CN103214086A

CN103214086A - 一种用于地下水污染好氧生物修复的释氧填料

Info

Publication number: CN103214086A
Application number: CN2013101737966A
Authority: CN
Inventors: 王鹤立; 姜廷亮; 李頔
Original assignee: China University of Geosciences Beijing
Current assignee: China University of Geosciences; China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及一种用于地下水污染好氧生物修复的释氧填料。其成份和配比为：基质化合物10～50％(wt)，烧结剂50～90％(wt)，过氧化氢，水。该材料具有长效、缓慢释氧的特性，配料简单，易于制备，成本低廉；在使用过程中不会造成水体的二次污染，填填装后对地层结构破坏较小。可广泛应用于地下水氨氮、有机污染原位修复技术中。

Description

一种用于地下水污染好氧生物修复的释氧填料

技术领域：

本发明涉及一种用于地下水污染修复的材料，具体涉及一种用于地下水污染原位修复技术的新型释氧填料，属于水处理技术领域。

背景技术：

地下水原位修复技术因处理费用少、对环境扰动小、反应持续长效等优点而在地下水污染修复技术中具有广泛的应用前景。地下水污染修复的方法主要有物理修复、化学修复和生物修复。从彻底消除地下水中硝酸盐污染和降低成本这两个方面看，生物反硝化方法是目前已投入使用的最经济有效的方法。

在天然地下水环境中，由于受到电子供体、电子受体和营养条件的限制，原生微生物处于失活或微活状态，对地下水中的污染组分没有明显的降解作用。地下水原位修复技术针对以上限制条件，通过向含水层中投加菌剂、有机碳源和释氧材料等方法打破地下水原生环境中不利于污染物降解的状态，使污染得以去除，达到污染修复的目的。

地下水污染修复主要应用好氧生物格栅技术，好氧生物格栅中含有释氧化合物(ORC)，释氧化合物形态为固态的过氧化物，如MgO₂、CaO₂等。释氧化合物向水体中释氧，提供电子受体，使水体中污染产生好氧微生物降解，最终得以去除。但是，在天然地下水中，溶解含量较少，当受到污染后，溶解氧会进一步降低，甚至为零。因此，在污染地下水水体中补充溶解氧是好氧格栅技术的关键。向地下水中释氧的方式主要有空气注入、臭氧注入、过氧化氢溶液引入、胶态微气泡注入和释氧化合物注入等(李木金，《地下水生物修复释氧过程及污染物迁移研究》，[硕士学位论文]，天津大学，2006)。释氧化合物(过氧化物)对水体无毒性，不会造成二次污染，而且具有运行成本低，投入的释氧材易于制作的特点，应用前景广阔。

目前，释氧材料应用形式较多的是以过氧化物和水泥为主料，制作成易于填装的块状或球状体。但此种释氧材料辅料较多，制作费用较高，操作繁琐，难于量产。因此，研制一种释氧效果好、费用低廉、操作简单、易于量产的释氧材料具有重大要现实意义。

发明内容：

本发明的目的是针对常规释氧材料辅料较多，制作费用较高，操作繁琐，难于量产的局限性，提供一种使用安全、释氧效果好、费用低廉、操作简单、易于量产的释氧材料。以天然粘土和石灰石或钙镁碳酸盐为原料，造粒烧制，再经改性处理，最终完成释氧填料的制备，易于规模化生产。

本发明提供一种使用安全、释氧效果好、费用低廉、操作简单、易于量产的释氧填料，其特征在于释氧填料是高温(800～1200℃)烧制的陶类料球，成分配比为：基质化合物10～50％(wt)，烧结剂50～90％(wt)。

如上所述的释氧填料，其中所述的基质化合物优选天然石灰石，或碳酸钙、碳酸镁的一种或多种；所述的烧结剂为天然粘土、煤渣、高岭土中的一种或多种。以上所有原材料粒径均小于0.5mm。

