一种污水脱氮载体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种污水脱氮载体及其制备方法和应用，该载体为双层结构，包括：载体内核，所述载体内核包括电子供体和磁性粒子；及消耗外层，所述消耗外层包括电子供体、磁性粒子和成孔剂，覆于所述载体内核外；其中，所述载体内核具有磁性，其磁性粒子的质量占比高于所述消耗外层中磁性粒子的质量占比。该载体可作为硫自养反硝化脱氮生物载体，其电子供体为硫磺。可采用湿法或干法进行制备，应用于硫自养反硝化污水生物脱氮领域。该载体因其载体内核具有磁性，消耗后的小粒径载体易于回收后再利用，同时避免系统发生短流或堵塞的问题；此外，可通过磁热效应由载体内部进行加热，促进微生物活性和反应效率，适用于低温条件下使用。适用于低温条件下使用。适用于低温条件下使用。

【技术实现步骤摘要】
一种污水脱氮载体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水生物脱氮
，具体涉及一种污水脱氮载体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着我国水污染治理力度的不断加强，各地对总氮（TN）的处理提出了更高的要求，TN达标排放已经成为新建或现有污水处理设施升级改造的核心目标之一。目前在污水脱氮阶段主要采用异养反硝化生物脱氮工艺，多采用反硝化滤池的形式，利用滤料上附着的异养微生物分解代谢去除水中硝酸盐与亚硝酸盐。然而异养反硝化过程需要有机碳源作为电子供体进行氮还原，但城市污水的BOD5/TN普遍偏低（BOD5: Biochemical Oxygen Demand），为了使TN达到排放要求，需要在脱氮工艺段投加乙酸钠、甲醇、葡萄糖等有机物作为碳源。尤其是在深度脱氮工艺段，反硝化滤池的有机碳源几乎完全依赖于外部投加，使得污水脱氮处理成本较高。同时，投加有机碳源也使得深度脱氮与除碳难以兼顾，对反硝化滤池系统的运行提出了很高的要求，若控制不当，滤池出水存在COD（Chemical Oxygen Demand）超标风险，而脱氮后再设置COD去除工艺则会大大增加运行与投资成本。
[0003]硫自养反硝化为某些微生物在缺氧或厌氧条件下，利用无机碳源（如CO
32
‑
和HCO3‑
等），以还原态硫（H2S、S2‑
、S2O
32
‑
、S0）为电子供体，完成反硝化的自养脱氮过程。与传统异养反硝化脱氮相比，具有无需投加有机碳源、产泥量较低等优点，近年来成为了行业研究与关注的热点。但是硫自养反硝化存在启动和恢复速度较慢、低温条件适应性较差等缺点。
[0004]此外，硫自养反硝化主要采用固体材料载体作为电子供体，该类载体为消耗型载体，需要周期性补充新的载体以维持系统的脱氮能力。长期使用后的载体形貌结构发生变化，粒径分布不均，会出现大量细小载体颗粒，可能造成滤料层阻力增大，流速分布不均，甚至出现局部短流或堵塞的问题，需要周期性停机清掏或更换，大幅增加运行、维护成本。较小的颗粒还可能在反洗或运行过程中流出系统，影响出水水质。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本申请提供了一种污水脱氮载体及其制备方法和应用，该载体消耗后的载体内核具有磁性易于被回收再利用，可避免系统短流或堵塞；且可通过磁热效应由载体内部进行加热，促进脱氮反应，利于低温条件下使用，运行效率高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种污水脱氮载体，该载体为双层结构，包括：载体内核，所述载体内核包括电子供体和磁性粒子；及消耗外层，所述消耗外层包括电子供体、磁性粒子和成孔剂，覆于所述载体内核外；其中，所述载体内核具有磁性，其磁性粒子的质量占比高于所述消耗外层中磁性粒子的质量占比。
[0007]即，载体内核具有较强的磁性，外部的消耗外层被消耗后，载体内核可通过磁性载体拦截装置进行吸附捕获，易于被回收再利用。消耗外层为主要的电子供体进行消耗，其含有成孔剂，具有微孔结构，使得单位体积的载体具有更高的比表面积，能更好地释放电子供体。
[0008]在本申请的一种实施例中，所述载体内核的粒径为1~8mm，所述载体的粒径为2~12mm。
[0009]在本申请的一种实施例中，所述电子供体为硫磺；和/或，所述磁性粒子包括Fe3O4、γ
‑
Fe2O3、CoFe2O4、NiFe2O4、ZnFe2O4、Zn
0.4
Fe
2.6
O4、MnFe2O4、Co
0.6
Fe
2.4
O4、Fe
0.6
Mn
0.4
Fe2O4、Zn
x
Co1‑
x
Fe2O4、Zn
y
Mn1‑
y
Fe2O4、Zn
0.6
Ni
0.4
Fe2O4和Zn
0.7
Ni
0.3
Fe2O4中的一种或多种，其中，0＜x≤0.75，0.1≤y≤0.80；和/或，所述成孔剂包括CaCl2、NaCl和KCl中的一种或多种。
[0010]在本申请的一种实施例中，所述消耗外层还包括碱度供体，所述碱度供体包括CaCO3、MgCO3和FeCO3中的一种或多种。
[0011]在本申请的一种实施例中，所述载体内核中硫磺的质量占比为70%~95%，磁性粒子的质量占比为5%~30%；所述消耗外层中硫磺的质量占比为50%~90%，磁性粒子的质量占比为0.5%~5%，碱度供体的质量占比为8%~40%，成孔剂的质量占比为0.5%~5%。
[0012]在本申请的一种实施例中，所述消耗外层还包括粘合剂，所述粘合剂包括阿拉伯胶、海藻酸钠、聚乙烯醇和高岭土中的一种或多种。
