CN109201012A - 一种用于处理氨氮废水的包合吸附物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，公开了一种用于处理氨氮废水的包合吸附物，原料重量份数组成如下：沸石10～30份、贝壳20～45份、明胶30～60份、田地污泥30～90份、氧化钙10～30份，并且按照一定的方式制备。本发明可有效的对氨氮废水中的氨氮进行处理，降低氨氮的含量。

Description

一种用于处理氨氮废水的包合吸附物及其制备方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种用于处理氨氮废水的包合吸附物及其制备方法。

背景技术

水中氨氮的来源，包括生活污水中含有氮有机微生物作用分解的产物；某些工业废水，如焦化废水、合成氨、化肥厂废水、农田排水以及养殖水中过剩饲料以及过度施肥等。水中氨氮含量过高会造成水体富营养化，导致水草、蓝藻等生物大量繁殖，破坏生态平衡，引发一系列环境问题，严重危害生态安全。

目前，国内外高浓度氨氮废水处理技术，主要分为生物法、物理化学法和多种技术联合使用的方法。物理化学法是利用物理和化学的综合作用，使得氨氮废水得以净化，主要是利用无机盐改性沸石作为吸附物，具体为通过沸石对氨氮废水中的氨氮进行吸附，但是经研究发现：氨氮废水中氨氮在经过沸石吸附之后，浓度会降低，但是此时沸石处于吸附饱和状态，沸石对氨氮的吸附能力会减弱，难以继续吸收，如此仍会造成大量的氨氮残留在废水中。

发明内容

本发明意在提供一种用于处理氨氮废水的包合吸附物及其制备方法，包合吸附物能够在氨氮废水中氨氮含量降低之后能够继续吸附氨氮。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于处理氨氮废水的包合吸附物，原料重量份数组成如下：沸石10～30份、贝壳20～45份、明胶30～60份、田地污泥30～90份、氧化钙10～30份。

一种用于处理氨氮废水的包合吸附物的制备方法，按照以下步骤制备：步骤一：先将10～30份氧化钙和10～30份沸石放置于制备装置的搅拌桶内混合形成第一混合物；步骤二：通过制备装置将30～90份田地污泥和20～45份贝壳混合，并且制成若干贝泥球；步骤三：对30～90份明胶进行加热，使得明胶变为熔融状态，加热温度为40℃～60℃；步骤四：将步骤一中的第一混合物放置于步骤三中熔融状态的明胶中，并且均匀搅拌成第二混合物；步骤五：选用步骤二中的若干贝泥球，并且使用步骤四中的第二混合物包裹若干贝泥球，制成包合吸附物。

本发明的原理以及有益效果：

(1)通过该步骤进行制造成吸附物，形成多层结构，以按照不同的时间段对氨氮进行吸附。具体为：田地污泥和贝壳作为内包物，明胶作为粘附剂将氧化钙和沸石粘附，从而形成外包物，外包物包裹在内包物的外表面，如此形成以内包物为骨架，外包物包裹内包物的包合物。在氧化钙与水反应之后产生的大量热，使得明胶熔融，从而使得外包物分解，漏出内包物。内包物和外包物对氨氮废水进行不同阶段的氨氮吸附。

(2)在氨氮废水中的氨氮含量较高时，沸石可对高浓度的氨氮进行吸附，沸石饱和之后，氨氮废水中的氨氮含量处于较低状态，此时田地污泥和贝壳可对低含量的氨氮继续吸收，如此使包合吸附物能够吸附较多的氨氮。明胶作为粘附剂，可以将氧化钙和沸石粘附，氧化钙与水发生反应产生的热，又会使得明胶熔融，明胶熔融之后会分散在水中，从而明胶带着沸石分散在水中，如此沸石与水的接触面积增大，提高吸附效果。

进一步，明胶为工业明胶或食用明胶。工业明胶和食用明胶均便于获得，同时工业明胶和食用明胶便于处理，对水的污染低。

进一步，原料组分还包括3份固体碘。当温度升高固体碘会发生升华，固体碘升华之后体积会增大，从而贝泥球内的压力增大，压力增大会朝向外部挤压贝泥球，加快贝泥球的分散，分散后使得贝壳与田地污泥混合物与氨氮废水的接触面积增大，从而提高对氨氮的吸附效率。

