公布日：2023.12.08
申请日：2023.09.06
分类号：C02F3/28(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料及制备方法，涉及污水处理技术领域，包括其核心由正交生物硫S0环构成，并且正交生物硫S0环被一层具有亲水特性的长链聚合物覆盖，以污水处理污泥为助凝基底液，添加经吸附生物H2S的填料资源化利用后的含有生物单质硫Sbio0的专有填料粉末、铁粉、铁碳填料、方解石粉末、生物活性炭后进行紫外灯杀菌处理，随后进行引气与初始制模，得到初级填料，再经过添加分子筛保护层与烘烤，得到所述的专属填料。本发明通过制作过程中调控组成成分，改善其微观结构和物相，有效改善硫-铁自养反硝化脱氮除磷效果，通过制作过程中添加分子筛保护层，有效增加其稳定性与机械强度，加大其使用寿命。
权利要求书
1.一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料，其特征在于：包括其核心由正交生物硫S0环构成，并且正交生物硫S0环被一层具有亲水特性的长链聚合物覆盖，以污水处理污泥为助凝基底液，添加经吸附生物H2S的填料资源化利用后的含有生物单质硫Sbio0的专有填料粉末、铁粉、铁碳填料、方解石粉末、生物活性炭后进行紫外灯杀菌处理，随后进行引气与初始制模，得到初级填料，再经过添加分子筛保护层与烘烤，得到所述的专属填料。
2.如权利要求1所述的一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下S1：将吸附生物H2S的填料浸入废水中，曝气控制废水中溶解氧的浓度为＞0.2mg/L，通过氧化还原反应及微生物的代谢作用将吸附生物H2S的填料转化为含有生物单质硫Sbio0的专有填料；S2：按照质量分数，称取原料，含有生物单质硫Sbio0的专有填料15～30％、铁粉15～30％、铁碳填料15～30％、方解石粉末15～30％、分子筛填料5～10％、生物活性炭5～10％、污水处理污泥（污泥质量分数5～10％）；S3：以含水率≥90％污水处理污泥为助凝基底液，将上述称取原料混合制成中间溶液1，备用；S4：在60℃～80℃温度下对中间溶液1以60～80r/min的速度进行搅拌2h，待搅拌完成3～5min前开启紫外线照射灯，对中间溶液进行杀菌，照射时间3～5min，制成中间溶液2；S5：在中间溶液2中加入引气剂，在60℃～80℃下，以100～120r/min的速度进行搅拌60～80min后，放入圆球模具中，静置陈化60～80min后，制成中间填料1；S6：将中间填料1放入质量分数20～50％分子筛悬混液中，以50～60r/min的速度搅拌10min后，在80℃～100℃下烘烤30min，使得中间填料1外层加入分子筛保护层，增加填料的稳定性与机械强度，制成中间填料2；S7：将球形中间填料2，在150～200℃反应釜中烘烤6-8h后进行降温处理，降温方式可采用自然冷却、风冷、液氮制冷等方式，获得生物硫-铁自养脱氮除磷微孔填料。
3.如权利要求2所述的一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料的制备方法，其特征在于：其中制备填料的组分中引气剂为烷基类憎水性表面活性剂。
4.如权利要求2所述的一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料的制备方法，其特征在于：其中制备填料的组分中铁粉、方解石粉末、生物活性炭粉末为50目颗粒粉。
5.如权利要求2所述的一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料的制备方法，其特征在于：其中制备填料的组分中铁碳填料的铁碳组分质量比为3:1，铁碳填料粉末、含有生物单质硫Sbio0的专有填料粉末为40目颗粒粉。
发明内容
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料及制备方法，利用生物单质硫Sbio0及硫铁协同自养反硝化的优势，不仅提高了填料中的自养反硝化微生物浓度和稳定性，而且进行了废气填料的资源化利用，减少了固废及填料成本。
（二）技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料，包括其核心由正交生物硫S0环构成，并且正交生物硫S0环被一层具有亲水特性的长链聚合物覆盖，以污水处理污泥为助凝基底液，添加含有生物单质硫Sbio0的专有填料粉末、铁粉、铁碳填料、方解石粉末、生物活性炭后进行紫外灯杀菌处理，随后进行引气与初始制模，得到初级填料，再经过添加分子筛保护层与烘烤，得到所述的专属填料。
一种利用废弃吸附材料为原料的水质净化填料的制备方法，具体步骤如下S1:将吸附生物H2S的填料浸入废水中，曝气控制废水中溶解氧的浓度为＞0.2mg/L，通过化学氧化作用及微生物的好氧代谢作用将吸附生物H2S的填料转化为含有生物单质硫Sbio0的专有填料；S2：按照质量分数，称取原料，含有生物单质硫Sbio0的专有填料15～30％、铁粉15～30％、铁碳填料15～30％、方解石粉末15～30％、分子筛填料5～10％、生物活性炭5～10％、污水处理污泥（污泥质量分数5～10％）；S3：以含水率≥90％污水处理污泥为助凝基底液，将上述称取原料混合制成中间溶液1，备用；S4：在60℃～80℃温度下对中间溶液1以60～80r/min的速度进行搅拌2h，待搅拌完成3～5min前开启紫外线照射灯，对中间溶液进行杀菌，照射时间3～5min，制成中间溶液2；S5：在中间溶液2中加入引气剂，在60℃～80℃下，以100～120r/min的速度进行搅拌60～80min后，放入圆球模具中，静置陈化60～80min后，制成中间填料1；S6：将中间填料1放入质量分数20～50％分子筛悬混液中，以50～60r/min的速度搅拌10min后，在80℃～100℃下烘烤30min，使得中间填料1外层加入分子筛保护层，增加填料的稳定性与机械强度，制成中间填料2；S7：将球形中间填料2，在150～200℃反应釜中烘烤6-8h后进行降温处理，降温方式可采用自然冷却、风冷、液氮制冷等方式，获得生物硫-铁自养脱氮除磷微孔填料。
优选的，其中吸附生物H2S的填料，其主要组分为负载氧化铁的活性炭或分子筛吸附填料。
优选的，其中制备填料的组分中引气剂为烷基类憎水性表面活性剂。
优选的，其中制备填料的组分中铁粉、方解石粉末、生物活性炭粉末为50目颗粒粉。
优选的，其中制备填料的组分中铁碳填料的铁碳组分质量比为3:1，铁碳填料粉末、含有生物单质硫Sbio0的专有填料粉末为40目颗粒粉。
（三）有益效果1、本发明采用的生物单质硫Sbio0不同于以往化学单质硫，生物单质硫Sbio0能够有效减少以往自养反硝化过程碱度消耗，同时增加比表面积、微生物利用度及胶体稳定性，能够将以往作为环保废弃物的吸附生物硫化氢后的专有填料进行废水生化处理和硫铁自养反硝化的连续资源化利用，不仅实现脱氮除磷的协同作用，同时降低了填料制作成本，填料反应效率高，消耗少，停留时间短，运行成本低，提升经济效益。
2、通过制作过程中调控组成成分，改善其微观结构和物相，可以有效改善硫-铁自养反硝化脱氮除磷效果，通过制作过程中添加分子筛保护层，有效增加其稳定性与机械强度，加大其使用寿命，减少损耗。
3、本发明制备的填料可根据模型制定成不同形状，堆密度低、便于冲洗，微孔发达、当其为规整球形时，比表面积最大、反应活性最强，作用于人工湿地系统时，能保障其处理系统的生物高活性与处理高效性。
（发明人：何曼妮;李佳;王馨悦;白倩倩;骆坚平）