【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污废水处理，具体为一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料及其制备方法及应用。
技术介绍
1、自养反硝化作为一种新型脱氮方式具有污泥产生少、无需外加碳源等优点，目前大部分自养反硝化的载体或滤料会采用液硫或化学硫磺高温熔融后与碳酸钙混合后冷却后破碎筛分或者采用直接水下造粒的方法得到脱氮滤料，例如公开号为cn105621609b的专利，其采用硫磺和碳酸钙熔融制备的载体，然而在运行过程中容易发生硫酸钙结垢，导致其无法适用于硝酸盐浓度高于100mg/l的污水脱氮处理，也因此这种方式在处理高浓度硝酸盐时，会产生大量的硫酸钙附着在滤料表面，导致填料结垢而堵塞。
2、针对硫酸钙的结垢堵塞问题，当前根据硫酸镁及硫酸铁的溶解度较大，国内外研究者提出以菱铁矿粉或菱镁矿粉为ph调节剂，通过将其与液态硫磺熔融混合后进行造粒得到自养反硝化滤料，例如公开号为cn109879415a的专利申请，采用硫磺和菱铁矿熔融制备的载体，由于菱镁石和菱铁矿的ph中和能力明显低于碳酸钙，无法及时消除反硝化活动中产生的氢离子和产生二氧化碳，导致自养反硝化菌停止工作，虽然其表观ph并未下降，然而其对总氮的去除效率明显低于以碳酸钙为无机碳源的滤料。另外，还有将磁铁矿粉、硫磺粉和菱铁矿粉/菱镁矿粉经粘合剂粘结后造粒成型，得到具有脱氮功能的载体的方法，例如公开号为cn115304159a的专利申请，其采用硫磺粉和菱镁矿粉及有机乳液作为粘合剂,或者烧结部分硫磺粉作为粘结剂制备柱状脱氮载体来用于高浓废水脱氮处理，由于该方案采用部分烧结工艺，制备的载体强度通常低于150n/
3、同时上述方式中，无论是采用菱铁矿粉还是菱镁矿粉，其在冷的盐酸中均不起反应，对弱酸的中和能力差，ph调节缓慢。因此，采用菱铁矿或菱镁矿来制备滤料，其无论是通过熔融造粒还是通过粉末粘合造粒进行制备，由于无法及时调节脱氮硫杆菌在反硝化过程中产生的氢离子，因此导致反硝化活动停止而影响材料的脱氮速率。
4、另外，还有一些制作脱氮滤料的方式例如公开号为cn110104760b的专利，其以碳酸氢钠为发泡剂，硫磺和钙/镁碳酸盐熔融制备脱氮载体，由于其发泡孔隙大，孔隙不均匀，常导致滤料强度大幅下降，同时发泡产生的是不均匀的大孔（孔径大于100微米），导致反硝化效果提升不明显。而如果在制备滤料时采用化学合成或人工合成的碱式碳酸镁、氧化镁时，由于其碱性较强，通常水溶液的ph>8.5，导致制备的滤料浸水后水溶液ph过高，脱氮硫杆菌无法适应。同时人工合成的碱式碳酸镁通常堆积密度轻，制备的滤料硬度和强度低。
5、由此可见，目前亟需开发一种具有高反硝化活性，能够处理高硝酸盐浓度，同时能克服滤料结垢堵塞问题的反硝化滤料。
技术实现思路
1、针对现有的自养反硝化滤料在使用过程中易结垢堵塞、不利于自养反硝化菌工作的问题，本专利技术提供了一种具有高反硝化活性、能够处理高硝酸盐浓度，并且能克服滤料结垢堵塞问题的反硝化滤料及其制备方法，同时还提供了该滤料的应用环境。
2、其技术方案是这样的：一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于，其包括以下重量比例成分：硫磺100-500份，水菱镁石50-200份，多孔载体5-50份，可溶性无机盐5-50份。
3、进一步的，滤料中的水菱镁石在能够在常温下快速与稀酸（硫酸）反应，并且所述水菱镁石与水混合后的ph值能够满足自养反硝化菌的正常工作所需的ph 值。
4、更进一步的，所述水菱镁石中氧化镁含量大于35.0%（重量），氧化钙含量低于5.0%（重量）。
5、更进一步的，所述水菱镁石为天然水菱镁石或水菱镁矿粉，所述水菱镁石的粒径为60-600目，堆积密度0.3-1.2g/cm3。
6、进一步的，所述多孔载体包括活性炭、竹炭、硅藻土、沸石粉中的一种或多种，所述多孔载体的粒径为100-750目；
7、所述可溶性无机盐为硫酸亚铁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化亚铁中的一种或多种，所述可溶性无机盐的粒径为50-600目。
8、更进一步的，滤料还包括总重量0.8-4.0%的超细纤维粉，超细纤维粉包含海泡石纤维、岩棉纤维、碳纤维、木质素纤维、纤维素纤维中的一种或多种，所述超细纤维粉中纤维的直径为10-100微米、长度小于1000微米。
9、一种上述抗结垢自养反硝化脱氮滤料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）将液态硫磺在125-180摄氏度温度条件下加入所述水菱镁石、所述多孔载体、所述可溶性无机盐和所述超细纤维粉，充分搅拌均匀，得到混合浆液，所述水菱镁石、所述多孔载体、所述可溶性无机盐及所述超细纤维粉的加入顺序不限；
10、（2）将混合浆液通过湿法或干法造粒造粒得到2-30mm的类球形颗粒物或不规则碎石状滤料。
11、进一步的，除硫磺外其他添加料混合后的堆积密度为0.3-1.2g/cm3，滤料的真密度为1.8-2.8g/cm3，滤料造粒后的堆积密度为0.8-1.5g/cm3。
12、一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料的应用方式，其特征在于：将上述抗结垢自养反硝化脱氮滤料的制备方法制得的滤料用于含硝酸盐氮或亚硝酸盐氮、浓度在20-2000mg/l的废水中进行自养反硝化脱氮。
13、进一步的，当废水总碱度和所述滤料所释放碱度无法满足硫自养反硝化菌脱氮碱度要求时，在脱氮滤池中补充占整个填料质量5-50%的水菱镁颗粒作为碱度缓释剂；所述水菱镁颗粒的最大方向尺寸为1-50mm，所述水菱镁颗粒中氧化钙含量小于5%（重量）。
