CN110655130A

CN110655130A - 一种脱氮除磷纳米复合材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN110655130A
Application number: CN201911022135.7A
Authority: CN
Inventors: 叶昌明; 伍波; 彭金城
Original assignee: Qingquan Water Co Ltdshenzhen
Current assignee: Qingquan Water Co Ltdshenzhen
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-01-07

Abstract

本发明公开了一种脱氮除磷纳米复合材料，包含以下重量份的组分：除磷剂20～60份、纳米沸石15～40份、炭粉5～20份、助凝剂1～5份，pH调节剂5～15份。还公开了一种脱氮除磷纳米复合材料的制备方法。本发明的脱氮除磷纳米复合材料与滤池或者沉淀池联用可以实现同步脱氮除磷，同时还能去除有机物和SS，既能节约药剂投加量，省去了配药制作的繁琐过程，还能降低运行成本与投资造价，提高了出水水质的稳定性。

Description

一种脱氮除磷纳米复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种脱氮除磷纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

上世纪90年代是中国污水处理厂的大发展时期。但当时，国家还没有独立针对城镇污水的排放标准，只有一部《污水综合排放标准》可作建厂依据。到了2002年，国家环保部门才出台《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，首次对污水处理厂的出水做了不同级别的规定。此后2006年，环保部门发布公告要求全国大多数城镇污水处理厂将出水水质提高到GB18918-2002里的“一级A”标准，但业界响应并不积极。直到2007年，江苏太湖爆发蓝藻事件，才真正触动了地方政府与污水处理行业的神经。于是，一场污水处理厂的“提标改造”运动在全国范围内展开。

据了解，污水处理厂主要是TN、TP、SS三个指标超标，尤其是进入冬季。现阶段，针对上述指标超标污水处理厂提标升级改造常采用高密池+反硝化深床滤池，需要在高密池进水前端投加絮凝药剂经混凝沉淀去除SS和TP，然后进入到反硝化深床滤池通过外加碳源，在反硝化深床滤池实现生物脱氮，降低TN，从而保证出水水质稳定达标排放。

然而，污水厂在升级改造过程中，不仅需要考虑改造后出水的达标问题，更多的时候还要考虑运行管理和运行成本。但上述组合工艺需要分别投加相应药剂，且药剂费用昂贵，配药制作麻烦，存在不稳定性因素较多，尤其是大型污水处理厂。

发明内容

本发明目的是为了提供一种脱氮除磷纳米复合材料及其制备方法和应用，该纳米复合材料与滤池或者沉淀池联用可以实现同步脱氮除磷，同时还能去除有机物和SS，既能节约药剂投加量，省去了配药制作的繁琐过程，还能降低运行成本与投资造价，提高了出水水质的稳定性。

为了实现上述目的，本发明所采用的的技术解决方案是：

一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：除磷剂20～60份、纳米沸石15～40份、炭粉5～20份、助凝剂1～5份，pH调节剂5～15份。

优选的，所述除磷剂为硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、聚合氯化硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铁、聚氯化铝铁、聚氯化铁、聚合硫酸铁一种或多种。

优选的，所述助凝剂为膨润土、火山岩、碳酸钠、细砂、磁粉、粉煤灰一种或多种。

优选的，所述pH调节剂为生石灰、熟石灰、氧化钙、水泥一种或多种。

所述的脱氮除磷纳米复合材料的制备方法，主要包括如下步骤：

S1.将纳米沸石、助凝剂和pH调节剂放入球磨机中进行一次球磨混合均匀，然后将一次球磨混匀的混合粉末放入马弗炉中煅烧处理，冷却后再将煅烧后的混合粉末利用球磨机二次球磨；

S2.将二次球磨后的粉末加入除磷剂和炭粉，混合搅拌1～2h；

S3.经烘干、研磨、过筛，即可得到脱氮除磷纳米复合材料。

优选的，所述步骤S1马弗炉的煅烧温度为700～1200℃，煅烧时间控制在0.5～1.5h。

优选的，所述步骤S3烘干温度控制在80～125℃，烘干后的粉末经球磨机研磨至100目。

所述脱氮除磷纳米复合材料的应用是，将所述脱氮除磷纳米复合材料投入滤池进水投加点或者混合沉淀池，与污水进行快速混合均匀，除磷剂中的铝盐或铁盐与pH调节剂发生反应，迅速生成羟基聚合胶体、氢氧化物，与水中磷作用，通过吸附架桥、网捕等作用形成大量的矾花；纳米沸石与炭粉可以吸附污水中有机物、氨氮；助凝剂比重较大，可以增加絮体大小，加速凝聚核沉淀。最终，通过与滤池或者混合沉淀池联用，从而达到去除污水中的COD、氨氮、TN和TP的目。

