一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料及其制备方法与应用。该合成填料的主要成分为泥页岩、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥等。具有较好的生物亲和性、原料来源广泛、成本低等优点。农业废弃物可为微生物生长提供碳源，促进了微生物生长。本发明专利技术制备的脱氮除磷合成填料具有较高的比表面积和孔隙度，有利于对氮磷等污染物的吸附；填料可以进行多次重生成并且填料的吸附能力不会明显下降，这一特性有利于节约水处理成本，减少废弃物产生。本发明专利技术的基于泥页岩的脱氮除磷合成填料兼具去除NO

Nitrogen and phosphorus removing synthetic filler based on shale and agricultural waste, preparation method and application thereof

The invention discloses a nitrogen and phosphorus removal synthetic filler based on shale and agricultural waste, and a preparation method and an application thereof. The main components of the synthetic packing are shale, agricultural waste, calcium oxide, calcium sulfate, silica, cement and so on. It has the advantages of good biological compatibility, wide source of raw materials and low cost. Agricultural waste can provide carbon source for microbial growth and promote microbial growth. The preparation method of the nitrogen and phosphorus removal in synthetic filler has high specific surface area and porosity, is conducive to the adsorption of nitrogen and phosphorus and other pollutants; filler can be repeated heavy generation and filler adsorption capacity will not decrease obviously, this characteristic is conducive to saving water treatment costs, reduce waste. The synthetic nitrogen and phosphorus removal filler based on shale of the invention has both NO removal

【技术实现步骤摘要】
一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料及其制备方法与应用
本专利技术属于环境保护领域，具体涉及一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料及其制备方法、再生方法与在水处理领域中的应用。
技术介绍
近年来，随着人们环保意识的不断提高，生活污水处理日益受到人们的关注。由于农村地域广，生活污水分布不集中，收集困难等特点，现有的大型污水处理工艺，例如A/O池等难以在农村地区推广应用。生物滤池技术因其维护简单、运行成本低、耐冲击负荷能力强等特点被学者和工程人员普遍认为是解决农村生活污水问题的有效方法，然而，目前生物滤池技术中所涉及的生物填料成本往往较高，水处理效果、尤其对氮磷的去除效果不够理想。近几年，国内一些学者开发出一系列脱氮除磷填料，例如中国专利201610036142.2中公布了一种脱氮除磷陶粒填料，通过包衣将玉米淀粉密封于陶粒中；中国专利201410048193.8中公布了一种脱氮除磷的填料，利用活性炭、沸石粉等包裹空心浮球。但是现阶段开发的填料在物理化学性能及生物膜附着能力等方面仍然存在不足之处，它们或结构性质较差(例如密度较大或孔隙度低)，或脱氮除磷效果仍不够理想，或制备工艺复杂成本昂贵。此外，脱氮除磷填料相关方面的研究探索对于同时提高填料本身吸附能力、微生物挂膜能力以及使用后填料的重生成能力等填料的综合能力方面的研究和创新较少关注。因此，进一步研制新型脱氮除磷填料，在全面提高污水处理效果的同时降低水处理成本，在污水处理，尤其农村生活污水处理领域仍然具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料。该合成填料有机结合了物理吸附、化学吸附、微生物降解过程，从而达到高效去除NO3-、TN、TP等多种污染物质的目的，适用于生活污水处理，而填料本身又可进行多次重生成，降低污水处理成本，减少废弃物的产生。本专利技术的另一目的在于提供上述基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的制备方法。本专利技术的其三目的在于提供上述基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的重生成方法。本专利技术的其四目的在于提供上述基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其主要成分为：泥页岩、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥等。进一步的，以泥页岩合成沸石、二氧化硅、氧化钙为骨料，以水泥为粘结剂，以硫酸钙为凝固调节剂，以铝粉膏作为发泡剂，以硅酮酰胺作为稳泡剂，以农业废弃物等作为微生物的碳源。具体的，主要成分包括原料组和发泡剂溶液两部分。原料组：泥页岩合成沸石、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥；发泡剂溶液：铝粉膏、硅酮酰胺、水；所述的泥页岩合成沸石、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥的质量比为4～10:1:2～4:2～4:2～4:5～8，优选为10:1:3:3:3:8；所述的铝粉膏、硅酮酰胺、水的质量比为1～4:1～4:100，优选为3:3:100；所述的原料组与发泡剂溶液的质量比为1.5～2.5:1，优选为2:1；所述的泥页岩合成沸石是以泥页岩为原料，经过球磨、碱洗等过程制备。所述的农业废弃物为松树皮、秸秆、甘蔗渣、花生壳和稻壳等中的至少一种；所述的农业废弃物需进行粉碎，过筛；所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的制备方法，包括如下步骤：步骤(a)：制备合成沸石将泥页岩研磨，过筛，得到泥页岩粉；将泥页岩粉与2～5mol/L的NaOH溶液按质量比1:10～1:20混合，搅拌10～14h后离心分离，得到沉淀物；然后用质量比为1:10～1:25的去离子水混合搅拌0.5～2h后离心分离，重复该操作3～5次，即得到泥页岩合成沸石。步骤(b)：制备合成填料原料取农业废弃物粉碎，过筛，得到农业废弃物粉；将泥页岩合成沸石、农业废弃物粉、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥按质量比4～10:1:2～4:2～4:2～4:5～8混合均匀获得原料组；将铝粉膏、硅酮酰胺、水以1～4:1～4:100的质量比混合，进行4～10min超声处理，然后搅拌均匀，得到发泡剂溶液；将原料组和发泡剂溶液以质量比1.5～2.5:1混匀，静置2～10min，得到原料；步骤(c)：成型和养护将原料挤压成直径为0.5～3cm的球形，先置于温度为50～70℃、相对湿度为90％～100％的条件下预处理1～3h，随后在温度为40～50℃、相对湿度为60％～90％的条件下养护24～72h，即可得到脱氮除磷合成填料胚体；将脱氮除磷合成填料胚体置于去离子水中，以150～300r/min的转速振荡0.5～2h得到基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料。步骤(a)和步骤(b)中所述的过筛为过100目标准筛。本专利技术制备的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的重生成方法，包括如下步骤：将吸附氮磷饱和后的脱氮除磷合成填料与3～5mol/L氯化钠溶液以质量比为1:3～1:10混合搅拌0.5～2h；然后以质量比为1:10～1:25的去离子水混合搅拌0.5～1h，重复该操作3～5次，即可完成脱氮除磷合成填料的重生成(再生)。达到多次使用，降低处理成本，减少废弃物的产生。所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料在水处理领域中的应用，不仅可以同步高效脱氮除磷，同时还可以作为微生物载体，为微生物活动提供场所和碳源。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：(1)泥页岩属于泥岩和页岩之间的过渡岩石类型，是以粘土矿物为主的固结程度较高的沉积岩，其本身的粘土特性有利于微生物附着，同时农业废弃物等又可以为附着的微生物生长提供碳源，两者特性相互配合有效促进了微生物的附着与生长。(2)本专利技术中所涉及的泥页岩、农业废弃物对不同的污染物质具有不同的吸附性能，共同发挥作用，从而达到同时去除多种污染物质的效果。(3)本专利技术所涉及的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料利用泥页岩、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥等为原料，在发泡剂的作用下制备而得。具有较好的生物亲和性、原料来源广泛、成本低等优点。(4)本专利技术中所涉及的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料可以进行多次重生成并且填料的吸附能力不会明显下降，这一特性有利于节约水处理成本，减少废弃物产生。(5)本专利技术制备的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料具有较高的比表面积和孔隙度，有利于对氮磷等污染物的吸附；(6)本专利技术所涉及的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料具有较高的吸附能力兼具去除NO3-、TN、TP等多种污染物质的能力，同时实现了“以废治废”，尤其适用于生活污水的处理，具有广阔的应用前景和推广价值。附图说明图1是基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的制备过程及其实物图。图2是基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料对NO3-、PO43-的吸附过程。图3是不同NO3-、PO43-浓度下基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的吸附能力。图4是重生成后的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的吸附能力。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的制备以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其特征在于以泥页岩合成沸石、二氧化硅、氧化钙为骨料，以水泥为粘结剂，以硫酸钙为凝固调节剂，以铝粉膏作为发泡剂，以硅酮酰胺作为稳泡剂，以农业废弃物作为微生物的碳源。

