一种改性果壳载体、生物强化反硝化脱氮装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种改性果壳载体、含有所述改性果壳载体生物强化反硝化脱氮装置以及利用所述装置对废水进行生物强化反硝化脱氮的方法。所述装置中微膨胀床反应器中填充的本发明专利技术的改性果壳载体，其比表面积大，有效提高了单位体积载体上微生物量，实现农业废弃物资源化利用。所述装置中微膨胀床反应器反应器载体区微膨胀态传质效果好，反硝化速率高，污染物处理容积负荷高。所述装置中的超声波控制系统可对出水区载体生物膜厚度进行有效调控，提高出水通量，强化出水区固、液、气三相分离效果。另外，本发明专利技术装置的自控联动系统可有效节约进料罐碱液和碳源投加，优化生物反硝化处理效果，适用于废水中有机物及总氮脱除。适用于废水中有机物及总氮脱除。适用于废水中有机物及总氮脱除。

【技术实现步骤摘要】
一种改性果壳载体、生物强化反硝化脱氮装置及方法


[0001]本专利技术属于化工及环保
，具体涉及一种改性果壳载体、生物强化反硝化脱氮装置及方法，更具体的涉及一种改性果壳载体、含有所述改性果壳载体生物强化反硝化脱氮装置以及利用所述装置对废水进行生物强化反硝化脱氮的方法。

