一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用，属于环境功能材料和污水处理领域。本发明专利技术通过将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向得到的干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。本发明专利技术的轻质缓释脱氮除磷材料具有比表面积高、密度可控、反应活性高、易于微生物挂膜、缓释电子供体脱氮与铁离子除磷等特点，可以作为污水处理流化床、固定床的填料；人工湿地填料；受污染水体的原位与异位净化材料，对水中的污染物尤其是总氮和总磷有良好的净化效果。

A Lightweight Sustained Release Nitrogen and Phosphorus Removal Material and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用
本专利技术属于环境功能材料和污水处理领域，更具体地说，涉及一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，导致水体污染越来越严重。为了控制水污染，国家投入巨资进行污水处理设施建设。目前污水处理方法大致可分为物理法、生物法和化学法三种，其中生物方法的相对成本最低，应用最为广泛。随着对处理方法研究的不断深入，一些分布广泛但尚未得到合理利用的矿物质也应用到了污水生物处理方法中。如近几年越来越多的研究结果证实了硫铁矿等在污水生物处理方面的作用。氮和磷是导致水体富营养化的主要元素，是污水处理的重点之一。相比于异养反硝化等技术，硫自养反硝化是一种低耗和高效的水中营养物去除技术，近年来受到广泛关注。硫铁矿作为自养反硝化的硫源，可以充当生物反应器的填料。传统的自养反硝化反应器利用粒状硫铁矿为填料，填料密度较大，只能用于固定床反应器，而无法用于速率更高的流化床；此外，粉状硫铁矿比粒状硫铁矿具有更大的比表面积、更高的反应速率，却因粒径太小而不适合利用。经检索，中国专利申请号为201610252157.2，申请日为2016年4月21日的专利技术专利申请公开了一种水质净化材料及其制备、使用方法，其原料包括普通硅酸盐水泥70-80份、粉煤灰15-25份、自然沸石滤料5-15份；该专利技术采用自然沸石滤料掺杂泡沫混凝土作为水质净化材料，净化效果好，可吸附除去水中的磷和铅以及六价铬等元素。但该专利技术材料只能进行物理吸附，无法通过生物处理去除水中硝酸根、释放铁离子除磷，不能对水体富营养化进行有效治理。中国专利申请号为201510424469.2，申请日为2015年7月17日的专利技术专利申请公开了一种脱氮除磷分层生物滤池，该滤池主体内设有沸石填料层、火山岩填料层以及多孔轻质填料层，所述多孔轻质填料的制备方法为：将砂、云南红土、水泥、生石灰、石膏、铝粉、水混合后，利用蒸汽加压产泡的方法对云南红土进行固定化处理，制成孔隙性材料；该专利技术采用分层滤池的结构，克服了传统滤池易堵塞的缺点，保障生物滤池长期稳定运行，并且滤料层采用了三种高效填料搭配，强化了该系统的处理效果。但该专利技术需要沸石、火山岩与自制多孔轻质填料相互配合，才能达到较好脱氮、除磷效果，而且填料本身不能作为微生物的电子供体反硝化脱氮。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有硫铁矿自养反硝化技术中传统硫铁矿填料密度大，作为生物滤池填料时重量过大无法用于流化床反应器；硫铁矿粉料粒径小时虽然脱氮除磷速率较高，但是作为生物滤池填料时易造成堵塞等问题，本专利技术提供一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用。本专利技术通过将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，制成干粉砂浆；向得到的干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。本专利技术的轻质缓释脱氮除磷材料具有比表面积高、密度可控、反应活性高、易于微生物挂膜、缓释电子供体脱氮与铁离子除磷、不易造成堵塞等特点，可用于去除污水中的氮、磷污染物。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，包括将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向所述干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。优选地，所述干粉砂浆中的水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂的质量百分数分别为：水泥20％-65％，硫铁矿30％-75％，发泡剂0.1％-5％，稳泡剂0.01％-5％。优选地，将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合的过程中持续进行搅拌，搅拌的速度为30-200r/min，搅拌的时间为20-60s。优选地，所加入的水的质量为干粉砂浆质量的30％-70％。优选地，向所述干粉砂浆中加入水进行搅拌，搅拌的速度为100-600r/min，搅拌的时间为30-300s。优选地，所述硫铁矿包括黄铁矿或磁黄铁矿，其粒径小于0.45毫米。优选地，所述发泡剂包括化学发泡剂、物理发泡剂或表面活性剂，其中所述化学发泡剂包括过碳酸钠、双氧水中的一种或两种，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、动物角质蛋白中的一种或两种。优选地，所述稳泡剂包括脂肪族类稳泡剂、表面活性剂类稳泡剂、大分子类稳泡剂中的一种或多种。本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料，采用上述的轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法制备得到，其中所述轻质缓释材料的密度为0.6-2g/cm3。