一种硫自养反硝化填料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种硫自养反硝化填料及其制备方法。本发明专利技术的技术问题为：现有技术中的硫自养反硝化填料解决了硫自养反硝化所需的有效还原态硫占比较低导致填料脱氮负荷较低的问题。本发明专利技术的技术实施方案为：所述硫自养反硝化填料包括以下成分：增韧剂、硫磺、硫化亚铁和麦饭石；其制备方法为：将硫磺加热至熔融状态，再将硫化亚铁粉末与麦饭石粉末倒入熔融状态下的硫磺中，加入少量液态聚硫橡胶作为增韧剂使其改性，使用搅拌机进行搅拌，最后使用造粒机进行造粒。本发明专利技术实现生物脱氮技术和化学除磷技术的有机结合，良好的抗压强度使其能适用于大部分使用填料的反应器效果。料的反应器效果。料的反应器效果。

【技术实现步骤摘要】
一种硫自养反硝化填料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种硫自养反硝化填料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，自养反硝化技术根据其电子供体的不同，主要分为硫自养反硝化、铁自养反硝化和氢自养反硝化。
[0003]铁自养反硝化脱氮效率较低，而氢自养反硝化中，H2在水中的溶解度低，20℃时每升水中只能溶解1.6mgH2，此外，H2易燃，存在爆炸风险，其安全问题更是限制了氢自养反硝化的大规模应用；相比铁自养反硝化和氢自养反硝化，硫自养反硝化可将还原性硫和NO3‑
、NO2‑
一并脱除，且还原性硫(如S0、S2‑
、S2O32
‑
等)价格便宜易获取。
[0004]单质硫具有廉价、无毒、化学稳定性好，便于运输等优点，通常用作填充床生物反应器的载体材料，是硫自养反硝化过程中常用的电子供体；S0自养反硝化是一个产生H
+
，消耗碱度的过程；单质硫自养反硝化最适的pH范围是6.8～8.2；有学者研究发现在不添加任何额外碱度的情况下，反硝化反应的pH从7.0降到5.5以下，这严重影响了自养反硝化反应的进行。
[0005]专利技术专利CN113044974A公布了一种基于硫自养反硝化的脱氮材料、制备方法：将硫磺、碳酸盐粉料、缓释磷材料、发泡剂混匀后，以水为粘结剂造粒，然后在113～150℃下加热熔融，使硫磺熔融与碳酸盐粉料充分粘结，冷却得到所述脱氮材料；该方法中硫自养反硝化所需的硫磺在填料中占比较小，填料脱氮负荷较低，且该方法制作出填料无法定形，还要根据需要破碎筛选，填料制作成本较高。
[0006]专利技术专利CN102603064A公布了一种含氮磷污水同步脱氮除磷的方法：以硫化亚铁作为硫自养反硝化的硫源，脱氮硫杆菌将硫化亚铁氧化的同时将水中NO3‑
、NO2‑
还原为N2，同时利用氧化产物铁离子沉淀水中的磷；该方法实现了脱氮硫杆菌脱氮技术和铁离子除磷技术的自然融合，但由于硫化亚铁的水溶性和水解速率极低，使得脱氮负荷较低，且硫化亚铁自养反硝化是一个消耗H
+
，产生碱度的过程，随着反应的进行，pH最终升高到降低硫化亚铁自养反硝化的效果。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中自养反硝化填料解决了硫自养反硝化所需的有效还原态硫占比较低导致填料脱氮负荷较低的缺点，本专利技术提供一种硫自养反硝化填料及其制备方法。
[0008]本专利技术的技术实施方案为：
[0009]一种硫自养反硝化填料，包括以下原料：增韧剂、硫磺、硫化亚铁和麦饭石。
[0010]一种根据上述硫自养反硝化填料的制备方法为：
[0011]S1：将硫磺加热至熔融状态；
[0012]S2：将硫化亚铁粉末与麦饭石粉末倒入熔融状态下的硫磺中；
[0013]S3：加入少量液态聚硫橡胶作为增韧剂使其改性；
[0014]S4：使用搅拌机进行搅拌；
[0015]S5：最后使用造粒机进行造粒。
[0016]优选地，上述S1
‑
S4步骤均在硫磺加热至130～160℃熔融状态的条件下进行，其具体加热过程为，先将硫磺加热至155℃～160℃，使其保持低粘度状态，而后加入硫化亚铁粉末与麦饭石粉末，再降温至130℃～135℃加入液态聚硫橡胶改性。
[0017]优选地，所述硫化亚铁粉末≤200目、麦饭石粉末≤150目，且硫磺与硫化亚铁与麦饭石质量比为4:1:1。
[0018]优选地，液态聚硫橡胶掺入量为硫磺重量的1.7％～3.3％。