进一步，田地污泥的水分为30％～40％。水分低于30％不容易形成所需要的贝泥球，水分高于40％水含量过多也不容易形成贝泥球。

进一步，通过制备装置搅拌步骤四中的第二混合物进行冷却，且冷却时间大于10min。冷却时间小于10min明胶凝固程度不足，难以形成保护膜。

附图说明

图1为本发明实施例一的制备装置的正向剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：外桶1、搅拌桶2、电机3、连接轴4、入料口5、空腔6、筛孔7、封闭块8、电磁铁9、叶片10、永磁铁11、连杆12、风扇13。

实施例中的各组分原料含量如下(单位：kg)：

原料	沸石	贝壳	明胶	田地污泥	氧化钙	固体碘
							实施例一	10	20	30	30	10	3
实施例二	30	45	60	90	30	3
							实施例三	15	30	45	60	20	3

备注：田地污泥的水含量为30％，固体碘为固体碘颗粒。以实施例一为例，使用一种制备装置对包合吸附物进行制备，如附图1所示，制备装置包括机架、电机3、搅拌桶2和固定在机架上的外桶1，搅拌桶2的顶部设置有入料口5，搅拌桶2位于外桶1内，并且搅拌桶2与外桶1之间构成一个空腔6，空腔6的底部设置有出料口，并且出料口内设置有与外桶1竖直滑动连接的封闭块8。搅拌桶2的侧壁上设置有连通搅拌桶2和空腔6的筛孔7。外桶1的侧壁内设置有可调节温度的加热器，型号为CSH3B-FK/K(图中未示出)，空腔6的上部设置有固定在外桶1上的风扇13，风扇13的外罩上设有相互交叉的若干橡胶条，在风扇13工作时，风扇13吹出的风撞击到橡胶条上，使得气体进入到空腔6内为紊流。

电机3固定在机架上，并且位于搅拌桶2的上方。电机3的输出轴上固定有连接轴4，连接轴4的下端与搅拌桶2固定。搅拌桶2内转动连接有搅拌轴，搅拌轴的下端贯穿搅拌桶2和外桶1固定在机架上，搅拌轴与外桶1转动连接。搅拌轴的上部铰接有若干依次竖直排列的叶片10，具体为叶片10通过螺杆和放松螺母配合，使得叶片10在受到作用力才会转动，叶片10的自由端与搅拌桶2的侧壁接触。相邻两个叶片10之间设置有连杆12，连杆12下端与叶片10固定连接，连接杆上端与叶片10铰接。最下方的叶片10的底面固定有永磁铁11，搅拌桶2的底部固定有电磁铁9，电磁铁9向下倾斜并且朝向搅拌轴,避免粉碎过后的原料堆积在搅拌桶2的底部。电磁铁9使用低频交流电。

按照以下步骤制备包合吸附物：

步骤一：启动风扇13，将氧化钙和沸石从入料口5送入到搅拌桶2内，开启电源使得电机3和电磁铁9通电。电机3的输出轴带动连接轴4，连接轴4带动搅拌桶2转动，搅拌桶2内的氧化钙和沸石会随着搅拌桶2转动，此时搅拌轴相对搅拌桶2转动，而氧化钙和沸石撞击到叶片10上时会被叶片10粉碎，同时在叶片10的作用下搅拌混合。在搅拌桶2转动的过程中，电磁铁9也处于工作状态，由于使用的低频交流电，电磁铁9的磁极会发生改变。

当电磁铁9与永磁铁11相吸时，如附图1所示，最下方的叶片10会随着永磁铁11向下转动，并且连杆12也会随着叶片向下滑动，第二层的叶片10失去最下方连杆12的支撑，第二层的叶片10也会向下转动，如此使得叶片10均向下转动；当电磁铁9与永磁铁11相斥时，最下方的叶片10会向上转动，并且通过连杆12推动相邻的叶片10向上转动，因此叶片10均会向上转动，如此可使得叶片10向上或向下转动对氧化钙和沸石搅拌。

搅拌桶2转动时会产生离心力，沸石和氧化钙被搅拌、粉碎的同时，在离心力的作用下通过筛孔7甩入到空腔6内，如此制备成第一混合物。风扇13向空腔6吹入的气体为紊流，在紊流的作用下再次对沸石和氧化钙进行混合，以保证混合充分。在取下封闭块8打开空腔6时，风扇13吹出的风会将第一混合物，以减少人工工作。尤其，在离心作用下第一混合物可能会贴在搅拌桶2的内侧壁上堵塞筛孔7，在叶片10上下转动的过程中，叶片10的端部会将搅拌桶2侧壁的较大颗粒刮下，避免筛孔7堵塞。