本专利技术的一种采用轻质缓释脱氮除磷材料对污水进行脱氮除磷处理的方法，包括使用上述的轻质缓释脱氮除磷材料作为污水处理固定床或流化床的填料、人工湿地填料、受污染水体原位与异位修复材料，去除水中的氮、磷污染物。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，通过将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向所述干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料，相比于传统硫自养反硝化硫铁矿填料和硫铁矿粉料，该轻质缓释材料具有比表面积高、密度可控、反应活性高、易于微生物挂膜、缓释电子供体脱氮与铁离子除磷、不易造成堵塞等优点，扩大了硫铁矿资源的利用领域，为污水脱氮除磷提供新的方法；(2)本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料，其密度可控制在0.6-2g/cm3范围内，适用于污水处理流化床和固定床反应器的填料，拥有较高的反应速率；也可用于人工湿地填料以及受污染水体的原位与异位净化材料，对水中的污染物尤其是总氮和总磷有良好的净化效果；(3)本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料，在曝气的条件下，可以同时进行好氧和厌氧生物反应，实现对水中COD、氨氮、硝氮、磷等污染物的同步去除，其原理为材料本身的吸附性能，可以去除水中磷、氨氮、重金属；材料的多孔性质使微生物容易附着形成生物膜，表面的好氧菌可以通过生物氧化去除水中COD和氨氮；内部的脱氮硫杆菌在缺氧条件下以硫铁矿作为电子供体，进行反硝化作用，去除水中的硝氮；在上述好氧和缺氧生物反应过程中，材料中的铁释放出来，可以通过混凝沉淀作用去除水中磷、重金属离子；(4)本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料，其制备方法简单，适用于批量生产与应用。附图说明图1为本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料的实物照片；图2为本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料的脱氮除磷效果图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。下文对本专利技术的示例性实施例的详细描述参考了附图，尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本专利技术，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下对本专利技术作各种改变。下文对本专利技术的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本专利技术的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本专利技术的特点和特征的描述，以提出执行本专利技术的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本专利技术。因此，本专利技术的范围仅由所附权利要求来限定。本专利技术的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，包括将以质量百分数计20％-65％的水泥、30％-75％的硫铁矿、0.1％-5％的发泡剂、0.01％-5％的稳泡剂混合，在混合的过程中持续进行搅拌，搅拌的速度为30-200r/min，搅拌的时间为20-60s，得到均匀的干粉砂浆；向所述干粉砂浆中加入水，所加入的水的质量为干粉砂浆质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，其特征在于包括将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向所述干粉砂浆中加入水、搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。

【技术特征摘要】
1.一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，其特征在于包括将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向所述干粉砂浆中加入水、搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。2.根据权利要求1所述的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，其特征在于所述干粉砂浆中的水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂的质量百分数分别为：水泥20％-65％，硫铁矿30％-75％，发泡剂0.1％-5％，稳泡剂0.01％-5％。3.根据权利要求1所述的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，其特征在于将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合的过程中持续进行搅拌，搅拌的速度为30-200r/min，搅拌的时间为20-60s。4.根据权利要求1所述的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，其特征在于所加入的水的质量为干粉砂浆质量的30％-70％。5.根据权利要求1所述的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，其特征在于向所述干粉砂浆中加入水进行搅拌，搅拌的速度为100-600r/min，搅拌的时间为30-300s。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿华，罗黎煜，关梦莎，王卫，葛志斌，周立松，沈思文，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32