一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一中改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：S1：配置固含量为1％～15％的硫铁矿粉浆液，所述硫铁矿粉的粒径＜10μm；S2：将膨胀珍珠岩颗粒置于表压为﹣0.1～﹣0.05Mpa的负压容器中，向所述负压容器中注入所述硫铁矿粉浆液；所述膨胀珍珠岩颗粒的粒径为0.5～4mm，且所述膨胀珍珠岩颗粒表面孔径大于所述硫铁矿粉的粒径；S3：向所述负压容器中加入水，静置5～120min，收集下沉颗粒，所述下沉颗粒为所述改性膨胀珍珠岩颗粒。本发明专利技术提供了一种改性膨胀珍珠岩颗粒载体、制备这种载体的方法及其在特定反应器中的污水处理应用，污水处理效果好，可实施性强，值得推广。值得推广。值得推广。

A modified expanded perlite particle and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及膨胀珍珠岩颗粒制备领域以及污水处理领域，具体是一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着环境容量以及水环境问题的日益突出，对环境保护的要求不断提高。现有污水处理厂均面临着将出水水质从一级B标准提升至一级A标准甚至更高标准的要求。目前常用的污水生物处理方法分为两类：(1)一类为活性污泥方法，特点是处理污水的微生物在生物反应器中处于悬浮状态；(2)第二类为污水处理微生物附着生长法，微生物附着于某种形式的载体表面固定化生长。上述两类污水生物处理方法从专利技术至今已有超过一百年的历史，经过一系列的改进和完善给人类的用水带来了极大的保障，但目前两类方法受技术本身的限制发展已陷入瓶颈。活性污泥法受限制因素包括：(1)受限于悬浮生长特性，微生物多样性不完善，影响深度处理效果；(2)受限于污水处理工艺过程参数，部分关键微生物的生长周期受限；(3)受限于进水的水质变化，微生物生长营养要素供给波动，影响生物活性及实际处理效果。而污水处理微生物附着生长法则的受限制因素包括颗粒回收循环利用能耗、载体对于电子供体的负载效果以及颗粒在污水处理中的应用装置。
[0003]如公开号为CN 110627226 A公开的一种无机复合粉末载体及其在城镇污水处理强化生物脱氮中的应用中使用的复合粉末载体，利用膨胀珍珠岩颗粒较大的表面能并采用湿式滤过性搅拌的方式，将纳米级无机替代碳源紧密吸附在硅藻土、凹凸棒土、珍珠岩或沸石膨胀珍珠岩颗粒上。
[0004]该种膨胀珍珠岩颗粒制备简易且负载效果较好，但仍有以下缺陷：首先，载体与替代碳源之间粒径差较小，载体当量粒径为10微米级，而所述替代碳源粉体当量粒径为纳米级，导致替代碳源粉体的吸附效果不够紧密，后期使用时极易脱附；其次，采用湿性过滤搅拌的方式，替代碳源粉体于载体之上分布不均，而且单位质量膨胀珍珠岩颗粒负载量少，对于后续微生物附着生长不利以及微生物菌落(包括反硝化菌、聚磷菌等)的形成不利，也会导致后续负载硫铁矿粉的膨胀珍珠岩颗粒投加量大、投加频率高、成本损耗高；最后，在载体污水处理应用的方面，对比文件所述有机复合粉末载体投入污水处理生化池后进行搅拌，一方面，混合机械搅拌无法分离老化污泥颗粒与新鲜的污泥颗粒，另一方面，机械搅拌不适用于粒径较大的载体，易造成粒径较大的载体结构破碎。
[0005]为解决上述问题，本专利技术利用真空负载法将硫铁矿粉负载在膨胀珍珠岩颗粒上，所述膨胀珍珠岩是珍珠岩焙烧后的制成品，具有低容重、孔隙率高、化学性能稳定以及无生物毒性等特征。膨胀珍珠岩作为填料应用于污水处理，具有高度多孔结构，粒度分布均匀，可为微生物的生长提供附着点。然而，膨胀珍珠岩存在机械强度低，易破碎，挂膜周期长等问题。
[0006]与此同时，本专利技术利用到的污水处理反应装置为公开号CN113860487A公开的，一种名为好氧颗粒污泥培养装置的污水处理装置，利用活性污泥法和微生物附着生长法构建
复合生物反应器，复合生物反应器中包括悬浮生长的微生物和生物载体，以使复合生物反应器中形成“双泥”(即活性污泥和含生物载体的污泥)共生的微生物系统，以增加生物处理单元的微生物生长量，提高污水处理过程中的脱氮除磷效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用，旨在解决现有技术中载体负载效果不佳，污水处理过程中微生物富集环境差、污水处理效率低、能耗大等问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供一种改性膨胀珍珠岩颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：
[0009]S1：配制固含量为1％～15％的硫铁矿粉浆液，其中，所述硫铁矿粉的粒径＜10μm；
[0010]S2：将膨胀珍珠岩颗粒置于表压为﹣0.1～﹣0.05Mpa的负压容器中，向所述负压容器中注入所述硫铁矿粉浆液；
