CN105819759A - 一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，包含混合料和双氧水；所述混合料包含水泥、粉煤灰和沸石粉。本发明的优点是：具有同时脱氮除磷的能力，对氮、磷的吸附能力达到了80％以上；填料的抗压强度达到9～15MPa，能够满足水流冲击不易碎，提高填料的使用寿命。

Description

一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料
技术领域
本发明属于污染控制领域，涉及一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料。
背景技术
废水脱氮除磷的方法主要有活性污泥法、化学氧化法、吸附法、络合沉淀法、人工湿地等，这些方法用于废水处理，对氮、磷的去除效果较差，且存在工艺复杂、占地面积大等问题。目前研究最多的为生物膜法和填料吸附法。
生物膜法运行及投资成本低，但处理效率有限，尤其是对磷的去除效果甚微，生物膜法脱氮可以达到氨氮完全硝化，但反硝化处理不稳定，仍会造成水体富营养化。生物膜容易受进水水质波动和季节变化的影响，易造成膜系统崩溃。对于碳含量较低的废水，微生物无法获取足够的养分，这就大大制约了生物膜的生长繁殖，导致生物膜法处理出水水质不达标。
随着技术的发展，填料逐渐被用于污水处理系统中，除用于微生物挂膜，填料还可以利用自身结构与水中的污染物质反应，达到净化水质的目的。现阶段，用于水净化的填料主要以烧结料为主，应用最多的为陶粒，其次为沸石。陶粒的主要成分为粘土和页岩，陶粒生产需要大量的泥土资源，大量良田被毁，国家为保护土地资源，已限制了粘土的使用，这就限制了陶粒的生产。而用做填料的沸石多为活化沸石，活化沸石以天然沸石或粉煤灰为原料烧制而成，脱氮效果好，但烧制能耗高，且烧制过程中会造成大气污染。
如何选用天然材料及废弃物制成免烧填料，实现节能降耗、变废为宝及高效脱氮除磷的目的，成为了亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，该免烧填料能有效脱氮除磷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，包含混合料和双氧水；所述混合料包含水泥、粉煤灰和沸石粉。
作为优选，所述混合料与双氧水的质量比为1～3:0.5～2。
作为优选，所述混合料与双氧水的质量比为2:1。
作为优选，所述水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为1～2:2～6:0.2～0.8。
作为优选，所述水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为1.5:4:0.5。
作为优选，所述双氧水的体积比浓度为0.5％～1％；所述粉煤灰的粒度为30～80目；所述沸石粉的粒度为80～100目。
本发明还提供一种制备所述免烧填料的方法，包括以下步骤：按配比，将水泥、粉煤灰、沸石粉混匀，喷入双氧水，制粒，堆存，保湿养护，风干。
作为优选，所述堆存的温度为常温，堆存的时间为12～48小时；所述保湿采用洒水的方式来进行，保湿养护的时间为3～6天。
本发明还提供一种处理废水的方法，包括以下步骤：将所述免烧填料添加至废水中，浸泡。
作为优选，所述免烧填料的添加量按每升废水加入0.7～1g的量来进行；所述浸泡的时间为12～48小时。
本发明免烧填料的制备原理如下：
沸石粉与粉煤灰含有较高比例的Al3+、Fe2+，粉煤灰还含有较高的Ca2+、Mg2+，本发明将沸石粉和粉煤灰作为混合料，使填料同时具备脱氮除磷的能力，添加双氧水做发泡剂，使填料呈现出酥松多孔形态，增加填料的比表面积，从而提高填料的吸附能力。
本发明的有益效果：
(1)填料利用沸石粉和粉煤灰制成复合吸附材料，具有同时脱氮除磷的能力，可大大简化水处理工艺流程，同时也为粉煤灰和沸石粉的资源化提供一条新的途径；
(2)填料属免烧型，相对烧结型填料，降低了能耗，同时避免了烧制过程造成的大气污染；
(3)填料制备使用的天然沸石骨料细小，与直接破碎制备的颗粒沸石和粉煤灰改性沸石相比，大大增加了微米级空隙体积，减少了溶质传质阻力，提高了吸附速率；
(4)使用双氧水做发泡剂，使发泡效果更好，开孔更多，孔隙更大，使天然沸石粉和粉煤灰制成的复合填料对氮、磷的吸附能力达到了80％以上；
(5)填料的抗压强度达到9～15MPa，能够满足水流冲击不易碎，提高填料的使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种制备免烧填料的方法，包括以下步骤：按配比，将水泥、60目粉煤灰、100目沸石粉混匀，得混合料，喷入体积比浓度为1％的双氧水，制粒，常温堆存24小时，洒水保湿养护5天，风干。其中，混合料与双氧水的质量比为2:1；水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为1.5:4:0.5。经检测，所得免烧填料的抗压强度为15MPa；盐酸可溶性为0.03％；孔隙率为70％；填料破碎率与磨损率之和为4.8％。