如上所述的释氧填料制备方法包括以下步骤：按质量组成称取基质化合物和烧结剂，使其充分混合后制球，通过调节制球机，可以制成各种粒径的料球；料球进回转窑进行煅烧；出炉自然冷却至常温，加水反应1小时；烘干去结晶水，冷却后置于塑料容器中，在常温常压下投入过氧化氢中浸泡1～2小时，浸泡后用清水冲洗，最终完成填料的制备，所制备的释氧填料粒径5～30mm。工艺流程如图1所示；实物如图2所示。

除非另外定义，此处所用的所有技术和科学术语与本发明技术领域普遍技术人员的常规理解有相同含义。

例如此处所述天然粘土，是一种矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成。

此处所用术语制球机，是一种制球设备，通过两个轧辊上的半球模相扣，将物料制成球形。

此处所用术语回转窑，是指旋转煅烧窑(俗称旋窑)，可实现物料的高温煅烧，属于建材设备。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用通过高温烧结方法制备填料，成品结构稳定，强度高，并且高温烧结周期短，利于批量生产。

(2)本发明将释氧基质材料与天然粘土、煤渣、高岭土等矿物质均匀混合，经高温煅烧、分解、化合等一系列反应后，在料球中会均匀产生微孔，增加了物料的接触反应面积。

(3)本发明所制备的新型释氧填料对水体不会产生二次污染，对水体环境扰动较小。

(4)本发明所用原料价格低廉，均为天然易得材料，并且不会对环境造成二次污染，在经济性和环保性上均具有显著的优势。

附图说明：

图1工艺流程图；

图2成品照片。

具体实施方式：

为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进行更一步的说明，但本发明要求保护的范围不局限于实施例所阐述的范围。

实施例

将1000克天然粘土与300克碳酸钙混合均匀，加水500ml搅匀，团成球状，静置30分钟后，制成直径15～20mm的小球，置于恒温干燥箱中120度下烘干1小时，取出置于马弗炉中1100度下煅烧1小时，降温、冷却、取出，加入去离子水，反应1小时后烘干，冷却后置于塑料容器中，加入过氧化氢溶液，反应1小时后取出，去离子水浸洗3次，自然风干，如图2所示，为煅烧过程中和最终制备完成的物料照片。

控制投加量为2g/L的静态试验中，溶解氧在20天达到静态平衡，溶解氧为8.9mg/L，pH为10.5～10.9，释氧周期12个月。在流速5ml/min，在投加量为50g的动态试验中，出水溶解氧为5.4mg/L，pH为8.5～9.0。

Claims

1.一种用于地下水污染好氧生物修复的释氧填料，其成份和配比为：基质化合物10～50％(wt)、烧结剂50～90％(wt)、过氧化氢和水。

2.根据权利要求1所述的释氧填料，制备原理是基质化合物(石灰石、碳酸钙、碳酸镁)与烧结剂(天然粘土、煤渣、高岭土)共混造粒，在常压高温(800～1200℃)条件下，基质化合物分解成氧化物，冷却后加水反应，烘干去结晶水后投入过氧化氢中浸泡，浸泡后用清水冲洗，最终使基质化合物转化为具有释氧效能的过氧化物。

3.根据权利要求1所述的释氧填料，制备方法是利用高温煅烧，使基质化合物中的碳酸钙、碳酸镁分解成氧化物，再经水合反应，生成氢氧化物，氢氧化物与过氧化氢反应生成具有释氧特性的过氧物；在高温过程中，烧结剂与基质化合物一同烧结，结构稳定，所制备的释氧填料粒径5～30mm。

4.根据权利要求1所述的释氧填料，其中过氧化氢和水的用量不小于所制备的填料堆体体积。

5.根据权利要求1所述的释氧填料，其中所述基质化合物选自石灰石、碳酸钙、碳酸镁的一种或多种，包括碳酸钙、碳酸镁等含量在60％以上的天然矿物质。

6.根据权利要求1所述的释氧填料，其中所述烧结剂为天然粘土、煤渣、高岭土中的一种或多种。

7.根据权利要求1～5所述的释氧填料，其中所述释氧填料的原材料粒径均小于0.5mm。