一种氧化铁基复合填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，尤其涉及一种氧化铁基复合填料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的氧化铁基复合填料，包括氧化铁基填料基体和负载在所述氧化铁基填料基体的表面和孔隙中的碳材料；所述氧化铁基填料基体的组分包括氧化铁脱硫剂、造纸纤维、铁粉、硫磺和增韧剂。本发明专利技术提供的氧化铁基复合填料复合填料处理污水时，可以使厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌良好附着，协同共生，底物之间状态转换平衡，处理低氨氮、高硝态氮废水有着很高的效率。高硝态氮废水有着很高的效率。高硝态氮废水有着很高的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铁基复合填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于污水处理
，尤其涉及一种氧化铁基复合填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，新型生物脱氮方法受到越来越多的研究，如厌氧氨氧化和硫自养反硝化，厌氧氨氧化指在缺氧或者厌氧条件下，厌氧氨氧化微生物以NO2‑
‑
N为电子受体，氧化NH
4+
‑
N为N2的过程。厌氧氨氧化具有无需加有机碳源，污泥产量小，脱氮效率高的优势，但是其存在启动时间长，受环境影响波动大，氮素积累等问题。
[0003]硫自养反硝化因其脱氮速率快，运行费用低，理化性质稳定而广泛被研究，硫自养反硝化是指在缺氧或者厌氧条件下，以低价态硫源(H2S、S2O
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‑
、S0、S2‑
)为电子供体，NO3‑
‑
N电子受体，将NO3‑
‑
N先转化为NO2‑
‑
N为再转化为N2的过程。控制硫自养反硝化中将NO3‑
N转化为NO2‑
N的过程，使部分NO2‑
‑
N积累，就可以使厌氧氨氧化利用其产生的NO2‑
‑
N氧化NH
4+
‑
N，将硫自养反硝化与厌氧氨氧化技术耦合成为新型脱氮技术。
[0004]然而，硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化技术统中很难避免厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌对NO2‑
‑
N底物的竞争，当处理低碳氮比(C/N＜3)，高NH
4+
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N废水有着很高的效率，但是难以处理低NH
4+
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N，高NO3‑
‑
N甚至全是NO3‑
‑
N的废水，所以如何提供生物填料，使得NO3‑
‑
N转化为NO2‑
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N盐和NH
4+
‑
N，让其三者维持在一个相对平衡的状态，且厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌能够共同附着，协同共生，使得硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化保持较高的脱氮效率是一个待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氧化铁基复合填料及其制备方法和应用，本专利技术提供的氧化铁基复合填料处理污水时，可以使厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌良好附着，协同共生，底物之间状态转换平衡，处理低氨氮、高硝态氮废水有着很高的效率。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种氧化铁基复合填料，包括氧化铁基填料基体和负载在所述氧化铁基填料基体的表面和孔隙中的碳材料；
[0008]所述氧化铁基填料基体的组分包括氧化铁脱硫剂、造纸纤维、铁粉、硫磺和增韧剂。
[0009]优选地，以质量份数计，所述氧化铁基填料基体包括氧化铁脱硫剂30～50份，造纸纤维20～40份，铁粉20～30份，硫磺15～25份和增韧剂10～15份。
[0010]优选地，所述增韧剂包括不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、α
‑
氰基丙烯酸酯、丙烯酸酯和环氧树脂中的一种或几种。
[0011]优选地，所述氧化铁脱硫剂的孔隙度为50～60％。
[0012]优选地，所述造纸纤维为草纤维、棉纤维和竹纤维中的一种或几种。
