一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂及方法技术

本发明专利技术涉及一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂及方法，由改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ混合而成，改性沸石Ⅰ是碱性条件下经氯化镧改性并焙烧的沸石；改性沸石Ⅱ为经氯化钠改性的沸石；改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ的投加质量比为K，K与污泥脱除水中氨氮浓度C

An adsorbent and method for simultaneous removal of ammonia nitrogen and phosphorus from water by sludge

【技术实现步骤摘要】
一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂及方法
本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂和方法。
技术介绍
在污水处理厂的污泥浓缩、消化脱水过程中，会产生处理水量为进水1％～3％的高浓度氮磷废水，氨氮含量一般可达50～500mg/L，磷含量约为5～60mg/L。一般来说，这部分污泥脱除水会排入污水处理前端与进水一起处理，但容易造成冲击载荷，严重时会影响污水处理厂的正常运行。若单独增加一级生物脱氮除磷工艺，则成本较高且稳定性差。因此，寻找经济高效的去除污泥脱除水中氮磷的方法和技术，在现阶段具有重要意义。CN108751529A提供了一种污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，包括步骤：1)收集含磷污水加入反应器，通过吹脱二氧化碳使PH达到7-9；2)自动加药装置往污水中加入氯化镁溶液，产生沉淀；3)磷酸铵镁结晶在曝气一体化装置上部的不锈钢板上，达到平衡后，取出不锈钢板并在外表面收集到磷酸铵镁结晶体。用该方法处理污泥脱除水虽然能实现磷的回收利用，但药品添加量不易控制，易造成二次污染，且由于需要外加要药品成本较高，不利于推广使用。沸石具有独特的选择吸附性，离子交换性等特性，适用于污泥脱除水中氨氮和磷的去除过程，沸石成本低，储量丰富且能够重复循环利用。污泥脱除水具有氮磷浓度高，体积小的特点，将其排入污水处理前端与进水一起处理会增加负荷，同时产生污染物重复去除的问题。因此可以利用改性沸石成本低，效率高且占地面积小的特点对污泥脱除水进行处理。专利CN108079940A提供了一种用于同步深度处理氮磷的改性沸石制备方法，该方法能够实现污水中氮磷的同步去除，但并不能很好的适用于污泥脱除水浓度多变，且氨氮浓度普遍高于磷浓度的特点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂和方法，解决了污泥滤液、污泥消化液回流造成的污染物二次去除的问题，降低了污水处理厂的成本。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，它由改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ混合而成。按上述方案，该污泥脱除水中氨氮的初始浓度范围优选为50～500mg/L，总磷的初始浓度范围优选5～60mg/L。污泥脱除水中氨氮、总磷浓度可以分别采用纳氏试剂分光光度法、钼锑抗分光光度法检测获得。按上述方案，改性沸石Ⅰ的投加量y与污泥脱除水中的总磷浓度的关系式如下：y＝0.1665x+0.5455(R2＝0.9779)，y的单位是g/L；x代表污泥脱除水中的总磷浓度，单位是mg/L。按上述方案，改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ的投加比例(以质量比来计)为K，K与污泥脱除水中氨氮浓度C氨氮(C氨氮的单位是mg/L)的关系式如下：当0mg/L＜x≤5mg/L，K＝5.5547C氨氮-0.955(R2＝0.9989)；当5mg/L＜x≤20mg/L，K＝16.479C氨氮-0.911(R2＝0.9738)；当20mg/L＜x≤40mg/L，K＝5.9964C氨氮-0.622(R2＝0.9729)；当40mg/L＜x≤60mg/L，K＝3.9193C氨氮-0.529(R2＝0.9964)。按上述方案，设定改性沸石Ⅱ的投加量为z＝y0/K，z的单位是g/L，当0mg/L＜x≤5mg/L时，y0取1g/L；当5mg/L＜x≤20mg/L时，y0取4g/L；当20mg/L＜x≤40mg/L时，y0取8g/L；当40mg/L＜x≤60mg/L时，y0取10g/L。按上述方案，改性沸石Ⅰ的制备方法，主要步骤如下：步骤一：将沸石投加到NaOH溶液中振荡，取出后用水清洗至中性，烘干备用；步骤二：将氯化镧溶于乙醇溶液中混合均匀，并用碱调节PH为11，然后加入步骤一所得沸石进行浸泡振荡，振荡过后烘干，再清洗至中性，烘干；步骤三：将步骤二所得沸石放入马弗炉中进行焙烧，冷却后得到改性沸石Ⅰ。进一步地，步骤一中，沸石的粒径为0.150mm～0.425mm，预先清洗并烘干；进一步地，步骤一中，NaOH溶液的浓度为1mol/L的NaOH溶液，振荡时间为1h。进一步地，步骤二中，乙醇溶液的质量分数为20％，氯化镧在其中的浓度为12g/L。进一步地，步骤一、步骤二中，烘干的温度均为105℃，烘干时间均为12h。进一步地，步骤二中，用1mol/L的NaOH溶液调节pH为11。进一步地，步骤二中，浸泡振荡的温度为80℃，时间为2h，振荡频率为160rpm。进一步地，步骤二中，步骤一所得沸石在乙醇溶液中的比例为50g/L。进一步地，步骤三中，焙烧温度为250℃，处理时间为2h。按上述方案，改性沸石Ⅱ的制备方法如下：将沸石其投加到NaCl溶液中，进行振荡改性，取出后清洗烘干，得到改性沸石Ⅱ。其中，沸石的粒径为0.150mm～0.425mm，预先清洗并烘干；NaCl溶液浓度为100g/L；振荡改性的温度为60℃，时间为4h，振荡频率为160rpm。本专利技术所述同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂的应用方法：吸附时间为12h，吸附温度为30℃，吸附时振荡频率为160rpm。最终处理后，磷剩余浓度达到一级A标准(2mg/L)，氨氮去除率可达到90％。相对现有技术，本专利技术的优点如下，(1)本专利技术能够同时吸附去除污泥脱除水中氨氮和磷污染物，减小污水处理厂的负荷，降低污水处理厂的成本。(2)本专利技术使用沸石作为吸附材料，改性方法简单，制备成本低廉且制备及使用过程中均不产生二次污染物。(3)本专利技术针对不同浓度的氨氮与磷浓度，能够灵活的调整沸石投加量及比例，很好的解决了不同脱水批次污泥脱除水氨氮及磷浓度波动大的问题。附图说明图1为本专利技术方法的制备流程图；图2为两种沸石之间相互作用实验图；图3为不同磷初始浓度下剩余浓度随改性沸石Ⅰ投加量的变化图；图4为初始磷浓度与达到一级A标准的最佳改性沸石Ⅰ投加量的拟合曲线；图5为应用测试3中氨氮浓度为50mg/L时磷浓度对改性沸石Ⅱ(即图中的钠沸石)去除氨氮的影响；图6为应用测试4中氨氮浓度为100mg/L时磷浓度对改性沸石Ⅱ(即图中的钠沸石)去除氨氮的影响；图7为应用测试5中氨氮浓度为300mg/L时磷浓度对改性沸石Ⅱ(即图中的钠沸石)去除氨氮的影响；图8为应用测试6中氨氮浓度为500mg/L时磷浓度对改性沸石Ⅱ(即图中的钠沸石)去除氨氮的影响；图9为不同磷浓度下K与氨氮浓度的拟合关系图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明，但并不局限于此凡是本专利技术技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围之中。改性沸石Ⅰ，其制备方法包括如下步骤：1)用筛子筛取粒径为0.150mm到0.42本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，其特征在于它由改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ混合而成，改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ的投加质量比为K，K与污泥脱除水中氨氮浓度C

