一种广谱适应性自养反硝化滤料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有广谱适应性脱氮滤料及其制备方法，其能够在高浓度硝酸盐水中不易发生结垢堵塞，同时能够具有较高的反硝化速率和活性，其特征在于：包括脱氮主功能活性组份和具有缓释中和能力的辅助组份，所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:2.0%

【技术实现步骤摘要】
一种广谱适应性自养反硝化滤料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及用于污水、废水处理的生物脱氮材料相关
，具体为一种广谱适应性自养反硝化滤料及其制备方法。

技术介绍

[0002]与传统的生物脱氮不同，硫自养反硝化是一种以低价态硫代替碳源作为电子供体，通过自养反硝化实现反硝化脱氮的一种新型脱氮技术，具有无需外加碳源，节约成本，无二次污染，产生污泥量少等优点而成为脱氮领域的热点。
[0003]由于化学硫磺和碳酸钙来源广泛，价格低廉，被广泛应用于自养反硝化脱氮系统。国内外一体化的自养反硝化的载体或滤料基本上以化学硫磺为主要的电子源供体，以碳酸钙或石灰石为无机碳源和中和剂，直接采用液硫或化学硫磺高温熔融后与碳酸钙混合后冷却后破碎筛分或者采用直接水下造粒的方法得到脱氮滤料。然而，由于硫自养反硝化在脱氮过程中产生大量的硫酸盐，导致滤料在运行过程中容易产生硫酸钙沉积物，附着在滤料上，长时间运行后容易发生板结堵塞，尤其是当硝酸盐氮超过100mg/L时，长时间运行后极易发生堵塞。
[0004]针对硫酸钙的结垢堵塞问题，当前根据硫酸镁及硫酸亚铁的溶解度较大，提出以菱铁矿粉或菱镁矿粉为pH调节剂，通过将其与液态硫磺熔融混合后进行造粒得到自养反硝化滤料。现有技术中采用熔融造粒方法，将菱铁矿粉末分散在硫磺中，得到具有脱氮功能的载体。也有将磁铁矿粉、硫磺粉和菱铁矿粉经粘合剂粘结后造粒成型，得到具有脱氮功能的载体。然而，无论是菱铁矿粉还是菱镁矿粉，其在冷的盐酸中均不起反应，对弱酸的中和能力差，pH调节缓慢。因此，单独采用菱铁矿或菱镁矿制备的滤料，其无论是熔融造粒还是粉末粘合造粒制备的滤料，由于无法及时调节脱氮硫杆菌在反硝化过程中产生的氢离子，导致反硝化活动停止而影响材料的脱氮速率。
[0005]因此，目前常规或已经公开的技术存在如下问题：1、采用硫磺和碳酸钙、石灰石为主要成分的反硝化滤料，其在运行过程中容易发生硫酸钙结垢，导致其无法适用于硝酸盐浓度高于100mg/L的污水脱氮使用工况；2、采用以硫磺和碳酸镁或碳酸亚铁为主要成分的反硝化滤料，由于碳酸镁和碳酸亚铁的pH中和能力明显低于碳酸钙，无法及时消除反硝化活动中产生的氢离子，导致自养反硝化菌停止工作，虽然其表观pH并未下降，然而其对总氮的去除效率明显低于以碳酸钙为无机碳源的滤料；3、目前常规的采用熔融混合后造粒制备的脱氮滤料，由于其表面光滑，内部孔隙少，常导致自养反硝化菌无法附着生长，反硝化速率慢，而采用发泡在表面和内部形成孔隙结构时，又常导致滤料强度大幅下降；4、目前公开的采用粘结剂对硫磺粉和碳酸盐进行造粒时，采用的无机粘结剂，如水泥和水玻璃等，其粘结能力差，加入量达15％
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40％，导致滤料中无反硝化功能成分比例增加，有效比例成分降低。
[0006]由此可见，目前亟需开发一种具有高反硝化活性，能够处理高硝酸盐浓度，同时能克服滤料结垢堵塞问题的反硝化滤料。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种具有广谱适应性脱氮滤料及其制备方法，其能够在高浓度硝酸盐水中不易发生结垢堵塞，同时能够具有较高的反硝化速率和活性。
[0008]其技术方案是这样的，
[0009]一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：包括脱氮主功能活性组份和具有缓释中和能力的辅助组份，所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:2.0％
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40.0％，其余为脱氮主功能活性组份。
[0010]进一步的，所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:5％
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25％，其余为脱氮主功能活性组份。
[0011]进一步的，所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:8％
‑
16％，其余为脱氮主功能活性组份。
[0012]进一步的，所述脱氮主功能活性组份包括以下重量的比例成分：硫磺50.0
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90.0份，不溶性碳酸盐10.0
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50.0份；所述硫磺和不溶性碳酸盐两者构成100份的基础上，所述硫磺和不溶性碳酸盐通过粘结剂和增稠剂造粒得到脱氮主功能活性组份，所述粘结剂以干基成分计为0
‑
14.5份，所述增稠剂为1.0
‑
5.0份。
[0013]进一步的，所述的不溶性碳酸盐主要成分为：碳酸亚铁、碳酸镁的一种或混合物，具体为：合成的碳酸镁、合成的碳酸亚铁、菱镁石粉、菱铁矿粉的一种或两种以上的混合物；所述不溶性碳酸盐为粉末状，粒径为100
‑
1250目，所述碳酸镁和碳酸亚铁的含量之和大于75％。
[0014]进一步的，所述具有缓释中和能力的辅助组份包括以下重量的比例成分：硫磺30
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90份，弱碱性难溶粉末30
‑
90份，所述硫磺和弱碱性难溶粉末两者构成100份的基础上，所述硫磺和弱碱性难溶粉末通过粘结剂和增稠剂造粒得到具有缓释中和能力的辅助组份，所述粘结剂以干基成分计为0
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14.5份，所述增稠剂为1.0
