一种污染河道水深度脱氮填料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及脱氮填料技术领域，具体为一种污染河道水深度脱氮填料及其制备方法。包括以下步骤：步骤1：将含硫尾矿与石灰石、钛溶胶混合，高温活化，得到含硫粉末；步骤2：将污泥与过氧化钙复合物、氢氧化钾混合，热解，得到生物炭；以生物炭为模板，以铝和铁为金属盐，引入硫化锌，引入碳源，得到生物炭/LDH复合物；将其与聚乙烯醇中交联包封，得到缓释碳源；步骤3：将含硫粉末、缓释碳源、磷酸氢二铝依次加入之去离子水中，混合均匀；置于制丸机中制丸，干燥，得到深度脱氮填料。方案中，通过优化含硫粉末和缓释碳源，两者协同，平衡异养反硝化、自养反硝化过程，从而得到了一种脱氮效率高的污染河道水用深度脱氮填料。道水用深度脱氮填料。

【技术实现步骤摘要】
一种污染河道水深度脱氮填料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及脱氮填料
，具体为一种污染河道水深度脱氮填料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，水污染的脱氮过程主要依赖于生物的硝化和反硝化过程。在河道污水中，由于碳源含量低，使得反硝化过程中碳源严重不足，而含碳浓度直接影响了反硝化的效率，因此碳源不足会使得反硝化效率严重下降。
[0003]现有技术中，一般分为异养反硝化工艺和自养反硝化过程。其中，异养反硝化技术的脱氮能力虽然很强，但是存在碳源引入量多、污泥产量多等缺点；而自养反硝化虽然不用额外引入碳源，而是使用硫作为供电子元素，但是存在脱氮效率弱，微生物生长慢等问题。而新型异养
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自养反硝化脱氮可以有效综合两种方法存在的缺点，但是如何平衡利用异养反硝化体系中的缓释碳源驱动自养反硝化体系，提高脱氮效率仍然是存在的难点。现有的异养
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自养反效果过程中，一味追求不引入碳源或引入高分子固体碳源，对于污染河道水来说，一是含碳量极低，碳源严重不足，二是脱氮过程温度较低（25℃左右），如果不额外引入碳源的话，反硝化速率很低，而高分子碳源的分解需要时间和菌类的转化形成小分子碳源，使得脱氮效率下降。与此同时，现有碳源要么是释放较快的液体碳源，存在污泥产量的风险，要么释放较慢的固体缓释碳源，存在增加化学需氧量的风险。
[0004]综上，解决上述问题，制备一种污染河道水深度脱氮填料具有重要价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种污染河道水深度脱氮填料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将含硫尾矿与石灰石、钛溶胶混合，高温活化，得到含硫粉末；步骤2：将污泥与过氧化钙复合物、氢氧化钾混合，热解，得到生物炭；以生物炭为模板，以铝和铁为金属盐，引入硫化锌，引入碳源，得到生物炭/LDH复合物；将其与聚乙烯醇中交联包封，得到缓释碳源；步骤3：将含硫粉末、缓释碳源、磷酸氢二铝依次加入之去离子水中，混合均匀；置于制丸机中制丸，干燥，得到深度脱氮填料。
[0007]较为优化地，包括以下步骤：所述深度脱氮填料包括以下物质：按照质量份数计，含硫粉末65~70份、缓释碳源24~26份、磷酸二氢铝6~9份。
[0008]较为优化地，所述含硫尾矿与石灰石、钛溶胶的质量比为7:（2~2.5）:（0.5~1）；高温活化的温度为350~400℃，活化时间为1~1.5小时。
[0009]较为优化地，钛溶胶的制备方法为：将钛酸丁酯、冰醋酸、无水乙醇、硝酸铈依次加
入至去离子水中，搅拌均匀，在微波反应器中，600W老化25~35分钟，得到钛溶胶。
[0010]较为优化地，步骤2中，过氧化钙复合物的制备方法为：将氯化钙和茶多酚按照质量比为1:（0.1~0.2）依次分散在乙醇中，加入氨水，加入35%的过氧化氢，搅拌过夜，洗涤干燥，得到过氧化钙复合物。
[0011]较为优化地，步骤2的具体过程为：将污泥与过氧化钙复合物、氢氧化钾混合，热解，得到生物炭；将生物炭超声分散在金属盐溶液，加入硫化锌，在75~90℃下搅拌均匀；降温70~75℃，滴加碳源溶液，分散均匀；加入氢氧化钠调节pH=9~9.2，搅拌12~14小时，洗涤干燥；得到生物炭/LDH复合物；将其与聚乙烯醇分散在去离子水中，搅拌混合，得到混合液，将其滴入氯化钙和硼酸的混合液中，搅拌交联，洗涤干燥，得到缓释碳源。
[0012]较为优化地，步骤2中，生物炭制备过程中，每1g污泥中，引入0.25~0.3g过氧化钙复合物，0.1~0.15g氢氧化钾；热解温度为500~600℃，时间为2~3小时。
[0013]较为优化地，步骤2中，金属盐溶液的浓度为15~18wt%，金属盐为质量比为1:（2~2.6）的氯化亚铁、氯化铝；生物炭与金属盐的质量比为1:15~18。