[0019]优选地，搅拌机搅拌时间为30～60s，转速控制在1000r～3000r。
[0020]优选地，搅拌机搅拌时，先在1200r转速下搅拌20秒，并持续添加液态聚硫橡胶，然后在转速2000r下搅拌40s。
[0021]优选地，上述造粒机为硫磺回转钢带型造粒机，硫磺水冷式造粒机等市面上常见的硫磺造粒机。
[0022]优选地，造粒成形后的填料粒径为3～5mm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024]1、本专利技术的抗压强度较高，做填料层时，减少或无需额外支撑，降低设备建造成本。
[0025]2、出水硫酸盐较低。
[0026]3、为硫自养反硝化菌提供适合的pH环境。
[0027]4、硫自养反硝化所需的有效还原态硫占比非常高，脱氮负荷高。
[0028]5、在生物脱氮的同时还能实现化学除磷。
附图说明
[0029]图1展示的是本专利技术的一种硫自养反硝化填料的一种具体实施方式的人工模拟废水中硝态氮添加方式的氨氮浓度时间变化图；
[0030]图2展示的是本专利技术的一种硫自养反硝化填料的一种具体实施方式的人工模拟废水中随反应时间变化的硝态氨去除率对比图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步地进行说明。
[0032]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行；所述泡沫混凝土发泡剂由郑州市鹏翼化工建材有限公司提供，其余所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0033]实施例
[0034]一种硫自养反硝化填料制备方法，本实施例提供了一种同步脱氮除磷复合填料，其原料由如下组分组成：硫磺20g，硫化亚铁粉(≤200目)，麦饭石粉(≤150目)，液态聚硫橡胶0.4g。
[0035]采用上述原料制备所述；硫自养反硝化填料，包括如下步骤：
[0036]先将20g硫磺加热至155℃～160℃熔融状态，使其保持低粘度状态，该状态易于操作施工；再将硫化亚铁粉末(≤200目)与麦饭石粉末(≤150目)倒入熔融状态下的硫磺中；再降温至130℃～135℃熔融状态下使用搅拌机，先在1200r转速下搅拌20秒，并持续加入0.4g液态聚硫橡胶作为增韧剂使其改性，防止因温度不均导致液态聚硫橡胶加入时导致熔融硫磺迸溅；然后在转速2000r下搅拌40s；最后使用硫磺回转钢带型造粒机进行造粒，造粒成形后的填料粒径为3～5mm。
[0037]将制作完成的填料放入一个体积为2L的生物滤池中，使用人工模拟废水作为实验废水，HRT为12h；人工模拟废水中硝态氮添加量为50mg/L，磷酸盐添加量为2mg/L，碳酸盐添加量为5mg/L，溶解氧控制在1mg/L以下；每天取水样检测硝态氮，结果如图1所示；最终出水硝态氮稳定在5mg/L左右，硝态氮去除率为87.5％；在实验结束时取出水水样使用离子色谱法对硫酸盐进行检测，其结果硫酸盐浓度为204mg/L(低于250mg/L的硫酸盐为符合饮用水标准)。
[0038]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫自养反硝化填料，其特征在于，包括以下成分：增韧剂、硫磺、硫化亚铁和麦饭石。2.一种根据权利要求1所述硫自养反硝化填料的制备方法，其特征在于，S1：将硫磺加热至熔融状态；S2：将硫化亚铁粉末与麦饭石粉末倒入熔融状态下的硫磺中；S3：加入少量增韧剂使其改性；S4：使用搅拌机进行搅拌；S5：最后使用造粒机进行造粒。3.根据权利要求2所述的一种硫自养反硝化填料制备方法，其特征在于，增韧剂为液态聚硫橡胶。4.根据权利要求3所述的一种硫自养反硝化填料制备方法，其特征在于，上述S1
‑
S4步骤均在硫磺加热至130～160℃熔融状态的条件下进行，其具体加热过程为，先将硫磺加热至155℃～160℃，使其保持低粘度状态，而后加入硫化亚铁粉末与麦饭石粉末，再降温至130℃～135℃加入液态聚硫橡胶改性。5.根据权利要求4所述的一种硫自养反硝化填料制备方法，其特征在于，所述硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炜棋，张大超，周彬，
申请(专利权)人：江西零真生态环境集团有限公司，
类型：发明
国别省市：