【技术特征摘要】
1.一种基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其特征在于以泥页岩合成沸石、二氧化硅、氧化钙为骨料，以水泥为粘结剂，以硫酸钙为凝固调节剂，以铝粉膏作为发泡剂，以硅酮酰胺作为稳泡剂，以农业废弃物作为微生物的碳源。2.根据权利要求1所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其特征在于：具体的，包括原料组和发泡剂溶液；原料组：泥页岩合成沸石、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥；发泡剂溶液：铝粉膏、硅酮酰胺、水。3.根据权利要求2所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其特征在于：所述的泥页岩合成沸石、农业废弃物、氧化钙、硫酸钙、二氧化硅、水泥的质量比为4～10:1:2～4:2～4:2～4:5～8；所述的铝粉膏、硅酮酰胺、水的质量比为1～4:1～4:100；所述的原料组与发泡剂溶液的质量比为1.5～2.5:1。4.根据权利要求1～3任一项所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其特征在于：所述的泥页岩合成沸石是以泥页岩为原料，经过球磨、碱洗过程制备。5.根据权利要求1～3任一项所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料，其特征在于：所述的农业废弃物为松树皮、秸秆、甘蔗渣、花生壳和稻壳中的至少一种。6.权利要求1～5任一项所述的基于泥页岩和农业废弃物的脱氮除磷合成填料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(a)：制备合成沸石将泥页岩研磨，过筛，得到泥页岩粉；将泥页岩粉与2～5mol/L的NaOH溶液按质量比1:10～1:20混合，搅拌10～14h后离心分离，得到沉淀物；然后用质量比为1:10～1:25的去离子水混合搅拌0.5～2h后离心分离，重复该操作3～5次，即得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，李永涛，张振，张玉龙，王进进，徐会娟，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44