[0014]较为优化地，步骤2中，硫化锌加入量占生物炭的15~25wt%；碳源包括质量比为（0.4~0.5）:（0.04~0.05）的羧甲基纤维素钠和乙酸钠。
[0015]较为优化地，一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法制备得到的深度脱氮填料。其中，深度脱氮填料的粒径约为18~22mm。
[0016]本技术方案中，通过以含硫尾矿为主体作为硫供电子，并制备得到以生物炭/LDH为框架的缓释碳源；两者协同，利用缓释碳源中的铁离子的释放、提高基于碳源的异养反硝化，促进了硫自养反硝化；从而得到了一种脱氮效率高的污染河道水用深度脱氮填料。
[0017]其中，方案中，以含硫尾矿作为硫电子供体的主要物质，含硫尾矿的利用可以降低资源的浪费和环境污染。将含硫尾矿与石灰石、钛溶胶活化，利用钛溶胶中掺铈的二氧化钛，可以促进石灰石对含硫尾矿的活化，显著提高含硫尾矿中硫的利用率；同时引入了掺铈的二氧化碳，可以有效增强反硝化效率；促进脱氮过程。
[0018]方案中，以生物炭为污泥为主体，并通过加入过氧化钙复合物和氢氧化钾活化得到的，其中过氧化钙复合物是以茶多酚和氯化钙制备得到的，利用茶多酚表面的酚羟基，可以与氯化钙中钙螯合，从而制备得到一种可以缓释氧气的过氧化钙复合物，利用其缓释氧气的性质，在生物炭制备过程中，可以有效使得生物炭中存在含氧基团，增加吸附的活性位点，从而增加脱氮效率，同时含氧基团可以有效螯合金属离子，便于与LDH的界面黏附；同时，热解过程中氧气的作用，可以使得生物炭的孔隙增加，有效提高生物炭的孔隙率，增强碳源的缓释性能，促进增加微生物的丰度。而以生物炭为基底，制备双层金属氧化物（LDH），形成的生物炭/LDH，相较于同时引入两种物质，具有更高好的吸附性能，可以有效除杂，提高脱氮效率；且可以有效增强碳源的缓释性能，提高脱氮效率。
[0019]其中，碳源使用的是大小分子的碳源，包括乙酸钠、羧甲基纤维素钠，其中，小分子的乙酸钠可以由于分子量较低，可以有效与生物炭中钾产生钠钾交换，承装在生物炭中，从而有效缓释，而大分子羧甲基纤维素钠是一种离子型纤维素胶，其可以与LDH中含有的大量的羟基产生氢键键合，并利用羧甲基纤维素钠与聚乙烯醇之间的交联包封，得到稳定缓释的碳源，有效辅助提高脱氮效率。
[0020]其中，双层金属氧化物是由二价金属氯化亚铁、三价金属氯化铝制备得到的，而硫
化锌的引入，硫化锌的引入，可以避免二价铁在填料制备过程的氧化，可以很好地缓释二价铁，提高硫自养反硝化，且锌粒子可以提高生物炭对氨氮的吸附，降低总氮，提高脱氮率。
[0021]方案中，含硫粉末和缓释碳源之间需要控制，因为二价铁和碳源的引入，可以促进硫的自养反硝化，而自养反硝化过程中产生的硫酸盐会消耗降低脱氮过程中的pH，而异养反硝化过程则会提高pH，两个过程，在缓释碳源的稳定释放下，维持了脱氮过程的平衡，抑制了硫酸盐的积累和碳源的二次污染。
实施方式
[0022]下面将对本专利技术实施例中的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将含硫尾矿与石灰石、钛溶胶混合，活化，得到含硫粉末；步骤2：将污泥与过氧化钙复合物、氢氧化钾混合，热解，得到生物炭；以生物炭为模板，以铝和铁为金属盐，引入硫化锌，引入碳源，得到生物炭/LDH复合物；将其与聚乙烯醇中交联包封，得到缓释碳源；步骤3：将含硫粉末、缓释碳源、磷酸氢二铝依次加入之去离子水中，混合均匀；置于制丸机中制丸，干燥，得到深度脱氮填料。2.根据权利要求1所述的一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：所述深度脱氮填料包括以下物质：按照质量份数计，含硫粉末65~70份、缓释碳源24~26份、磷酸二氢铝6~9份。3.根据权利要求1所述的一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法，其特征在于：所述含硫尾矿与石灰石、钛溶胶的质量比为7:（2~2.5）:（0.5~1）；活化的温度为350~400℃，活化时间为1~1.5小时。4.根据权利要求1所述的一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法，其特征在于：钛溶胶的制备方法为：将钛酸丁酯、冰醋酸、无水乙醇、硝酸铈依次加入至去离子水中，搅拌均匀，在微波反应器中，600W老化25~35分钟，得到钛溶胶。5.根据权利要求1所述的一种污染河道水深度脱氮填料的制备方法，其特征在于：步骤2中，过氧化钙复合物的制备方法为：将氯化钙和茶多酚按照质量比为1:（0.1~0.2）依次分散在乙醇中，加入氨水，加入35%的过氧化氢，搅拌过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振国，穆道军，李一凡，李云超，张金沙，朱晓萍，练敏，
申请(专利权)人：苏州方舟环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：