技术介绍

[0002]随着中国水体污染日趋严重，以及未来污水排放标准的提升，污水处理面临着严峻的挑战，特别是工业污水处理领域，污水排放量大，水质复杂。工业污水的处理一直以生物处理为主。好氧生物处理工艺具有出水水质好，处理费用低的优点。缺氧反硝化处理工艺借助兼性厌氧菌和专性厌氧菌的共同作用，不仅可以提高有机成分的生化降解范围和去除率，而且可以去除硝酸氮，降低出水总氮，缓解水体富营养化。因此研发高效稳定的生物强化处理技术，已成为污水处理领域急需的技术需求。
[0003]目前常用于污水生物处理的工艺包括活性污泥法、悬浮载体生物膜法和生物滤池等。活性污泥法污泥浓度低，不能处理高负荷污水，且污泥易膨胀、占地面积大，需要大规模沉淀设备并且剩余污泥量大。悬浮载体生物膜工艺是向反应器中投加一定量密度接近于水的载体，为微生物的生长提供栖息地，将会提高反应器中生物量和生物种类，进而提高反应器的处理效率。悬浮载体生物膜工艺具有处理效率高、操作简单等特点。但仅仅采用悬浮载体进行处理，出水含有较高浓度颗粒物质和悬浮物质，造成较高浊度。传统砂滤处理工艺中因为砂石等载体密度较大，所以相对填充率较低，对反应器有效利用率也相应降低；同时，工艺运行过程中易造成堵塞，不利于工艺运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足提供了一种改性果壳载体，所述改性果壳载体比表面积大，不仅可附着微生物，且可缓释微量元素，有利于微生物生长，配套微膨胀态反应器，可实现工艺高效稳定运行，进而高效对废水进行生物强化反硝化脱氮处理。
[0005]为此，本专利技术第一方面提供了一种改性果壳载体，其制备方法包括如下步骤：
[0006]S1，对果壳进行预处理后进行破碎和过筛，获得果壳粒料；
[0007]S2，将所述果壳粒料与碱溶液混合后，进行恒温浸渍，获得碱处理后的果壳粒料；
[0008]S3，将所述碱处理后的果壳粒料进行加热处理，之后冷却，获得热处理后的果壳粒料；
[0009]S4，将所述热处理后的果壳粒料洗至中性后烘干，获得所述改性果壳载体。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述预处理包括如下步骤：
[0011]T1，对果壳进行浸泡、烘干和去皮，获得去皮后的果壳；
[0012]T2，对去皮后的果壳进行浸泡和烘干，获得预处理后的果壳。
[0013]本专利技术中，所述去皮包括去除果壳的外皮和浮皮。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，步骤T1和T2中，所述浸泡均采用去离子水，且所述浸
泡的时间各自独立地为5～48h，优选为10～24h。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，步骤T1和T2中，所述烘干的温度各自独立地为80～130℃，优选为90～100℃。
[0016]本专利技术中，步骤T2中，对去皮后的果壳进行浸泡和烘干的步骤可以进行1
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2次。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1获得的果壳粒料的粒径为0.5～3.5mm，优选为2～3mm。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述果壳粒料与碱溶液的质量比为(1～5):1；优选地，所述碱溶液中的碱选自KOH、NaOH和Ca(OH)2中的至少一种，优选为NaOH；更优选地，所述碱溶液中碱的浓度为0.5～5mol/L，优选为1～3mol/L。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述恒温浸渍的浸渍温度为40～80℃，浸渍时间为0.5～5h；优选地，所述恒温浸渍的浸渍温度50～70℃，浸渍时间为0.8～4h。
[0020]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述恒温浸渍可以在搅拌条件下进行，以对所述果壳颗粒进行充分改性。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，所述加热处理的温度为200～400℃，时间为10～60min；优选地，所述加热处理在惰性气体保护下进行；更优选地，所述惰性气体为氮气。
[0022]本专利技术通过上述加热处理可以调节果壳载体的孔道分布，更有利于微生物的附着。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性果壳载体的比表面积为20～35m2/g，表观密度为0.4～1.0g/cm3。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述果壳为坚果果壳，优选选自核桃壳和夏威夷果壳中的至少一种，更优选为核桃壳。选用核桃壳作为载体易于微生物附着生长，比重接近于水，通过控制微膨胀床反应器内液流上升速度易于达到需要的膨胀状态。本专利技术中所述核桃壳可以包括山核桃壳等。
[0025]果壳是农业的副产品之一，我国每年产生的废弃果壳一般都作为垃圾处理，能进行处理、回收资源化利用的量极少。本专利技术采用改性果壳作为载体，既能实现废弃物资源化，又能利用现有的绿色资源，降低废水处理成本。
[0026]本专利技术所述改性果壳载体的内表面为分布均匀的蜂窝状通透微孔结构，有利于营养物质和溶解氧向壳体内部传递；外表面粗糙，质地致密紧实，有颗粒状物质存在，有较浅孔洞，洞壁厚实；机械强度稳定。
[0027]本专利技术还配套了一种采用改性果壳载体的微膨胀床反应器。为此本专利技术第二方面提供了一种生物强化反硝化脱氮装置，其包括进料罐和微膨胀床反应器；
[0028]所述进料罐与微膨胀床反应器底部的进水口相连，且所述进料罐与微膨胀床反应器底部的进水口之间设置有进料泵；
[0029]所述微膨胀床反应器自下而上分别为布水板、载体区、过渡段和出水区，所述载体区与出水区通过喇叭口形状的过渡段相连，且所述出水区的横截面积大于载体区的横截面积；所述载体区填充有如本专利技术第一方面所述的改性果壳载体；所述出水区中心位置居中设置有三相分离器，上部侧壁设有出水口，出水口过流处设置出水滤网；
[0030]所述出水口与微膨胀床反应器底部的进水口相连，且所述出水口与微膨胀床反应
器底部的进水口之间设置有循环泵。
[0031]本专利技术中，通过设置出水滤网可以防止改性果壳载体的流失。所述出水滤网的网眼可为楔形、方孔、圆孔等形式，最大孔宽度为1～2mm。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述布水板的过流通道为条形通道或圆孔形通道，优选为条形通道；更优地，所述条形通道的宽度为1～2mm，间距为1～2mm。
[0033]在本专利技术的一些实施方式中，所述布水板与载体区之间设置有布气装置，且所述微膨胀床反应器底部侧壁上设置有进气口，所述进气口和所述布气装置相连；优选地，所述布气装置为楔形布气板、孔形布气板或穿孔管。
[0034]本专利技术中，所述进气口可以与气体自控装置相连，用于向进气口提供反洗气体。
[0035]在本专利技术的一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性果壳载体，其制备方法包括如下步骤：S1，对果壳进行预处理后进行破碎和过筛，获得果壳粒料；S2，将所述果壳粒料与碱溶液混合后，进行恒温浸渍，获得碱处理后的果壳粒料；S3，将所述碱处理后的果壳粒料进行加热处理，之后冷却，获得热处理后的果壳粒料；S4，将所述热处理后的果壳粒料洗至中性后烘干，获得所述改性果壳载体。2.根据权利要求1所述的改性果壳载体，其特征在于，步骤S1中，所述预处理包括如下步骤：T1，对果壳进行浸泡、烘干和去皮，获得去皮后的果壳；T2，对去皮后的果壳进行浸泡和烘干，获得预处理后的果壳。3.根据权利要求2所述的改性果壳载体，其特征在于，步骤T1和T2中，所述浸泡均采用去离子水，且所述浸泡的时间各自独立地为5～48h，优选为10～24h；和/或步骤T1和T2中，所述烘干的温度各自独立地为80～130℃，优选为90～100℃。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的改性果壳载体，其特征在于，步骤S1获得的果壳粒料的粒径为0.5～3.5mm，优选为2～3mm。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的改性果壳载体，其特征在于，步骤S2中，所述果壳粒料与碱溶液的质量比为(1～5):1；优选地，所述碱溶液中的碱选自KOH、NaOH和Ca(OH)2中的至少一种，优选为NaOH；更优选地，所述碱溶液中碱的浓度为0.5～5mol/L，优选为1～3mol/L。6.根据权利要求1
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5中任意一项所述的改性果壳载体，其特征在于，步骤S2中，所述恒温浸渍的浸渍温度为40～80℃，浸渍时间为0.5～5h；优选地，所述恒温浸渍的浸渍温度50～70℃，浸渍时间为0.8～4h。7.根据权利要求1
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6中任意一项所述的改性果壳载体，其特征在于，步骤S3中，所述加热处理的温度为200～400℃，时间为10～60min；优选地，所述加热处理在惰性气体保护下进行；更优选地，所述惰性气体为氮气。8.根据权利要求1
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7中任意一项所述的改性果壳载体，其特征在于，所述改性果壳载体的比表面积为20～35m2/g，表观密度为0.4～1.0g/cm3。9.根据权利要求1
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8中任意一项所述的改性果壳载体，其特征在于，所述果壳为坚果果壳，优选选自核桃壳和夏威夷果壳中的至少一种，更优选为核桃壳。10.一种生物强化反硝化脱氮装置，其包括进料罐和微膨胀床反应器；所述进料罐与微膨胀床反应器底部的进水口相连，且所述进料罐与微膨胀床反应器底部的进水口之间设置有进料泵；所述微膨胀床反应器自下而上分别为布水板、载体区、过渡段和出水区，所述载体区与出水区通过喇叭口形状的过渡段相连，且所述出水区的横截面积大于载体区的横截面积；所述载体区填充有如权利要求1
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9中任意一项所述的改性果壳载体；所述出水区中心位置居中设置有三相分离器，上部侧壁设有出水口，出水口过流处设置出水滤网；所述出水口与微膨胀床反应器底部的进水口相连，且所述出水口与微膨胀床反应器底部的进水口之间设置有循环泵。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述布水板的过流通道为条形通道或圆孔形通道，优选为条形通道；更优地，所述条形通道的宽度为1～2mm，间距为1～2mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：王珺，张宾，程学文，李海龙，高凤霞，莫馗，韩春卉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：