生物填料及其制备方法、应用和水质中硝酸盐的去除方法技术

本发明专利技术提供了一种生物填料，其包括单质硫转化剂、单质硫及粘结剂，粘结剂将单质硫转化剂和单质硫粘结；其中，单质硫转化剂包括蛋白类物质，蛋白类物质中含有二硫键和巯基中的一种或多种；粘结剂包括高岭土；其中的单质硫可为硫氧化菌提供电子供体，无需外加有机物；单质硫转化剂可促进单质硫转化为多硫化物，从而提高硫自养反硝化过程中硫氧化菌对单质硫的利用速率；该生物填料可作为微生物生长的载体，也能作为硫氧化菌的电子供体，从而利用硫自养反硝化作用实现水体中硝酸盐的去除，且硫氧化菌进行硫自养反硝化的速率达到稳定的时间较短，脱氮速率更高，能较好适应水质变化，具有较好应用前景。有较好应用前景。有较好应用前景。

【技术实现步骤摘要】
生物填料及其制备方法、应用和水质中硝酸盐的去除方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，特别是涉及一种生物填料及其制备方法、应用和水质中硝酸盐的去除方法。

技术介绍

[0002]水中过量的硝酸盐可能会引起水体富营养化，而且饮用水中存在硝酸盐时会对人体健康造成威胁，因此有效去除水体中过量的硝酸盐极其重要。目前，对水中硝酸盐的去除主要采用生物处理技术，传统的生物处理技术是异养反硝化，以有机物作为电子供体将硝酸盐还原为氮气。但是异养反硝化过程中需要额外投加有机物，处理成本高，并且投加有机物过量时会造成二次污染。
[0003]硫自养反硝化利用单质硫作为电子供体，通过硫自养反硝化菌将硝酸盐还原。硫自养反硝化处理单位质量的硝酸盐成本较低，并且脱氮过程以固体单质硫作为电子供体，不容易造成二次污染。与异养反硝化相比，硫自养反硝化过程中污泥产量低，污泥处理成本比较低。因此硫自养反硝化在生物脱氮过程中受到了广泛关注。
[0004]但是，与溶解性有机物相比，固体单质硫被微生物用于反硝化电子供体时利用速率低，导致与异样反硝化相比，硫自养反硝化的反应速率较低。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种生物填料及其制备方法、应用和水质中硝酸盐的去除方法，以提高硫自养反硝化反应速率。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种生物填料，包括单质硫转化剂、单质硫及粘结剂，所述粘结剂将所述单质硫转化剂和所述单质硫粘结；其中，所述单质硫转化剂包括蛋白类物质，所述蛋白类物质中含有二硫键和巯基中的一种或多种；所述粘结剂包括高岭土。
[0007]在一些实施例中，所述蛋白类物质包括牛血清蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白中的一种或多种。
[0008]在一些实施例中，所述单质硫转化剂、所述粘结剂和所述单质硫粉的质量比为(5～10):(10～20):(70～85)。
[0009]在一些实施例中，所述单质硫转化剂还包括磁黄铁矿；
[0010]可选地，所述磁黄铁矿的粒径D50为0.2～0.5mm。
[0011]在其中的一些实施例中，所述单质硫转化剂、所述磁黄铁矿、所述粘结剂和所述单质硫粉的质量比为(5～10):(20～30):(10～20):(40～65)。
[0012]在一些实施例中，所述生物填料包括粒径为8～10mm的球形颗粒。
[0013]本专利技术的第二方面提供了一种生物填料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]将单质硫转化剂、粘合剂和单质硫混合，加入溶剂，制得复合材料粘状物；
[0015]将所述复合材料粘状物进行造粒处理，制得生物填料。
[0016]在一些实施例中，所述将所述复合材料粘状物进行造粒处理的步骤，具体包括：
[0017]将所述复合材料粘状物置于造粒模具中，进行真空干燥；
[0018]可选地，进行真空干燥时满足下述条件中的至少一项：
[0019](1)真空干燥的温度为60～80℃；
[0020](2)真空干燥的时间为4～6h。
[0021]本专利技术的第三方面提供了一种第一方面所述的生物填料在制备用于处理水质中的硝酸盐的脱氮剂中的应用。
[0022]本专利技术的第四方面提供了一种水质中硝酸盐的去除方法，包括如下步骤：
[0023]将第一方面所述的生物填料置于填充床反应器中，加入硫氧化菌菌液进行接种；
[0024]所述生物填料表面具有生物膜后，向所述填充床反应器中通入待处理水质以去除所述待处理水质中的硝酸盐。
[0025]上述提供的生物填料及其制备方法、应用和水质中硝酸盐的去除方法，其中的单质硫可为硫氧化菌提供电子供体，无需外加有机物；单质硫转化剂可促进单质硫转化为多硫化物，从而提高硫自养反硝化过程中硫氧化菌对单质硫的利用速率；该生物填料可作为微生物生长的载体，也能作为硫氧化菌的电子供体，从而利用硫自养反硝化作用实现水体中硝酸盐的去除，且硫氧化菌进行硫自养反硝化的速率达到稳定的时间较短，脱氮速率更高，能较好适应水质变化，具有较好应用前景。
附图说明
[0026]图1为单质硫转化剂的脱氮原理示意图；
[0027]图2为实施例1和对比例1中脱氮性能测试结果示意图。
具体实施方式
[0028]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0030]本文中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0031]本文中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0032]在本文中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，8～10mm表示左端点“8”和右端点“10”的单位都是mm(毫米)。
[0033]本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未
明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0034]本文中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
[0035]水中过量的硝酸盐可能会引起水体富营养化，而且饮用水中存在硝酸盐时会对人体健康造成威胁，因此有效去除水体中过量的硝酸盐极其重要。目前，对水中硝酸盐的去除主要采用生物处理技术，传统的生物处理技术是异养反硝化，以有机物作为电子供体将硝酸盐还原为氮气。但是异养反硝化过程中需要额外投加有机物，处理成本高，并且投加有机物过量时会造成二次污染。
[0036]硫自养反硝化利用单质硫作为电子供体，通过硫自养反硝化菌将硝酸盐还原。硫自养反硝化处理单位质量的硝酸盐成本较低，并且脱氮过程以固体单质硫作为电子供体，不容易造成二次污染。与异养反硝化相比，硫自养反硝化过程中污泥产量低，污泥处理成本比较低。因此硫自养反硝化在生物脱氮过程中受到了广泛关注。
[0037]但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物填料，其特征在于，包括单质硫转化剂、单质硫及粘结剂，所述粘结剂将所述单质硫转化剂和所述单质硫粘结；其中，所述单质硫转化剂包括蛋白类物质，所述蛋白类物质中含有二硫键和巯基中的一种或多种；所述粘结剂包括高岭土。2.如权利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述蛋白类物质包括牛血清蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白中的一种或多种。3.如权利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述单质硫转化剂、所述粘结剂和所述单质硫粉的质量比为(5～10):(10～20):(70～85)。4.如权利要求1～3中任一项所述的生物填料，其特征在于，所述单质硫转化剂还包括磁黄铁矿；可选地，所述磁黄铁矿的粒径D50为0.2～0.5mm。5.如权利要求4所述的生物填料，其特征在于，所述单质硫转化剂、所述磁黄铁矿、所述粘结剂和所述单质硫粉的质量比为(5～10):(20～30):(10～20):(40～65)。6.如权利要求1～3和5中任一项所述的生物填料，其特征在于，所述生物填...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏，韩金斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：