一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种该滤料的原料包括硫磺、硫铁矿及菱铁矿，所述硫磺、硫铁矿及菱铁矿的质量比为5

【技术实现步骤摘要】
一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理

，具体为一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，城镇污水已呈现出低有机碳氮比(C/N)的特征，导致二级出水氮磷过量，这显然超过了《地表水环境质量标准》(GB38382002)中V级的2mg/L TN和0.2mg/L TP。现如今直接在进水中补充商业有机碳源(如甲醇、乙醇、乙酸)来促进异养反硝化是目前最常用的脱氮方法，这不仅增加了经济成本，而且还存在二次污染、反应器堵塞、污泥过多等问题。目前主要除磷的处理方法有吸附法、化学沉淀法、强化生物除磷法和人工湿地法。其中化学沉淀法被广泛应用，即包括使用金属盐作为沉淀磷的混凝剂。化学沉淀方法的主要缺点包括产生二次污染、产生的污泥过多、需要中和pH，以及由于不同剂量而导致的高运行成本。故探索一种更经济、更有效的方法来提高脱氮除磷处理能力仍然是一个亟待解决的问题。
[0003]为了达到同步脱氮除磷的效果，国内有许多学者热衷于滤料的研制与改进。中国专利技术专利(CN 112875857 A)公开了用黄铁矿在保护气氛下于650℃
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800℃沸腾炉煅烧的制备方法。公开专利技术专利(CN 114890542 A)专利技术了用硫铁矿和菱铁矿制成的颗粒在120
‑
150℃条件下加热2
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5h的制备方法。中国专利技术专利(CN 105217713 A)公开了用菱铁矿在500℃
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800℃下煅烧的制备方法。公开专利技术专利(CN 107986567 A)专利技术了铁与碳高温烧结包容为一体的制备方法。公开专利技术专利(CN 113860518 A)专利技术了用硫磺和硼泥的混合物于在130℃
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160℃下熔融后冷却的制备方法。这些方法均是在高温或是在一定的保护氛围在方可完成，但这种制备方法存在一定缺陷。如煅烧时间长，煅烧温度高需要不断提供大量热量，导致产品质量不稳定，降低资源利用率以及装备能耗高；因不同原料性质不同，物理或化学性质存在差异，故对煅烧环境要求高，易形成某种组分过烧但某种组分又欠烧的情况，从而造成产品活性不能最大发挥。故寻找一种能耗低、成本低、污染小并且能实现大规模生产的滤料是脱氮除磷事业发展过程中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料及其制备方法和应用，从而解决了
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料，按质量百分比，该滤料的原料包括硫磺40
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60％、硫铁矿25
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40％及菱铁矿15
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20％，所述硫磺、硫铁矿及菱铁矿的粒径均为100
‑
200目。
[0006]较佳地，该滤料的原料还包括碱激发胶凝材料及造孔剂，按质量百分比为硫磺40
‑
60％，硫铁矿20
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35％，菱铁矿10
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20％，碱激发胶凝材料10
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15％，造孔剂1
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2％。
[0007]较佳地，所述碱激发胶凝材料为碱矿渣水泥、碱火山灰水泥、碱铝酸钙复合水泥、碱波特兰复合水泥及碱石灰
‑
火山灰/矿渣水泥中的一种。
[0008]较佳地，所述造孔剂为铝粉或碳酸铵。
[0009]较佳地，所述免烧自养反硝化脱氮除磷滤料为2
‑
4mm的球型颗粒。
