公布日：2023.12.08
申请日：2023.09.18
分类号：C02F3/32(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，由吸附料经厌氧消化池污泥菌液处理后得到，吸附料包括C-S-Fe偶联强化脱氮材料、镁砂、泥炭、石英砂、沸石和生物陶粒，其中，C-S-Fe偶联强化脱氮材料由尾矿渣、硫铁矿、石灰石和生物炭按2～5:2～5:2～5:1～3的质量比混合得到。采用本申请中的填料配合盾构式装置改造现状尾水湿地，不会造成尾水湿地床体失稳；而且，能够有效去除尾水中的氮磷物质，是一种理想的湿地修复材料。
权利要求书
1.一种用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，由吸附料经厌氧消化池污泥菌液处理后得到；所述吸附料包括以下质量份的组分：C-S-Fe偶联强化脱氮材料8～12份，镁砂3～7份，泥炭2～5份，石英砂2～5份，沸石1～3份和生物陶粒1～3份；所述C-S-Fe偶联强化脱氮材料由尾矿渣、硫铁矿、石灰石和生物炭按2～5:2～5:2～5:1～3的质量比混合得到。
2.根据权利要求1所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，所述吸附料包括以下质量份的组分：C-S-Fe偶联强化脱氮材料10份，镁砂4份，泥炭3份，石英砂3份，沸石1份和生物陶粒1份。
3.根据权利要求1或2所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于：所述C-S-Fe偶联强化脱氮材料由尾矿渣、硫铁矿、石灰石和生物炭按3:3:3:1的质量比混合得到。
4.根据权利要求1所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，所述生物陶粒经过以下步骤制得：S1：将厌氧消化池污泥晾干并粉碎；将植物秸秆晾干至含水量低于20％并粉碎；将无烟煤粉碎；S2：将S1得到的污泥粉末和植物秸秆粉末分别在质量分数为20～30％的氯化锌溶液中浸泡8～12h；S3：将S2处理后的污泥粉末和植物秸秆粉末与无烟煤粉末和聚乙二醇按15～20:3～5:3～5:4～8的质量比混合，并将混合物制成球，于250～300℃条件下预热10～20min后，以5～10℃/min速率升温至800～1000℃，烧制15～30min后自然冷却至室温，即得。
5.根据权利要求1所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，所述尾矿渣为非金属尾矿矿渣。
6.根据权利要求5所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，所述非金属尾矿为滑石尾矿、硅藻土尾矿、膨润土尾矿和云母尾矿中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于：所述吸附料中各组分的粒径不超过5cm。
8.根据权利要求1所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，所述厌氧消化池污泥菌液经过以下步骤制得：S1：取污水处理厂厌氧消化池的污泥，置于硫细菌培养基中密封避光厌氧培养，得到硫细菌密度不低于1×105cfu/mL的功能菌菌液；S2：取S1获得的功能菌菌液加入硫细菌培养基中进行密封避光厌氧培养，并重复多次至硫细菌干重为2～4g/L，即得。
9.根据权利要求8所述的用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，其特征在于，厌氧消化池污泥菌液处理吸附料的方法包括以下步骤：采用间歇升流回流方式将菌液泵至吸附料孔隙中，对吸附料进行微生物驯化，驯化温度为15～25℃，至吸附料表面布满黄褐色生物膜。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，以解决对污水中硝态氮和总氮的去除率较低的技术问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种用于盾构式装置改造尾水湿地的填料，该填料由吸附料经厌氧消化池污泥菌液处理后得到；吸附料包括以下质量份的组分：
C-S-Fe偶联强化脱氮材料8～12份，镁砂3～7份，泥炭2～5份，石英砂2～5份，沸石1～3份和生物陶粒1～3份；C-S-Fe偶联强化脱氮材料由尾矿渣、硫铁矿、石灰石和生物炭按2～5:2～5:2～5:1～3的质量比混合得到。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，吸附料包括以下质量份的组分：C-S-Fe偶联强化脱氮材料10份，镁砂4份，泥炭3份，石英砂3份，沸石1份和生物陶粒1份。
进一步，C-S-Fe偶联强化脱氮材料由尾矿渣、硫铁矿、石灰石和生物炭按3:3:3:1的质量比混合得到。
进一步，生物陶粒经过以下步骤制得：
S1：将厌氧消化池污泥晾干并粉碎；将植物秸秆晾干至含水量低于20％并粉碎；将无烟煤粉碎；
S2：将S1得到的污泥粉末和植物秸秆粉末分别在质量分数为20～30％的氯化锌溶液中浸泡8～12h；
S3：将S2处理后的污泥粉末和植物秸秆粉末与无烟煤粉末和聚乙二醇按15～20:3～5:3～5:4～8的质量比混合，并将混合物制成球，于250～300℃条件下预热10～20min后，以5～10℃/min速率升温至800～1000℃，烧制15～30min后自然冷却至室温，即得。
进一步，尾矿渣为非金属尾矿矿渣。
进一步，非金属尾矿为滑石尾矿、硅藻土尾矿、膨润土尾矿和云母尾矿中的至少一种。
进一步，吸附料中各组分的粒径不超过5cm。
进一步，厌氧消化池污泥菌液经过以下步骤制得：
S1：取污水处理厂厌氧消化池的污泥，置于硫细菌培养基中密封避光厌氧培养，得到硫细菌密度不低于1×105cfu/mL的功能菌菌液；
S2：取S1获得的功能菌菌液加入硫细菌培养基中进行密封避光厌氧培养，并重复多次至硫细菌干重为2～4g/L，即得。
进一步，厌氧消化池污泥菌液处理吸附料的方法包括以下步骤：
采用间歇升流回流方式将菌液泵至吸附料孔隙中，对吸附料进行微生物驯化，驯化温度为15～25℃，至吸附料表面布满黄褐色生物膜。
本发明的有益效果是：
1、本申请的填料中添加有C-S-Fe偶联强化脱氮材料，该C-S-Fe偶联强化脱氮材料采用不同的脱氮功能材料进行复配，不仅可以为潜流湿地微生物提供充足营养物质，强化微生物脱除总氮作用；而且在强化微生物脱氮作用的同时，还能通过化学吸附与络合作用，进一步除去尾水中的总磷。
2、本申请的填料中还添加有镁砂、泥炭、石英砂、沸石和生物陶粒，这些组分均具有优良的比表面积，可以对尾水中的杂质进行吸附；而且，其中的泥炭、生物陶粒等表面还具有活性基团，可以吸附络合尾水中的磷，进一步降低尾水中磷的含量。
3、本申请在吸附料的表面黏附有硫细菌等微生物所形成的生物膜，这些微生物可以充分利用硫化合物作为电子供体进行反硝化脱氮，降低尾水中的总氮含量；而硫铁矿中的铁离子可以吸附磷酸盐生成络合物，生物膜中的嗜磷菌充分嗜磷，进一步脱除尾水中的总磷。
4、本申请中的填料具有较优的强度，通过盾构式装置改造替换后，不会造成尾水湿地床体失稳。
（发明人：黄钰铃;彭梦文;肖化振;李欢;蒋艳;莫晶;曹天正;成浩科;孙庆怡;侯远航）