[0013]优选地，所述铁粉和硫磺的粒径独立地为200～400目。
[0014]本专利技术还提供了上述所述的氧化铁基复合填料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将氧化铁脱硫剂、造纸纤维、硫磺、铁粉和增韧剂第一混合后，造粒，得到氧化铁基填料基体；
[0016]将所述氧化铁基填料基体和石油沥青第二混合后，在无氧条件下进行碳化处理，得到氧化铁基复合填料。
[0017]优选地，所述碳化处理的温度为700～900℃，保温时间为35～40min。
[0018]本专利技术还提供了上述所述的氧化铁基复合填料或上述所述的制备方法制备得到的氧化铁基复合填料在污水处理中的应用。
[0019]优选地，所述污水处理时，待处理污水包括0～30mg/L氨氮和80～125mg/L硝态氮。
[0020]本专利技术提供了一种氧化铁基复合填料，包括氧化铁基填料基体和负载在所述氧化铁基填料基体的表面和孔隙中的碳材料；所述氧化铁基填料基体的组分包括氧化铁脱硫剂、造纸纤维、铁粉、硫磺和增韧剂。本专利技术提供的氧化铁基复合填料中氧化铁基填料基体的表面和内部孔道负载了碳材料，从而在填料表面和孔道形成无数个铁碳微电池，铁碳微电解在厌氧处理的情况下，部分NO3‑
‑
N会与铁碳微电解产生的Fe
2+
直接反应从而被还原为NH
4+
‑
N，也会在硝酸盐异化还原菌的作用下被还原为NH
4+
‑
N，为厌氧氨氧化提供电子受体供体，提高脱氮效率。石油沥青高温碳化负载在氧化铁基表面，形成无数个铁碳微小孔隙，提高填料比表面积，铁碳结合更为紧密，提高铁碳微电解作用。
[0021]另外，铁碳微电解有着多种物理化学作用如氧化还原、絮凝沉淀和吸附作用，能够增强脱氮效率。而且，铁碳素的投加能够参与细胞的代谢，促进细胞分泌物的生成，利于污泥形挂膜，提高微生物丰度，优化种群结构，提升脱氮性能。
附图说明
[0022]图1为R1反应器的脱氮效果图；
[0023]图2为R2反应器的脱氮效果图；
[0024]图3为R3反应器的脱氮效果图；
[0025]图4为R0反应器的脱氮效果图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种氧化铁基复合填料，包括氧化铁基填料基体和负载在所述氧化铁基填料基体的表面和孔隙中的碳材料；
[0027]所述氧化铁基填料基体的组分包括氧化铁脱硫剂、造纸纤维、铁粉、硫磺和增韧剂。
[0028]在本专利技术中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0029]在本专利技术中，所述氧化铁基复合填料的形状为球形，所述氧化铁基复合填料的直径优选为2～4mm，更优选为2～3.4mm。所述氧化铁基复合填料的比表面积为1700～2500m2/g，更优选为2000～2500m2/g，孔隙率为30～50％，更优选为40～45％。
[0030]在本专利技术中，以质量份数计，所述氧化铁基填料基体优选包括30～50份氧化铁脱硫剂，更优选为40份。在本专利技术中，所述氧化铁脱硫剂中氧化铁的质量含量优选为40～
60％，更优选为50～55％。在本专利技术中，所述氧化铁脱硫剂的孔隙度优选为50～60％，更优选为52～55％。在本专利技术中，所述氧化铁脱硫剂的粒径优选为100～200目，更优选为160目。在本专利技术中，氧化铁脱硫剂吸收单质硫饱和，回收利用可复合填料提供硫源和铁素，经济效益高。
[0031]在本专利技术中，以质量份数计，所述氧化铁基填料基体优选包括20～40份造纸纤维，更优选为30份。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铁基复合填料，其特征在于，包括氧化铁基填料基体和负载在所述氧化铁基填料基体的表面和孔隙中的碳材料；所述氧化铁基填料基体的组分包括氧化铁脱硫剂、造纸纤维、铁粉、硫磺和增韧剂。2.根据权利要求1所述的氧化铁基复合填料，其特征在于，以质量份数计，所述氧化铁基填料基体包括氧化铁脱硫剂30～50份，造纸纤维20～40份，铁粉20～30份，硫磺15～25份和增韧剂10～15份。3.根据权利要求1所述的氧化铁基复合填料，其特征在于，所述增韧剂包括不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、α
‑
氰基丙烯酸酯、丙烯酸酯和环氧树脂中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的氧化铁基复合填料，其特征在于，所述氧化铁脱硫剂的孔隙度为50～60％。5.根据权利要求1或2所述的氧化铁基复合填料，其特征在于，所述造纸纤维包括草纤维、棉纤维和竹纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，范遥，吴圣凯，彭震，刘其松，叶旭，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：