[0010]本专利技术还提供了一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)按质量百分比称取各原料，将硫磺、硫铁矿、菱铁矿粉碎，过筛后加入碱激发胶凝材料以及造孔剂混合均匀；
[0012](2)将步骤(1)中称取的原料倒入混合设备中混合并搅拌均匀，得到混合物料，将混合物料送至造粒机中，将水玻璃和水混合后喷洒在旋转的混合物料上，边喷洒边搅拌，将提前成型的料球打散，再将质量分数为30％的双氧水均匀喷洒，再次正常成球，中途根据料球粘黏性，调节造粒机料盘的倾斜度，调整料球大小形成2
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4mm的滤料颗粒；
[0013](3)将步骤(2)中制好的滤料颗粒放在室温下陈化24h后，移入温度25℃、湿度为80
‑
90％的养护条件中养护7
‑
10d后取出自然风干即得到免烧自养反硝化脱氮除磷滤料。
[0014]较佳地，所述水玻璃为水玻璃为钠类水玻璃和钾型水玻璃中的一种，模数为3
‑
4。
[0015]较佳地，将该滤料作为填料应用于填充床或固定床滤池中；或将该滤料作成填料应用于人工湿地中。
[0016]与传统复合颗粒滤料相比，该滤料可使系统的自养反硝化脱氮除磷能力大大提升，其脱氮原理为：将硫磺和硫铁矿可以作为自养反硝化电子供体结合，将硫磺反硝化速率快和硫铁矿硫酸根产量低且无需添加任何碱的情况下保持稳定的pH值的优势同时结合，将硫磺水溶性差、产生硫酸根多以及硫铁矿反硝化速率低、反硝化难以持续的劣势同时克服，实现了二者优点发挥到最大，将缺点降到最低；并且利用菱铁矿作为pH缓冲剂和提供细菌生长所需的无机碳源，克服利用石灰石导致出水硬度和总溶解固体增加的缺点，并且菱铁矿，硫磺和硫铁矿自养反硝化反应方程式如下：
[0017][0018][0019]菱铁矿能提高碱度的反应方程式：
[0020]FeCO3+2H
+
→
Fe
2+
+CO2+H2O
[0021][0022]其除磷原理：硫铁矿和菱铁矿氧化产生的铁离子与磷反应，氧化过程中产生的Fe
2+
和Fe
3+
还可以和OH
‑
发生水解生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，但是Fe(OH)2不稳定，易氧化成Fe(OH)3，铁水解产生的氢氧化物对磷有一定的吸附作用，当铁离子消耗完后，磷的吸附逐渐成为主要方式。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0024](1)本专利技术的免烧自养反硝化脱氮除磷滤料具有制作成本低、投资小，易于实施；制备工艺简单，技术难度小；生产成本低，效益好；车间占地面积小，机械规模小等优点。
[0025](2)本专利技术的制备方法使各组分之间更加均匀充分，提高了有效组分(硫磺、硫铁矿、菱铁矿)的利用率，具有多微孔、比表面积高、挂膜性能好、截污能力强、化学和物理稳定性好等优点；与烧制工艺制造的滤料相比，该制备方法无需高温烧结，免烧的制备技术不仅降低能耗还具有极高的经济性，具有强度高、软化系数较高、耐久性好和耐酸碱腐蚀等优
点。
[0026](3)本专利技术方法的制备过程中由于使用了发泡剂和双氧水复合引气的技术手段，避免了在造粒过程中产生“包球”结构的情况，并且使得填料表面及内部产生了许多微孔，有利于微生物的附着挂膜；其发泡原理为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免烧自养反硝化脱氮除磷滤料，其特征在于：该滤料的原料包括硫磺、硫铁矿及菱铁矿，所述硫磺、硫铁矿及菱铁矿的质量比为5
‑
7：2
‑
4：1，所述硫磺、硫铁矿及菱铁矿的粒径均为100
‑
200目。2.根据权利要求1所述的免烧自养反硝化脱氮除磷滤料，其特征在于：该滤料的原料还包括碱激发胶凝材料及造孔剂，所述碱激发胶凝材料为硫磺、硫铁矿及菱铁矿三者混合料质量的10
‑
15％，所述造孔剂为硫磺、硫铁矿及菱铁矿三者混合料质量的1
‑
2％。3.根据权利要求2所述的免烧自养反硝化脱氮除磷滤料，其特征在于：所述碱激发胶凝材料为碱矿渣水泥、碱火山灰水泥、碱铝酸钙复合水泥、碱波特兰复合水泥及碱石灰
‑
火山灰/矿渣水泥中的一种。4.根据权利要求2所述的免烧自养反硝化脱氮除磷滤料，其特征在于：所述造孔剂为铝粉或碳酸铵。5.根据权利要求1所述的免烧自养反硝化脱氮除磷滤料，其特征在于：所述免烧自养反硝化脱氮除磷滤料为2
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4mm的球型颗粒。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的免烧自养...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金城，覃佳佳，时慧慧，韦春满，邓钦，徐芝芬，徐泽龙，
申请(专利权)人：江苏金舵环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：