改性贻贝壳填料曝气生物滤池处理污水的应用制造技术

本发明专利技术提出了一种改性贻贝壳填料的制备方法，包括以下步骤：S1.磁性纳米粒子的制备；S2.贻贝壳的前处理：将贻贝壳清洗干净，烘干，氮气保护高温碳化，研细，备用；S3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到水中，升温后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应，加入贻贝壳粉，继续反应，降至室温，产物用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；S4.改性贻贝壳填料的制备：将磁性贻贝壳加入水中，均匀搅拌，加入有机酸，反应后，将产物用水和乙醇洗涤三次，磁性分离，干燥，研细，制得改性贻贝壳填料。本发明专利技术改性贻贝壳填料在曝气生物滤池对于污水有较好的净化性能，改性条件简单、操作方便，有较强的可操作性。

Application of modified mussel shell packing biological aerated filter in wastewater treatment

【技术实现步骤摘要】
改性贻贝壳填料曝气生物滤池处理污水的应用
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及改性贻贝壳填料及其制备方法和曝气生物滤池处理污水的应用。
技术介绍
随着科技发展，工业和生活用水量日趋增加，而水资源却是有限的，所以污水回收利用就是极为必要的过程，一定程度上可以缓解用水压力。在污水处理领域中，除了传统的物理法，包括吸附法，气浮分离法，电磁效应法等，还有物理化学法以及化学氧化法等。但是采用上述方式不能达到良好的效果，因此为了提高水处理质量，生物膜法被迅速发展起来，其主要原理是通过微生物附着在载体表面生长而形成膜状，污水流经载体表面和生物膜接触过程中，污水中的有机污染物即被微生物吸附、稳定和氧化，最终转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，使污水得到净化。生物膜法目前多用于污水中的二级生物处理，而在生物膜法处理工艺中，生物滤池是最具有代表性的结构形式，根据生物滤池在运行中是否需要供氧，生物滤池又可分为厌氧生物滤池和好氧生物滤池，厌氧生物滤池的优点有：有机物去除效率高，出水悬浮物SS较低，运行稳定，管理简便，厌氧生物滤池存在的主要问题是进水分配不易均匀，滤料易堵塞。在好氧生物滤池中，根据滤池池型结构和供氧方式以及是否具有反冲洗系统，好氧生物滤池又称普通生物滤池，普通生物滤池优点为生化需氧量(BOD)去除率高。曝气生物滤池(Biologicalaeratedfilter，BAF)是以填料为生物膜载体，通过生物降解、吸附等功能处理污水的新型技术。填料不仅决定了BAF工艺初期建设和成本，而且还是影响BAF处理效果的关键因素。熊小京等通过静态试验发现，贝壳在酸性条件下，可通过化学作用将水中的磷除去。余俊洁将贝壳作为水解酸化单元的填料，通过产酸作用将贝壳中钙离子溶出，达到去除污水中磷的目的。水解酸化作为预处理工艺，与其他工艺组合可以降低处理成本，提高处理效率。现已有很多关于该方面的研究，如用水解酸化与悬浮滤料BAF一体化装置处理生活污水、用水解酸化集成D-A2O处理校园生活污水以及用水解酸化与生物接触氧化工艺处理城镇生活污水，均获得了良好的处理效果。目前，有关应用改性贻贝壳作曝气生物滤池填料处理生活污水的研究鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种改性贻贝壳填料及其制备方法和曝气生物滤池处理污水的应用，其目的在于，提供一种改性贻贝壳填料及其制备方法和曝气生物滤池处理污水的应用，通过将磁化后的贻贝壳粉经过有机酸的表面处理后，贝壳的Ca2+溶出，同时有机酸残留在改性贻贝壳填料表面，易滋生厌氧细菌，经过曝气装置进入污水中，高效去除污水中的总磷，消耗污水中的COD以及氨氮废物，起到净化污水的作用。本专利技术提供一种改性贻贝壳填料的制备方法，包括以下步骤：S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将六水氯化铁和四水氯化亚铁，升温到反应温度后滴加氨水，氮气保护下恒温反应2-5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；S3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应3-6h，加入贻贝壳粉，继续反应2-3h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；S4.改性贻贝壳填料的制备：将磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌20-30min，加入有机酸，室温搅拌反应6-12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥6-9h，研细，制得改性贻贝壳填料。作为本专利技术进一步的改进，步骤S1中所述反应温度为50-60℃，所述六水氯化铁和四水氯化亚铁的质量比为1：(2-3)；所述氨水的质量分数为20-24％；所述六水氯化铁和氨水的质量体积比为1：(10-30)。作为本专利技术进一步的改进，步骤S3中所述磁性纳米粒子、硅烷偶联剂和贻贝壳粉的质量比为2:(0.01-0.03)：10；所述氨水的质量分数为20-24％；磁性纳米粒子和氨水的质量体积比为1：(10-20)。作为本专利技术进一步的改进，步骤S4中所述有机酸选自柠檬酸、乙酸、苹果酸、甲酸、丙二酸、硬脂酸、琥珀酸、酒石酸和抗坏血酸中的一种或几种；所述磁性贻贝壳和有机酸的质量比为10：(2-5)。作为本专利技术进一步的改进，所述硅烷偶联剂为环氧烃基类硅烷偶联剂，选自KH560、KH791和南大-73中的一种或几种混合。本专利技术进一步保护一种上述的制备方法制得的改性贻贝壳填料。