本發(fā)明屬于人工濕地，具體地涉及一種人工濕地生物膜復(fù)合填料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、人工濕地生物膜復(fù)合填料技術(shù)起源于污水處理技術(shù)的發(fā)展需求。隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和污水治理標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的污水處理方法已難以滿足高效、低耗、環(huán)保的要求。因此，生物膜復(fù)合填料技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過模擬自然生態(tài)環(huán)境中的生物膜結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化污水處理過程中的生物降解作用。該技術(shù)經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，已經(jīng)成為一種高效、穩(wěn)定的污水處理技術(shù)。

2、重金屬是污水中常見的有毒物質(zhì)，現(xiàn)有的人工濕地生物膜填料在處理含有重金屬的污水時(shí)，無法有效去除或吸附這些重金屬，另外，現(xiàn)有的人工濕地填料不能針對酸性污水進(jìn)行有效處理，且現(xiàn)有的高性能的填料材料成本較高，限制了其在人工濕地生物膜技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。因此，如何克服上述存在的技術(shù)問題和缺陷成為重點(diǎn)需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種人工濕地生物膜復(fù)合填料及制備方法，該填料可對含有重金屬的污水進(jìn)行有效去除或吸附，同時(shí)，可通過改變含量對酸性污水進(jìn)行有效處理，且可顯著降低填料成本，使高性能填料得以推廣。

2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種人工濕地生物膜復(fù)合填料，所述生物膜復(fù)合填料由鋼渣、活性炭、活性污泥、聚丙烯酰胺、磷酸二氫鉀、膨潤土和水按下述重量百分比組成，所述鋼渣含量為22-26％；所述活性炭含量為16-19％；所述活性污泥含量為10-15％；所述聚丙烯酰胺含量為1-5％；所述磷酸二氫鉀含量為1-3％；所述膨潤土含量為15-22％；所述水含量為余量。

4、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述鋼渣為電爐還原鋼渣，該鋼渣的成分包括氧化鈣20％-40％、二氧化硅15％-20％、氧化鋁5％-15％、氧化鎂2％-15％、氧化鐵10％-30％、氧化錳0.1-1％、五氧化二磷0.1％-1％、氧化鈉0.1％-1％、氧化鉀0.1％-1％。

5、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述鋼渣為轉(zhuǎn)爐鋼渣，該鋼渣的成分包括氧化鈣30％-40％、二氧化硅10％-25％、氧化鋁5％-15％、氧化鎂2％-10％、氧化鐵10％-25％、氧化錳0.1-1％、五氧化二磷0.5％-2％、氧化鈉0.5％-1.5％、氧化鉀0.5％-1.5％。

6、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述鋼渣為平爐初期鋼渣，該鋼渣的成分包括氧化鈣40％-50％、二氧化硅10％-15％、氧化鋁1％-5％、氧化鎂5％-15％、氧化鐵5％-15％、氧化錳0.1-1％、五氧化二磷0.5％-2％、氧化鈉0.1％-0.5％、氧化鉀0.1％-0.5％。

7、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述生物膜復(fù)合填料由鋼渣、活性炭、活性污泥、聚丙烯酰胺、磷酸二氫鉀、膨潤土和水按下述重量百分比組成，所述鋼渣含量為22％；所述活性炭含量為16％；所述活性污泥含量為12％；所述聚丙烯酰胺含量為3％；所述磷酸二氫鉀含量為2％；所述膨潤土含量為18％；所述水含量為余量。

8、其中，所述鋼渣的成分包括氧化鈣38％、二氧化硅12％、氧化鋁13％、氧化鎂15％、氧化鐵18％、氧化錳1％、五氧化二磷1％、氧化鈉1％、氧化鉀1％。

9、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述生物膜復(fù)合填料由鋼渣、活性炭、活性污泥、聚丙烯酰胺、磷酸二氫鉀、膨潤土和水按下述重量百分比組成，所述鋼渣含量為24％；所述活性炭含量為19％；所述活性污泥含量為12％；所述聚丙烯酰胺含量為3％；所述磷酸二氫鉀含量為2％；所述膨潤土含量為22％；所述水含量為余量。

10、其中，所述鋼渣的成分包括氧化鈣40％、二氧化硅18％、氧化鋁10％、氧化鎂10％、氧化鐵17％、氧化錳1％、五氧化二磷1.5％、氧化鈉1.5％、氧化鉀1％。

11、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述生物膜復(fù)合填料由鋼渣、活性炭、活性污泥、聚丙烯酰胺、磷酸二氫鉀、膨潤土和水按下述重量百分比組成，所述鋼渣含量為26％；所述活性炭含量為17％；所述活性污泥含量為14％；所述聚丙烯酰胺含量為2％；所述磷酸二氫鉀含量為3％；所述膨潤土含量為20％；所述水含量為余量。