[0013]该污水脱氮载体的电子供体为硫磺，可作为硫自养反硝化的载体填料使用；作为硫自养反硝化的载体时，控制其载体内核的磁性粒子为5%~30%，消耗外层的磁性粒子为0.5%~5%，可获得高效的电子供体和易于吸附捕获（回收）的载体内核；同时，该载体中的磁性粒子在外部交变磁场的作用下产生磁热效应，实现载体内局部加热，利用载体热传导实现局部升温促进微生物脱氮活性，适应低温环境下使用。消耗外层中包含碱度供体，可中和硫自养反硝化过程中产生的酸，使脱氮处理更加稳定高效。
[0014]一种污水脱氮载体的制备方法，包括以下步骤：步骤S100：将硫磺原料和磁性粒子混合加热，使硫磺原料熔融与磁性粒子混合，得到混合物a。
[0015]步骤S200：将所述混合物a通过挤出装置，以液滴的形式滴入冷却水中冷却，形成颗粒，干燥，得到载体内核。混合物a为流体状，挤出后滴落至冷却水中，形成球形载体内核。
[0016]步骤S300：将硫磺原料、磁性粒子、碱度供体和成孔剂混合并加热，得到熔融混合物b；步骤S400：将步骤S200制得的所述载体内核加入转动成型装置中，持续转动并加热升温，使所述载体内核被持续翻抄；步骤S500：将所述熔融混合物b加入所述转动成型装置中，与翻抄中的载体内核结合，持续转动，使所述熔融混合物b附着于载体内核外形成消耗外层，随着转动粒径逐渐增大，得到球形颗粒；步骤S600：所述球形颗粒冷却、过筛后得到颗粒均匀、粒径大小适合的污水脱氮载体。
[0017]在本申请的一种实施例中，所述步骤S100中的加热温度为115~130℃；所述步骤S300中的加热温度为118~160℃；所述步骤S400中的加热温度为80~120℃。
[0018]上述方法利用硫磺自身特性，通过控制上述方法中各步骤的加工顺序及加热温度等，制得载体内核，并将消耗外层附着于载体内核外，制得颗粒均匀，性质稳定的载体颗粒。
[0019]一种污水脱氮载体的制备方法，包括以下步骤：步骤P100：将硫磺原料和磁性粒子混合加热，得到混合物a；步骤P200：将所述混合物a通过挤出装置，以液滴的形式滴入冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水脱氮载体，其特征在于，所述载体为双层结构，包括：载体内核，所述载体内核包括电子供体和磁性粒子；及消耗外层，所述消耗外层包括电子供体、磁性粒子和成孔剂，覆于所述载体内核外；其中，所述载体内核具有磁性，其磁性粒子的质量占比高于所述消耗外层中磁性粒子的质量占比。2.根据权利要求1所述的污水脱氮载体，其特征在于，所述载体内核的粒径为1~8mm，所述载体的粒径为2~12mm。3.根据权利要求1或2所述的污水脱氮载体，其特征在于：所述电子供体为硫磺；和/或，所述磁性粒子包括Fe3O4、γ
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Fe2O3、CoFe2O4、NiFe2O4、ZnFe2O4、Zn
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Fe
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O4、MnFe2O4、Co
0.6
Fe
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O4、Fe
0.6
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Fe2O4、Zn
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Co1‑
x
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Mn1‑
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Fe2O4、Zn
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Ni
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Fe2O4和Zn
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Ni
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Fe2O4中的一种或多种，其中，0＜x≤0.75，0.1≤y≤0.80；和/或，所述成孔剂包括CaCl2、NaCl和KCl中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的污水脱氮载体，其特征在于，所述消耗外层还包括碱度供体，所述碱度供体包括CaCO3、MgCO3和FeCO3中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的污水脱氮载体，其特征在于：所述载体内核中硫磺的质量占比为70%~95%，磁性粒子的质量占比为5%~30%；所述消耗外层中硫磺的质量占比为50%~90%，磁性粒子的质量占比为0.5%~5%，碱度供体的质量占比为8%~40%，成孔剂的质量占比为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤清，孙磊，于金旗，田彩星，
申请(专利权)人：中建环能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：