【技术特征摘要】
1.一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，其特征在于它由改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ混合而成，改性沸石Ⅰ和改性沸石Ⅱ的投加质量比为K，K与污泥脱除水中氨氮浓度C氨氮、污泥脱除水中的总磷浓度x的关系式如下：
当0mg/L＜x≤5mg/L，K＝5.5547C氨氮-0.955；
当5mg/L＜x≤20mg/L，K＝16.479C氨氮-0.911；
当20mg/L＜x≤40mg/L，K＝5.9964C氨氮-0.622；
当40mg/L＜x≤60mg/L，K＝3.9193C氨氮-0.529；
其中C氨氮、x单位均是mg/L；改性沸石Ⅰ是碱性条件下经氯化镧改性并焙烧的沸石；改性沸石Ⅱ为经氯化钠改性的沸石。


2.根据权利要求1所述的一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，其特征在于改性沸石Ⅰ的投加量y与污泥脱除水中的总磷浓度x的关系式如下：y＝0.1665x+0.5455，y的单位是g/L，x的单位是mg/L。


3.根据权利要求2所述的一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，其特征在于设定改性沸石Ⅱ的投加量为z，z＝y0/K，z的单位是g/L，当0mg/L＜x≤5mg/L时，y0取1g/L；当5mg/L＜x≤20mg/L时，y0取4g/L；当20mg/L＜x≤40mg/L时，y0取8g/L；当40mg/L＜x≤60mg/L时，y0取10g/L。


4.根据权利要求1所述的一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，其特征在于改性沸石Ⅰ的制备方法，主要步骤如下：
步骤一：将沸石投加到NaOH溶液中振荡，取出后用水清洗至中性，烘干备用；
步骤二：将氯化镧溶于乙醇溶液中混合均匀，并用碱调节PH为11，然后加入步骤一所得沸石进行浸泡振荡，振荡过后烘干，再清洗至中性，烘干；
步骤三：将步骤二所得沸石放入马弗炉中进行焙烧，冷却后得到改性沸石Ⅰ。


5.根据权利要求1所述的一种同步去除污泥脱除水中氨氮和磷的吸附剂，其特征在于改性沸石Ⅱ的制备方法如下：将沸石其投加到NaCl溶液中，进行振荡改性，取出后清洗烘干，得到改性沸石Ⅱ。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑稳姣，李在国，张春雨，周冰凌，李翠华，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42