[0011]其中，所述膨胀珍珠岩颗粒的粒径为0.5～4mm，且所述膨胀珍珠岩颗粒的表面孔径大于所述硫铁矿粉的粒径；
[0012]S3：向所述负压容器中加入水，静置5～120min，收集下沉颗粒，其中，所述下沉颗粒为所述改性膨胀珍珠岩颗粒。
[0013]进一步的，所述硫铁矿粉为经破碎筛分处理过后的精硫铁矿，所述精硫铁矿中硫含量＞30％。
[0014]进一步的所述膨胀珍珠岩颗粒与所述硫铁矿粉的质量比为1～10∶1。
[0015]进一步的，所述步骤S3中还包括筛分过程和烘干过程，所述筛分过程包括：将所述下沉颗粒通过20～40目标准筛，取筛上物；所述烘干过程包括：将所述筛上物烘干，其中，所述烘干温度为105～150℃，所述烘干时间为2～5h。
[0016]本专利技术还提供一种改性膨胀珍珠岩颗粒，根据上述任意一项的制备方法制得。
[0017]本专利技术还提供一种由上述任意一项制备方法制得的改性膨胀珍珠岩颗粒在污水处理中的应用。
[0018]进一步的，所述改性膨胀珍珠岩颗粒在污水中的应用包括步骤：
[0019]S1：将所述改性膨胀珍珠岩颗粒投加至反应器中，所述改性膨胀珍珠岩颗粒的投加体积占所述反应器体积的10～50％；
[0020]S2：向所述反应器内接种浓度为3000mg/L
‑
6000mg/L的污泥；
[0021]S3：向所述反应器底部以脉冲的方式加入污水，其中，所述加入污水的方向为由下至上，所述脉冲进水的频率为：每隔20～60s，进水5～10s；
[0022]S4：收集从所述反应器上部溢出的液体；
[0023]S5：所述反应器内的所述改性膨胀珍珠岩颗粒挂膜完成后，控制所述反应器内的轻质物料随自下向上的水流进入储泥池。
[0024]进一步的，所述步骤S4中，所述收集从所述反应器上部溢出的液体包括：将部分所述反应器上部溢出的液体以自下至上脉冲进水的方式回流至所述反应器的底部；将其余所述反应器上部溢出的液体输送至出液装置。
[0025]进一步的，还包括：向所述反应器的底部供氧。
[0026]进一步的，在所述向所述反应器的底部供氧的过程中，通过DO在线监测系统检测
所述反应器内的溶氧量：所述DO在线监测系统包括第一探针和第二探针；
[0027]其中，所述第一探针和所述第二探针的垂直距离为0.4～0.6m，所述第一探针位于所述第二探针下方，所述第一探针距离所述反应器底部的垂直距离为0.1m；
[0028]所述第一探针范围控制在3
‑
5mg/L，所述第二探针范围控制在0.5mg/L以下。
[0029]本专利技术的有益效果包括至少以下三点：
[0030](1)本专利技术使用的膨胀珍珠岩颗粒为膨胀珍珠岩颗粒，所述具有高度丰富的孔隙结构，可为硫铁矿粉和微生物的附着提供位点，实现硫铁矿粉负载量的可调控；同时，较传统的重力压载、湿性搅拌，本专利技术使用真空压载法，使得硫铁矿粉在负压的条件下，进入膨胀珍珠岩的内部骨架中，由于膨胀珍珠岩颗粒和硫铁矿粉之间存在的巨大的粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性膨胀珍珠岩颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1：配制固含量为1％～15％的硫铁矿粉浆液，其中，所述硫铁矿粉的粒径＜10μm；S2：将膨胀珍珠岩颗粒置于表压为﹣0.1～﹣0.05Mpa的负压容器中，向所述负压容器中注入所述硫铁矿粉浆液；其中，所述膨胀珍珠岩颗粒的粒径为0.5～4mm，且所述膨胀珍珠岩颗粒的表面孔径大于所述硫铁矿粉的粒径；S3：向所述负压容器中加入水，静置5～120min，收集下沉颗粒，其中，所述下沉颗粒为所述改性膨胀珍珠岩颗粒。2.根据权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩颗粒的制备方法，其特征在于，所述硫铁矿粉为经破碎筛分处理过后的精硫铁矿，所述精硫铁矿中硫含量＞30％。3.根据权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩颗粒的制备方法，其特征在于，所述膨胀珍珠岩颗粒与所述硫铁矿粉的质量比为1～10∶1。4.根据权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括筛分过程和烘干过程，所述筛分过程包括：将所述下沉颗粒通过20～40目标准筛，取筛上物；所述烘干过程包括：将所述筛上物烘干，其中，所述烘干温度为105～150℃，所述烘干时间为2～5h。5.一种改性膨胀珍珠岩颗粒，其特征在于，根据权利要求1～4中任意一项的制备方法制得。6.一种如权利要求5所述的改性膨胀珍珠岩颗粒在污水处理中的应用。7.根据权利要求6所述的改性膨胀珍珠岩颗粒在污水处理中的应用，其特征在于，包括步骤：S1：将所述改性膨胀珍珠岩颗粒投加至反应器中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万丽，张淞萱，
申请(专利权)人：湖南五方环境科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：