本专利技术进一步保护一种上述改性贻贝壳填料在曝气生物滤池处理污水中的应用。作为本专利技术进一步的改进，水从进水箱进入到滤池底部，气水自下而上同向，处理后的水从顶流出，反应器启动时加一定量的活性污泥作泥种，当污泥沉降比达到30％时，加入改性贻贝壳填料所述水力停留时间为8h，曝气量为0.2-0.4L/min。作为本专利技术进一步的改进，所述磁性纳米粒子的制备方法为：在氮气氛中将六水合氯化钴溶于书中，后滴加氨水，氮气保护下，缓慢加入硼氢化钠，反应1-2h，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用。作为本专利技术进一步的改进，所述六水合氯化钴和硼氢化钠的质量比为(70-100)：1；所述氨水的质量分数为20-24％；所述六水合氯化钴和氨水的质量比为1：(10-20)。本专利技术具有如下有益效果：本申请将碳化后的贻贝壳通过将磁性纳米粒子和经高温碳化后的贻贝壳粉通过硅烷偶联剂连接，制得的贻贝壳粉具有磁性，便于磁性分离，避免了染料去除后对于吸附剂进行过滤、离心等复杂步骤，简化操作；贝壳的CaCO3成分在酸性环境中逐渐被溶解，并释放出Ca2+，这些Ca2+在一定条件下能够与PO43-结合形成磷酸钙沉淀，本专利技术将磁化后的贻贝壳粉经过有机酸的表面处理后，贝壳的Ca2+溶出，同时有机酸残留在改性贻贝壳填料表面，易滋生厌氧细菌，经过曝气装置进入污水中，高效去除污水中的总磷，消耗污水中的COD以及氨氮废物，起到净化污水的作用；本专利技术采用环氧烃基类硅烷偶联剂对贻贝壳粉改性，由于贻贝壳粉中碳酸钙上含有较多的羧基，具有高效偶联的作用，进一步提高的偶联效率，降低了偶联剂的使用量；本专利技术改性贻贝壳填料在曝气生物滤池处理污水对于污水有较好的净化性能，改性条件简单、操作方便，有较强的可操作性。利用废弃贻贝外壳作为原料，具有良好的环境效益并可产生较好的经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例4、5和实施例8、9中对总磷、COD和氨氮的吸附率的检测对比图；图2为本专利技术实施例4、5和实施例8、9中吸附剂的去除率的检测对比图；图3为本专利技术实施例3和对比例1、2、3对总磷、COD和氨氮的吸附率的检测对比图；图4为本专利技术实施例3和对比例1、2、3中吸附剂的去除率的检测对比图；图5为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性贻贝壳填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将六水氯化铁和四水氯化亚铁，升温到反应温度后滴加氨水，氮气保护下恒温反应2-5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；/nS2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；/nS3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应3-6h，加入贻贝壳粉，继续反应2-3h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；/nS4.改性贻贝壳填料的制备：将磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌20-30min，加入有机酸，室温搅拌反应6-12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥6-9h，研细，制得改性贻贝壳填料。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性贻贝壳填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.磁性纳米粒子的制备：在氮气氛中将六水氯化铁和四水氯化亚铁，升温到反应温度后滴加氨水，氮气保护下恒温反应2-5h，降至室温，将合成的磁性纳米粒子用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S2.贻贝壳的前处理：将养殖场带回的贻贝壳清洗干净，除去剩余贝肉、足丝、表面青苔，在100℃下烘干，放入高温电阻炉内进行氮气保护高温碳化，每隔10min升温50℃，最高升至800℃，碳化30min后降温，研细，备用；
S3.磁性贻贝壳的制备：将磁性纳米粒子和氨水分别加入到去离子水中，升温至反应温度后滴加硅烷偶联剂，氮气保护恒温反应3-6h，加入贻贝壳粉，继续反应2-3h，降至室温，将合成的磁性贻贝壳用去离子水洗涤三次，磁铁分离，待用；
S4.改性贻贝壳填料的制备：将磁性贻贝壳加入到去离子水中，均匀搅拌20-30min，加入有机酸，室温搅拌反应6-12h，将产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，磁性分离，80℃干燥6-9h，研细，制得改性贻贝壳填料。


2.根据权利要求1所述一种改性贻贝壳填料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述反应温度为50-60℃，所述六水氯化铁和四水氯化亚铁的质量比为1：(2-3)；所述氨水的质量分数为20-24％；所述六水氯化铁和氨水的质量体积比为1：(10-30)。


3.根据权利要求1所述一种改性贻贝壳填料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述磁性纳米粒子、硅烷偶联剂和贻贝壳粉的质量比为2:(0.01-0.03)：10；所述氨水的质量分数为20-24％；磁性纳米粒子和氨水的质量体积比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梅，陈庆国，郝焱，刘雨薇，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33