用于自养反硝化脱氮的多孔硫、制备方法和装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多孔硫材料、其的制备方法和装置及制备方法应用。所述多孔硫材料，其中硫单质的重量含量为95%~99%；表观密度为0.85g/cm3~1.85g/cm3；孔隙率为25%~75%；平均胞孔尺寸为0.1mm~1.5mm。本发明专利技术提供的多孔硫，具有表观密度低，孔隙率高，亲水性强，适宜自养反硝化细菌在其表面和孔洞中附着和生长，而且形成的生物膜不容易脱落。多孔硫的低密度特性使得其在水流动力的作用下，可以漂浮、悬浮在污水中，随水流分散和移动，这样多孔硫材料就可以应用于污水处理厂的二级处理工艺中，直接投放到二级污水处理池中，完成对污水的自养反硝化脱氮过程，因此多孔硫材料在污水处理厂的自活性反硝化脱氮工艺中有非常好的推广前景。自活性反硝化脱氮工艺中有非常好的推广前景。自活性反硝化脱氮工艺中有非常好的推广前景。

Porous sulfur, preparation method, device and application for autotrophic denitrification and denitrification

【技术实现步骤摘要】
用于自养反硝化脱氮的多孔硫、制备方法和装置及应用


[0001]本专利技术属于多孔非金属复合材料
，具体涉及一种可用于自养反硝化脱氮的多孔硫、其制备方法和装置及应用。

技术介绍

[0002]自活性反硝化滤池采用单质硫及铁复合矿物作为滤料。复合滤料不仅具备截留悬浮污染物功能，也作为缓释型电子供体驱动其附着其上的自养反硝化细菌从而实现脱氮。选用的复合滤料中包括在反硝化过程中能够产酸和产碱的两大功能填料，并通过复合比例的优化设计，能够使得反硝化脱氮过程中pH值始终保持在中性范围，从而获得较高脱氮速率，并满足出水指标对pH值的要求。相较于目前常见的基于外源投加有机碳源的反硝化滤池，自活性反硝化滤池无需投加有机碳源，可有效避免由于水质波动带来的COD二次污染问题。同时，脱氮基于自养反硝化原理，污泥产率低，可有效降低反冲洗频次，实现节能。另外，相较于有机碳源作为电子供体，固体缓释型电子供体更为廉价，并易于储藏和运输。整体上可显著降低深度反硝化工段的运行成本。
[0003]但是，普通造粒技术生产的复合滤料有很多缺点和应用的局限性：首先，由于普通滤料孔隙率较低且内部孔道较少，导致自养反硝化细菌的附着（挂膜）过程比较困难，同时受到水流冲击等的影响，复合滤料表面附着的自养反硝化细菌也很容易脱落。其次，由于早年间污水处理厂的排放标准要求较低，我国绝大部分污水处理厂都只设有一级和二级处理装置，而没有三级深度处理设备；受经济因素、场地因素和历史沿革的限制原有污水处理厂升级改造的意愿和可能性都不大，而普通造粒技术生产的复合滤料堆密度在2.0g/cm3以上，只能应用于污水处理厂的三级处深度理中的生物滤池（床）中，无法在二级处理装置中使用，因此极大的限制了普通复合滤料的应用和推广。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种可用于自养反硝化脱氮的多孔硫、其制备方法和装置，以及多孔硫的应用。本专利技术提供的多孔硫，具有密度低，孔隙率高，亲水性强等优点，可应用于污水二级处理过程；多孔硫的制备装置利用多个小尺寸的吹气管，实现气泡尺寸的精确控制，通过设置吹气管的数量及间距，控制形成大量稳定的微小气泡，使泡体均匀稳定，有利于泡体在容器顶端的堆积，快速制备胞孔平均尺寸小，均匀性良好的多孔硫材料。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种可用于自养反硝化脱氮的多孔硫，其中硫单质的重量含量为95%~99%，表观密度为0.85g/cm3~1.85g/cm3，孔隙率为25%~75%，平均胞孔尺寸为0.1mm~1.5mm。
[0006]在本专利技术中，所述硫单质的重量含量为95%、96%、97%、98%、99%及其之间的任意数值，优选所述硫单质的重量含量为96%~98%。
[0007]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述表观密度为0.9g/cm3~
1.5g/cm3。
[0008]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述孔隙率为40%~65%。
[0009]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述平均胞孔尺寸为0.2mm~1.2mm。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种制备多孔硫的方法，包括：S1、在反应容器中将硫加热至超过熔融温度，形成液态硫；S2、向液态硫中加入增粘剂并静置一定时间，得到混合物料1；S3、加热S2中所述混合物料1，得到混合均匀的混合物料2；S4、向S3中所述混合物料2中通入氮气，与混合物料2中的硫反应，得到多孔硫固体。
[0011]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S1中，所述硫选自硫粉或硫颗粒中的至少一种。
[0012]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S2中，所述增粘剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、沸石粉、改性膨润土、轻质碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的一种或多种；优选地，所述增粘剂选自轻质碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的至少一种。
[0013]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，所述增粘剂与所述硫的重量比为0.01~0.05:1，优选为0.02~0.04:1。
[0014]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S2中，所述增粘剂的粒径≤5μm。
[0015]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S2中，所述静置时间为不少于40min，使反应容器以及增粘剂中的水分挥发。
[0016]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S3中，加热的条件包括：加热温度为115℃~145℃；优选所述加热温度为125℃~135℃。
