力负荷条件下不同填料处理景观水除磷效果比较图；
[0023] 图3为不同水力负荷条件下不同填料处理生活污水除磷效果比较图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0025] 实施例1新型除磷填料处理富营养化景观水的效果
[0026] 将聚氯化铝（PAC)、高标号水泥、建筑胶和水按表1的比例（重量比）进行混合搅 拌后，在0. 3-0. 5MPa压力下，压制成粒径I. 0?3. Ocm的固体颗粒，晾干，获得填料成品。
[0027] 表1三种填料产品所用原料配比表（重量比）
[0028]
【主权项】
1. 一种新型聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述填料的组成成分为：粉剂的聚氯 化铝（PAC)，高标号水泥，水和建筑胶；其中聚氯化铝（PAC)与水泥的重量比为90:5-60:35 ; 余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。
2. 根据权利要求1所述的新型聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述粉剂的聚氯化 铝（?4〇的八120 3重量含量大于等于30%。
3. 根据权利要求1所述的新型聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述粉剂的聚氯化 铝（PAC)的重量百分含量为75%。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的新型聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，适用于生 活污水的除磷填料中PAC、水泥的重量比为75 :20。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的新型聚合氯化铝除磷填料，其特征在于，所述建筑 胶和水重量百分含量分为为1 %、4%。
6. -种权利要求1-5任一项所述的新型聚合氯化铝除磷填料的制备方法，其特征在 于，按照上述的填料配比，将所需材料进行混合搅拌后，在0. 3-0. 5MPa压力下，压制成粒径 1. 0?3. 0cm的固体颗粒，瞭干，获得填料成品。
【专利摘要】本发明提供了一种新型聚合氯化铝除磷填料及其制备方法，所述填料的组成成分为：粉剂的聚氯化铝、高标号水泥、水和建筑胶；其中聚氯化铝与水泥的重量比为90:5-60:35；余量为建筑胶和水，建筑胶和水重量比为1:4。按照上述的填料配比，将所需材料进行混合搅拌后，在0.3-0.5MPa压力下，压制成粒径1.0～3.0cm的固体颗粒，晾干，获得填料成品。本发明由于原材料可控和配比稳定，所得产品颗粒的磷吸附性能高效且稳定；可广泛应用于强化处理人工湿地、生物滤池、土壤渗滤等填料系统的除磷效果，为富营养化水体污染控制提供一种新的材料和处理思路。
【IPC分类】C02F1-52, C02F1-58
【公开号】CN104528902
【申请号】CN201410784847
【发明人】李旭东, 纪婧, 邱江平, 王进, 孙鑫
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月16日