实施例2
一种制备免烧填料的方法，包括以下步骤：按配比，将水泥、80目粉煤灰、100目沸石粉混匀，得混合料，喷入体积比浓度为1％的双氧水，制粒，常温堆存48小时，洒水保湿养护6天，风干。其中，混合料与双氧水的质量比为3:2；水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为2:6:0.8。经检测，所得免烧填料的抗压强度为9MPa；盐酸可溶性为0.06％；孔隙率为65％；填料破碎率与磨损率之和为4.5％。
实施例3
一种制备免烧填料的方法，包括以下步骤：按配比，将水泥、30目粉煤灰、80目沸石粉混匀，得混合料，喷入体积比浓度为0.5％的双氧水，制粒，常温堆存12小时，洒水保湿养护3天，风干。其中，混合料与双氧水的质量比为1:2；水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为1:2:0.8。经检测，所得免烧填料的抗压强度为13MPa；盐酸可溶性为0.05％；孔隙率为67％；填料破碎率与磨损率之和为4.6％。
实施例4
一种处理废水的方法，包括以下步骤：将上述实施例1所得的免烧填料添加至废水(氨氮的含量为18.4mg/L、总磷的含量为1.86mg/L)中，浸泡24小时。其中，免烧填料的添加量按每升废水加入0.8g的量来进行。废水经处理后的出水，经检测，氨氮的含量为2.61mg/L、总磷的含量为0.32mg/L；氨氮的去除率为85.8％，总磷的去除率为82.8％。
实施例5
一种处理废水的方法，包括以下步骤：将上述实施例2所得的免烧填料添加至废水(氨氮的含量为18.4mg/L、总磷的含量为1.86mg/L)中，浸泡48小时。其中，免烧填料的添加量按每升废水加入1g的量来进行。废水经处理后的出水，经检测，氨氮的含量为2.58mg/L、总磷的含量为0.35mg/L；氨氮的去除率为86％，总磷的去除率为81.2％。
实施例6
一种处理废水的方法，包括以下步骤：将上述实施例3所得的免烧填料添加至废水(氨氮的含量为18.4mg/L、总磷的含量为1.86mg/L)中，浸泡12小时。其中，免烧填料的添加量按每升废水加入0.7g的量来进行。废水经处理后的出水，经检测，氨氮的含量为2.64mg/L、总磷的含量为0.33mg/L；氨氮的去除率为85.7％，总磷的去除率为82.3％。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，其特征在于，包含混合料和双氧水；所述混合料包含水泥、粉煤灰和沸石粉。
2.根据权利要求1所述的一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，其特征在于：所述混合料与双氧水的质量比为1～3:0.5～2。
3.根据权利要求2所述的一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，其特征在于：所述混合料与双氧水的质量比为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，其特征在于：所述水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为1～2:2～6:0.2～0.8。
5.根据权利要求4所述的一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，其特征在于：所述水泥、粉煤灰与沸石粉的质量比为1.5:4:0.5。
6.根据权利要求1所述的一种用于高效处理废水中氮和磷的免烧填料，其特征在于：所述双氧水的体积比浓度为0.5％～1％；所述粉煤灰的粒度为30～80目；所述沸石粉的粒度为80～100目。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述免烧填料的方法，其特征在于：包括以下步骤：按配比，将水泥、粉煤灰、沸石粉混匀，喷入双氧水，制粒，堆存，保湿养护，风干。
8.根据权利要求7所述制备免烧填料的方法，其特征在于：所述堆存的温度为常温，堆存的时间为12～48小时；所述保湿采用洒水的方式来进行，保湿养护的时间为3～6天。
9.一种处理污水的方法，其特征在于：包括以下步骤：将权利要求1-6任一项所述免烧填料添加至废水中，浸泡。
10.根据权利要求9所述的一种处理废水的方法，其特征在于：所述免烧填料的添加量按每升废水加入0.7～1g的量来进行；所述浸泡的时间为12～48小时。
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