12、其中，所述鋼渣的成分包括氧化鈣34％、二氧化硅14％、氧化鋁15％、氧化鎂10％、氧化鐵22％、氧化錳1％、五氧化二磷2％、氧化鈉1％、氧化鉀1％。

13、優(yōu)選的，在上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料中，所述鋼渣可以通過改性劑進(jìn)行改性，所述改性劑為稀硫酸，所述改性劑的添加量為鋼渣添加總質(zhì)量的10％-30％。

14、本發(fā)明還公開一種上述的人工濕地生物膜復(fù)合填料的制備方法，其制備方法包括：

15、步驟一：原料破碎，對鋼渣、活性炭、膨潤土進(jìn)行破碎，其中所述鋼渣的破碎粒度為0.2mm-0.3mm，所述活性炭破碎粒度為0.2mm-0.4mm，所述膨潤土破碎粒度為100目-150目。

16、步驟二：鋼渣預(yù)處理，將破碎后的鋼渣進(jìn)行浸泡，浸泡時(shí)間90min-120min，浸泡后根據(jù)添加鋼渣的總質(zhì)量添加稀硫酸和水對鋼渣進(jìn)行初步中和，初步中和后將鋼渣與稀硫酸通過壓濾機(jī)進(jìn)行分離。

17、根據(jù)分離后鋼渣的ph值，再次加入適量的稀硫酸進(jìn)行二次中和，中和過程中檢測鋼渣ph值，直至鋼渣ph值至8-9后，對鋼渣進(jìn)行清洗，清洗后進(jìn)行干燥處理，完成鋼渣預(yù)處理。

18、所述稀硫酸的濃度為15％-20％。

19、步驟三：混合攪拌，將改性后的鋼渣、活性炭、活性污泥、聚丙烯酰胺、磷酸二氫鉀、膨潤土按比例加入攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合同時(shí)多次勻量向攪拌機(jī)內(nèi)加水，混合時(shí)長為30min-45min，直至使原料混合至粘結(jié)可成型狀，即完成混合。

20、步驟四：壓制成型，對混合均勻后的復(fù)合材料進(jìn)行壓制，壓制為15mm-20mm的球狀。

21、步驟五：熱風(fēng)烘干，將壓制成型的復(fù)合填料送入烘干機(jī)，烘干溫度為從室溫開始，經(jīng)15min-30min升高至40℃-50℃，溫度升至50℃后經(jīng)10min-15min升至75℃-85℃，溫度升至75℃-85℃后進(jìn)行120min-150min烘干，經(jīng)75℃-85℃烘干后經(jīng)40min-60min恢復(fù)至室溫，完成熱風(fēng)烘干。

22、步驟六：分裝儲(chǔ)放，將完成烘干并恢復(fù)室溫的復(fù)合填料進(jìn)行分裝儲(chǔ)放。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的人工濕地生物膜復(fù)合填料至少具有以下有益效果：

24、1.本發(fā)明采用各種含量的鋼渣作為生物膜復(fù)合填料的原料，使制備的復(fù)合填料針對含重金屬的污水進(jìn)行有效去除或吸附，鋼渣中的礦物質(zhì)成分可以與重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，從而有效地去除或吸附污水中的重金屬，具有較高的實(shí)用性，且能夠適應(yīng)不同的污染物類型和濃度，具有較強(qiáng)的普適性；同時(shí)，鋼渣具有良好的物理結(jié)構(gòu)，可以為微生物提供附著生長的載體，富含礦物質(zhì)和微量元素，為微生物的生長提供必要的營養(yǎng)，保證微生物的生長環(huán)境穩(wěn)定。

25、2.本發(fā)明的鋼渣來源豐富且成本較低，通過對鋼渣進(jìn)行改性，采用改性鋼渣作為原料制備生物膜復(fù)合填料，處理污水性能較高，對含有重金屬的污水進(jìn)行針對性處理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢物的資源化利用，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，還可顯著降低污水處理、填料生產(chǎn)成本，具有較高的可推廣性。

26、3.本發(fā)明通過使用堿性鋼渣制備復(fù)合填料，堿性鋼渣的多孔結(jié)構(gòu)和高比表面積提供了更多的反應(yīng)位點(diǎn)，能夠更快地處理污水中的酸性物質(zhì)，使其在對酸性污水的處理更為高效，針對性處理為后續(xù)的生物處理或其他化學(xué)處理工藝創(chuàng)造更有利的條件；同時(shí)，利用鋼渣本身的堿性，減少對外部中和藥劑的依賴，不僅可以降低污水處理成本，還有助于減少化學(xué)藥劑的使用，從而減輕對環(huán)境的影響。