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5.0份。
[0015]进一步的，所述弱碱性难溶粉末的主要化学成分为：氧化镁、三氧化二铁、氢氧化镁的一种或两种以上的混合物，具体为：合成的氢氧化镁、合成的氧化镁、水镁石、方镁石、镁橄榄石、三氧化二铁、赤铁矿粉的一种或两种以上的混合物，所述弱碱性难溶粉末的粒径小于100目。
[0016]进一步的，所述硫磺为粉末或膏体状，粒径为100
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800目，含水率小于30％，除水以外的其他杂质含量低于20％。
[0017]进一步的，所述粘结剂，包括改性丙烯酸乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、丁苯乳液、氟丙乳液、氟硅乳液、聚醋酸乙烯乳液、水性聚氨酯的一种或两种以上的混合物；所述粘结剂为水性乳液，固含量为15
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75％，pH值6.0
‑
9.0，最低成膜温度低于80℃。
[0018]进一步的，所述的增稠剂为预糊化淀粉、黄原胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物，粒度小于60目。
[0019]本专利技术还提供了一种广谱适应性自养反硝化滤料的制备方法，其特征在于：所述脱氮主功能活性组份的制备过程如下：
[0020](1)按比例称取硫磺、不溶性碳酸盐、增稠剂，在干粉混合器内充分混合搅拌均匀，得到混合粉末；
[0021](2)按照造粒成型加水比例要求，将自来水与粘结剂混合搅拌，得到稀释的粘结剂
混合液；
[0022](3)将稀释的粘结剂混合液加入到步骤(1)制备的混合粉末中，采用干湿混合搅拌机充分混合搅拌碾压或捏合，得到膏状体混合物；
[0023](4)采用造粒成型机，通过挤压造粒得到圆柱形或长条形颗粒物，再通过高温干燥固化得到得到脱氮主功能活性组份；所述干燥固化温度不高于185℃，固化时间不低于5分钟；
[0024](5)上述步骤(4)中得到的脱氮主功能活性组份，其尺寸为直径2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：包括脱氮主功能活性组份和具有缓释中和能力的辅助组份，所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:2.0％
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40.0％，其余为脱氮主功能活性组份。2.根据权利要求1的一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：，所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:5％
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25％，其余为脱氮主功能活性组份。3.根据权利要求1的一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：所述具有缓释中和能力的辅助组份占整个滤料的重量比例为:8％
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16％，其余为脱氮主功能活性组份。4.根据权利要求1的一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：所述脱氮主功能活性组份包括以下重量的比例成分：硫磺50.0
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90.0份，不溶性碳酸盐10.0
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50.0份；所述硫磺和不溶性碳酸盐两者构成100份的基础上，所述硫磺和不溶性碳酸盐通过粘结剂和增稠剂造粒得到脱氮主功能活性组份，所述粘结剂以干基成分计为0
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14.5份，所述增稠剂为1.0
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5.0份。5.根据权利要求4的一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：所述的不溶性碳酸盐主要成分为：碳酸亚铁、碳酸镁的一种或混合物，具体为：合成的碳酸镁、合成的碳酸亚铁、菱镁石粉、菱铁矿粉的一种或两种以上的混合物；所述不溶性碳酸盐为粉末状，粒径为100
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1250目，所述碳酸镁和碳酸亚铁的含量之和大于75％。6.根据权利要求1的一种广谱适应性自养反硝化滤料，其特征在于：所述具有缓释中和能力的辅助组份包括以下重量的比例成分：硫磺30
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90份，弱碱性难溶粉末30
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90份，所述硫磺和弱碱性难溶粉末两者构成100份的基础上，所述硫磺和弱碱性难溶粉末通过粘结剂和增稠剂造粒得到具有缓释中和能力的辅助组份，所述粘结剂以干基成分计为0
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14.5份，所述增稠剂为1.0
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5.0份。...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪群，夏冬香，
申请(专利权)人：无锡映川环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：