14、本专利技术的有益效果为：由于滤料中采用了水菱镁石，水菱镁石为在常温下可以快速与冷的稀盐酸发生中和反应，同时难溶于水，其粉末与水混合后ph在8.0左右，使其制备的滤料不产生过强的碱性而抑制自养反硝化菌生长，也因此通过采用水菱镁石能够解决采用碱式碳酸镁导致的滤料泡水后ph高，制备的滤料强度低等问题。
15、另外通过加入可溶性的盐，可以通过逐步在水中溶解，为滤料表面提供一定的孔隙，有利于自养反硝化菌的附着及生长；另外通过加入少量的超细纤维，如碳纤维、岩棉纤维、纤维素纤维等，有利于增强载体的抗压强度；而通过加入具有多孔性的载体，如粉末活性炭，有利于提高滤料的强度，同时为游离的自养反硝化菌提供附着位点，缩短启动时间。
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1.一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于，其包括以下重量比例成分：硫磺100-500份，水菱镁石50-200份，多孔载体5-50份，可溶性无机盐5-50份。
2. 根据权利要求1所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：滤料中的水菱镁石在脱氮过程中能够在常温下快速与自养反硝化过程中产生的氢离子反应，并且所述水菱镁石与水混合后的pH值能够满足自养反硝化菌的正常工作所需的pH 值。
3.根据权利要求2所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：所述水菱镁石中氧化镁含量大于35.0%（重量），氧化钙含量低于5.0%（重量）。
4.根据权利要求3所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：所述水菱镁石为天然水菱镁石或水菱镁矿粉，所述水菱镁石的粒径为60-600目，堆积密度0.3-1.2g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：所述多孔载体包括活性炭、竹炭、硅藻土、沸石粉中的一种或多种，所述多孔载体的粒径为100-750目；
6.根据权利要求1-5任一所述的一种抗结垢自养反硝
7.一种根据权利要求6所述的抗结垢自养反硝化脱氮滤料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）将液态硫磺在125-180摄氏度温度条件下加入所述水菱镁石、所述多孔载体、所述可溶性无机盐和所述超细纤维粉，充分搅拌均匀，得到混合浆液，所述水菱镁石、所述多孔载体、所述可溶性无机盐及所述超细纤维粉的加入顺序不限；
8.根据权利要求7所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料的制备方法，其特征在于：除硫磺外其他添加料混合后的堆积密度为0.3-1.2g/cm3，滤料的真密度为1.8-2.8g/cm3，滤料造粒后的堆积密度为0.8-1.5g/cm3。
9.一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料的应用方式，其特征在于：将权利要求7或8所述的抗结垢自养反硝化脱氮滤料的制备方法制得的滤料用于含硝酸盐氮或亚硝酸盐氮、浓度在20-2000mg/L的废水中进行自养反硝化脱氮。
10.根据权利要求9所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料的应用方式，其特征在于：当废水总碱度和所述滤料所释放碱度无法满足硫自养反硝化菌脱氮碱度要求时，在脱氮滤池中补充占整个填料质量5-50%的水菱镁颗粒作为碱度缓释剂；所述水菱镁颗粒的最大方向尺寸为1-50mm，所述水菱镁颗粒中氧化钙含量小于5%（重量）。
...【技术特征摘要】
1.一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于，其包括以下重量比例成分：硫磺100-500份，水菱镁石50-200份，多孔载体5-50份，可溶性无机盐5-50份。
2. 根据权利要求1所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：滤料中的水菱镁石在脱氮过程中能够在常温下快速与自养反硝化过程中产生的氢离子反应，并且所述水菱镁石与水混合后的ph值能够满足自养反硝化菌的正常工作所需的ph 值。
3.根据权利要求2所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：所述水菱镁石中氧化镁含量大于35.0%（重量），氧化钙含量低于5.0%（重量）。
4.根据权利要求3所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：所述水菱镁石为天然水菱镁石或水菱镁矿粉，所述水菱镁石的粒径为60-600目，堆积密度0.3-1.2g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：所述多孔载体包括活性炭、竹炭、硅藻土、沸石粉中的一种或多种，所述多孔载体的粒径为100-750目；
6.根据权利要求1-5任一所述的一种抗结垢自养反硝化脱氮滤料，其特征在于：滤料还包括总重量0.8-4.0%的超细纤维粉，超细纤维粉包含海泡石纤维、岩棉纤维、碳纤维、木质素纤维、纤维素纤维中的一种或多种，所述超细纤维...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪群，夏冬香，郑浩，李媛媛，
申请(专利权)人：无锡映川环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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