步骤二：将贝壳放置于空腔6内，启动加热器对贝壳加热煅烧，煅烧温度150℃，取出封闭块8打开空腔6，取出煅烧后的贝壳。将煅烧后的贝壳与田地污泥放置于搅拌桶2内，重复步骤一，田地污泥与贝壳混合，并且在离心力的作用下含有贝壳的田地污泥通过筛孔7被甩出，由于田地污泥与贝壳的混合物较软，被甩出经过筛孔7时在离心作用和筛孔7的挤压下，形成贝泥球，人工向贝泥球内送入固体碘颗粒，将贝泥球密封，并且固体碘位于贝泥球的中心，固体碘与贝泥球的质量比为1:50。如此使得贝壳和田地污泥作为内包物，氨氮废水的氨氮含量降低之后，通过内包物继续吸收氨氮。

步骤三：将明胶放置在空腔6内，启动加热器对明胶加热，加热温度调节为40℃，使得明胶变为熔融状态，从出料口取出封闭块8，打开空腔6，取出熔融状态的明胶。

步骤四：将熔融状态的明胶和第一混合物放入到搅拌桶2内，重复步骤一混合明胶和第一混合物，形成第二混合物，在离心力的作用下第二混合物通过筛孔7进入到空腔6内，取出封闭块8打开空腔6，将第二混合物自然冷却10min。

步骤五：由于明胶类似胶囊外壳，因此将第二混合物切割成片状，然后将第二混合物包裹在贝泥球的外表，制成吸附物。第二混合物作为外包层用于包裹贝泥球，外包层先对氨氮废水中的氨氮进行吸附。在氧化钙与水反应时，外包物进行氨氮吸收，初步降低氨氮废水的氨氮浓度，然后贝泥球作为内包物，在外包物反应吸附氨氮含量之后内包物继续对氨氮废水的氨氮进行吸附。

对照组一～三的原料组分如下(单位：kg)：

原料	沸石	贝壳	明胶	田地污泥	氧化钙	固体碘
							对照组一	0	20	30	30	10	3
对照组二	10	0	30	30	10	3
							对照组三	10	20	30	0	10	3

对照组四：沸石吸附物。

取七份体积相等，氨氮含量均为500mg/l的氨氮废水。将实施例一～三的成品包合物以及对照组一～四以相同的量投放到氨氮废水内，经过15min、30min、45min后分别对氨氮废水的氨氮含量进行检测，氨氮的去除效果对比如表1所示。

表1

从表一的数据对照中可以看出，施用本发明生产的包合吸附物，能够有效的降低氨氮废水中的氨氮含量，并且氨氮废水中的氨氮含量减低之后，可持续对氨氮进行吸收。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种用于处理氨氮废水的包合吸附物，其特征在于：以质量份数计，包括以下原料组分：沸石10～30份、贝壳20～45份、明胶30～60份、田地污泥30～90份、氧化钙10～30份。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理氨氮废水的包合吸附物的制备方法，其特征在于：按照以下步骤制备：

步骤一：先将10～30份氧化钙和10～30份沸石放置于制备装置的搅拌桶内混合形成第一混合物；

步骤二：通过制备装置将30～90份田地污泥和20～45份贝壳混合，并且制成若干贝泥球；

步骤三：对30～90份明胶进行加热，使得明胶变为熔融状态，加热温度为40℃～60℃；

步骤四：将步骤一中的第一混合物放置于步骤三中熔融状态的明胶中，并且均匀搅拌成第二混合物；

步骤五：选用步骤二中的若干贝泥球，并且使用步骤四中的第二混合物包裹若干贝泥球，制成包合吸附物。

3.根据权利要求1所述的一种用于处理氨氮废水的包合吸附物，其特征在于：明胶为工业明胶或食用明胶。

4.根据权利要求1所述的一种用于处理氨氮废水的包合吸附物，其特征在于：原料组分还包括3份固体碘。

5.根据权利要求1所述的一种用于处理氨氮废水的包合吸附物，其特征在于：田地污泥的水分为30％～40％。

6.根据权利要求2所述的一种用于处理氨氮废水的包合吸附物的制备方法，其特征在于：将步骤四中的第二混合物搅拌冷却，且冷却时间大于10min。