申请日2019.10.30
公开(公告)日2020.01.03
IPC分类号C02F1/461; C02F1/28; C02F3/28; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种污水脱氮除磷填料及其制备方法。所述污水脱氮除磷填料包括如下重量份的组分：铁粉30～50份、碳粉20～50份、膨润土5～10份、水泥15～30份、改性生物炭20～50份、固体碳源20～40份。其制备方法包括改性生物炭制备、固体炭制备、混合、造粒和烘干的步骤。本发明所述的污水脱氮除磷填料具有良好的脱氮除磷效率且结构稳定，制备方法简单且成本低，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述污水脱氮除磷填料包括如下重量份的组分：铁粉30～50份、碳粉20～50份、膨润土5～10份、水泥15～30份、改性生物炭20～50份、固体碳源20～40份。
2.如权利要求1所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述污水脱氮除磷填料由如下重量份的组分组成：铁粉30～50份、碳粉20～50份、膨润土5～10份、水泥15～30份、改性生物炭20～50份、固体碳源20～40份。
3.如权利要求2所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述铁粉、碳粉、高岭土、固体碳源的粒径均<100目，所述改性生物炭粒径<50目。
4.如权利要求2所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述铁粉为还原性铁粉。
5.如权利要求4所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述铁粉中铁的质量百分比含量>80%。
6.如权利要求1所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述碳粉为导电性的活性碳粉。
7.如权利要求1所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述改性生物炭的原料为农作物秸秆、花生壳、玉米芯、木屑、甘蔗渣中至少一种的热解产物。
8.如权利要求1所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述改性生物炭为铁改性生物炭。
9.如权利要求1所述的污水脱氮除磷填料，其特征在于，所述固体碳源的原料为农作物秸秆、花生壳、玉米芯、木屑、甘蔗渣、园林凋落物中的至少一种。
10.如权利要求1至9任一项所述污水脱氮除磷填料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)改性生物炭制备：将生物炭的原料洗净，以1.0～2.0mol/L的氯化铁溶液浸泡8～24h，过滤取出，于60～120℃烘干后，在350～500℃碳化2.5～3.5h，粉碎;
(2)固体炭制备：将固体碳源的原料洗净，于60～120℃烘干，粉碎;
(3)混合：将铁粉、碳粉、膨润土、水泥、改性生物炭、固体碳源混合，得混合料;
(4)造粒：将混合料制成粒径为1～2cm的球粒;
(5)烘干：将步骤(4)制得的球粒于60～120℃烘干后冷却，即得所述污水脱氮除磷填料。
说明书
一种污水脱氮除磷填料及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及一种污水脱氮除磷填料及其制备方法。
背景技术
氮磷过量排放易造成水体富营养化，恶化水质，出水总氮和总磷浓度是污水处理中两项重要指标。生物脱氮除磷工艺因其处理成本较低、处理效果较好而在污水处理中得到日益广泛的应用，其中应用最为广泛的为A2/O工艺或其改良工艺。但目前由于存在进水有机物浓度不足、脱氮菌与除磷菌泥龄不同等问题，生物脱氮除磷工艺的氮磷去除效果受到影响。目前污水厂会加入大量的化学药剂如PAC、铁盐等提升除磷效果，造成运行成本上升，且生成大量污泥。另外，加入葡萄糖、乙酸钠等碳源提高反硝化脱氮效果，也增加了运行成本和二次污染的风险。
目前常用的水处理填料如活性炭、钢渣、石灰石、陶粒、沸石、蛭石、火山岩、石英砂、无烟煤等主要以吸附作用去除氮磷且吸附容量有限，吸附易饱和使填料失去处理效果，缩短了填料使用周期，降低了处理负荷。(改性)生物炭对硝酸根可以起到较好的吸附作用，但缺乏反硝化脱氮，不能从根本上除氮。固体碳源可以提供反硝化所需的有机物，但不能吸附富集硝酸根，影响了处理速率。如果填料能长期释放铁离子，与磷酸盐生成沉淀，可以达到长期的化学除磷效果，但目前填料很难具备这一功能。
总之，目前采用的填料脱氮除磷能力有限，处理负荷很低，需要很大的用量，造成占地面积大的问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的问题，提供一种污水脱氮除磷填料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述污水脱氮除磷填料包括如下重量份的组分：铁粉30～50份、碳粉20～50份、膨润土5～10份、水泥15～30份、改性生物炭20～50份、固体碳源20～40份。
优选地，所述污水脱氮除磷填料由如下重量份的组分组成：铁粉30～50份、碳粉20～50份、膨润土5～10份、水泥15～30份、改性生物炭20～50份、固体碳源20～40份。
优选地，所述铁粉、碳粉、高岭土、固体碳源的粒径均<100目，所述改性生物炭粒径<50目。
优选地，所述铁粉为还原性铁粉。
更优选地，所述铁粉中铁的质量百分比含量>80%。
优选地，所述碳粉为导电性的活性碳粉。
优选地，所述改性生物炭的原料为农作物秸秆、花生壳、玉米芯、木屑、甘蔗渣中至少一种的热解产物。
优选地，所述改性生物炭为铁改性生物炭。
优选地，所述固体碳源的原料为农作物秸秆、花生壳、玉米芯、木屑、甘蔗渣、园林凋落物中的至少一种。
上述污水脱氮除磷填料的制备方法包括如下步骤：
(1)改性生物炭制备：将生物炭的原料洗净，以1.0～2.0mol/L，优选1.5 mol/L的氯化铁溶液浸泡8～24h，过滤取出，于60～120℃烘干后，在350～500℃碳化2.5～3.5h，优选3h，粉碎;
(2)固体炭制备：将固体碳源的原料洗净，于60～120℃烘干，粉碎;
(3)混合：将铁粉、碳粉、膨润土、水泥、改性生物炭、固体碳源混合，得混合料;
(4)造粒：将混合料制成粒径为1～2cm的球粒;
(5)烘干：将步骤(4)制得的球粒于60～120℃烘干后冷却，即得所述污水脱氮除磷填料。
本发明在填料中加入膨润土和水泥增加了填料粘结度和强度，稳定性好。加入的铁和碳产生微电解作用，释放铁离子与磷酸盐形成沉淀，提高了除磷效果。改性生物炭吸附硝酸根，起到富集硝酸根的作用，负载的反硝化菌利用固态碳源提供的有机物将硝酸根还原为氮气，提高了脱氮效果。本发明提供的填料制备工艺简单、成本低、填料结构稳定、使用周期长，填料脱氮除磷能力强。
总之，本发明所述的污水脱氮除磷填料具有良好的脱氮除磷效率且结构稳定，制备方法简单且成本低，具有广阔的应用前景。（发明人陈静;温玉;陈英）