[0017]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S3中，加热过程中对混合物料1进行搅拌，使增粘剂在液态硫熔体中分布均匀。
[0018]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S4中，氮气通入的条件包括：各吹气管中氮气的平均流速为1mL/min~10mL/min；和/或，各吹气管中的压力为1.95MPa~2.05MPa；和/或，各吹气管中的氮气流速差≤8%。氮气在混合物料2中形成气泡的直径为0.3mm~1.5mm，优选为0.3mm~1.0mm。
[0019]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S4中，各吹气管中氮气的平均流速为1mL/min~5mL/min。
[0020]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S4中，各吹气管中的压力为1.98MPa~2.02MPa。
[0021]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S4中，各吹气管中的氮气流速差≤5%。进入混合物料2中的氮气形成大量上升的微小气泡，并使混合物料2在液面形成多孔硫固体；将多孔硫固体取出空冷至常温，获得多孔硫材料。
[0022]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S4中，混合物料2的液面顶部形成多孔硫固体；将多孔硫固体取出空冷至常温，即获得多孔硫材料。所得多孔硫材料内部的孔洞的孔径0.1mm~1.5mm，孔隙率25%~75％。
[0023]吹气管中氮气的流量由流量控制器控制，通过开启和关闭流量控制器来调节工作的吹气管数量，能够适用于多种孔径尺寸的多孔硫材料制备。
[0024]本专利技术第三方面提供了一种多孔硫的制备装置，包括反应容器、气室和吹气管；若干所述吹气管穿过所述反应容器的底板并固定在底板上，每个吹气管的顶端设有吹气管头，所述吹气管头位于反应容器内；每个吹气管的底端与所述气室连通，所述气室通过进气管与气源连通；所述吹气管头为中心开孔的帽状喷嘴,这种结构能够使喷嘴在高速气流通过时不产生剧烈震动，始终保持稳定性，气流能够均匀稳定喷出，所得的多孔硫材料孔径分布均匀致密。
[0025]根据本专利技术所述的装置的一些优选的实施方式中，所述吹气管的内径为1mm~2mm；和/或，所述吹气管头的中心开孔的直径为0.05mm~0.15mm；和/或，所述吹气管头的最大外径为3mm~4mm。
[0026]根据本专利技术所述的装置的一些优选的实施方式中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于自养反硝化脱氮的多孔硫，其特征在于，其中硫单质的重量含量为95%~99%；和/或，表观密度为0.85g/cm3~1.85g/cm3；和/或，孔隙率为25%~75%；和/或，平均胞孔尺寸为0.1mm~1.5mm。2.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，所述硫单质的重量含量为96%~98%；和/或，所述表观密度为0.9g/cm3~1.5g/cm3；和/或，所述孔隙率为40%~65%；和/或，所述平均胞孔尺寸为0.2mm~1.2mm。3.如权利要求1所述的用于自养反硝化脱氮的多孔硫的制备方法，其特征在于，包括：S1、在反应容器中将硫加热至超过熔融温度，形成液态硫；S2、向液态硫中加入增粘剂并静置，得到混合物料1；S3、加热S2中所述混合物料1，得到混合均匀的混合物料2；S4、向S3中所述混合物料2中通入氮气，与混合物料2中的硫反应，得到多孔硫固体。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述硫选自硫粉或硫颗粒中的至少一种。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述增粘剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、沸石粉、改性膨润土、轻质碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述增粘剂选自轻质碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的至少一种。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述增粘剂与所述硫的重量比为0.01~0.05:1。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述增粘剂与所述硫的重量比为0.02~0.04:1。9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述增粘剂的粒径≤5μm。10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述静置时间为不少于40min。11.根据权利要求3
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10中任意一项所述的制备方法，其特征在于，S3中，加热的条件包括：加热温度为115℃~145℃。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，S3中，加热的条件包括：加热温度为125℃~135℃。13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，S3中，加热过程中对混合物料1进行搅拌。14.根据权利要求3
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10中任意一项所述的制备方法，其特征在于，S4中，氮气通入的条件包括：各吹气管中氮气的平均流速为1mL/min~10mL/min；和/或，各吹气管中的压力为1.95MPa~2.05MPa；和/或，各吹气...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑占英，龚秋鸣，童军，周若，曾胤华，唐运平，李海波，
申请(专利权)人：天津若金智能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：