优选的，所述滤池为上向流滤池。

优选的，所述脱氮除磷纳米复合材料投加量为10～50mg/L。

本发明实施例脱氮除磷纳米复合材料及其制备方法和应用的有益效果主要体现在以下几个方面：

第一，该药剂中含有纳米沸石和炭粉组分，比表面积大，孔隙结构发达，大大增加复合材料的吸附饱和度，提高整体的水处理能力。

第二，该药剂中含有pH调节剂组分，有利于能够保证药剂与污水快速混合所需酸碱度，使混合反应处于最佳状态。

第三，该药剂能够与滤池或者混凝沉淀池联合使用，尤其适用于上向流滤池。在污水处理厂深度处理项目中，该纳米复合材料与上向流滤池联合应用，能够实现同步脱氮除磷，相比于传统处理技术，可省去高密池，大大节约占地面积，降低投资造价。同时，只需投加纳米复合材料，无需硝化反硝化生物作用，就能实现氨氮与总氮的去除，节省了碳源费用，降低运维管理与成本。

具体实施方式

以下将通过实施例具体说明本发明，所描述的实施案例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护范围内。

实施例1

本发明公开了一种脱氮除磷纳米复合材料，主要由以下重量份的组分组成：聚合氯化硫酸铁45份、纳米沸石25份、炭粉15份、膨润土5份，水泥10份。

实施例2

本发明公开了一种脱氮除磷纳米复合材料制备方法，具体包括如下步骤：

S2.将二次球磨后的粉末加入除磷剂和炭粉，混合搅拌1～2h；

S3.经烘干、研磨、过筛，即可得到脱氮除磷纳米复合材料。

所述脱氮除磷纳米复合材料，主要由以下重量份的组分组成：聚合氯化铝50份、纳米沸石30份、炭粉10份、膨润土5份，水泥5份。

所述步骤S1马弗炉的煅烧温度为1000℃，煅烧时间控制在1.0h。

所述步骤S3烘干温度控制在105℃，烘干后的粉末经球磨机研磨至100目。

实施例3

将实施例1得到的产品应用于生活污水深度处理，验证其处理效果，试验装置采用的是上向流滤池，尺寸为Ф1.0m×4.0m，设计规模为100方/d，原水为SBR工艺出水，药剂投加量为25mg/L，实验结果如下表1：

表1纳米复合材料与上向流滤池联用处理效果试验结果表

类别	COD(mg/L)	NH<sub>3</sub>-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	SS(mg/L)
						试验进水	≤50	≤8.0	≤20	≤1.0	≤20
试验出水	≤30	≤5.0	≤15	≤0.4	≤8
						一级A标准	≤50	≤5.0	≤15	≤0.5	≤10

以上结果表明，纳米复合材料具有较好的脱氮除磷效果，与上向流滤池联用，通过微絮凝过滤作用，将纳米复合材料与污水形成的矾花截留，从而实现污染物的去除，出水达到一级A标。

实施例4

S2.将二次球磨后的粉末加入除磷剂和炭粉，混合搅拌1～2h；

S3.经烘干、研磨、过筛，即可得到脱氮除磷纳米复合材料。

所述脱氮除磷纳米复合材料，主要由以下重量份的组分组成：聚合硫酸铁60份、纳米沸石25份、炭粉5份、膨润土5份，水泥10份。

所述步骤S1马弗炉的煅烧温度为900℃，煅烧时间控制在1.0h。

所述步骤S3烘干温度控制在120℃，烘干后的粉末经球磨机研磨至100目。

实施例5

将实施例4得到的产品应用于生活污水深度处理，验证其处理效果，试验装置采用的是高密池，尺寸为1.5m×1.5m×3.0m，设计规模为50方/d，原水为SBR工艺出水，药剂投加量为30mg/L，实验结果如下表1：

表1纳米复合材料与上向流滤池联用处理效果试验结果表

类别	COD(mg/L)	NH<sub>3</sub>-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	SS(mg/L)
						试验进水	55	8.5	18	0.8	30
试验出水	33	4.5	12	0.35	10
						一级A标准	≤50	≤5.0	≤15	≤0.5	≤10

以上结果表明，纳米复合材料具有较好的脱氮除磷效果，与高密池联用，通过混凝沉淀作用，将纳米复合材料与污水形成的矾花实现泥水分离，从而实现污染物的去除，出水能够达到一级A标。

以上所述是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，均视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：除磷剂20～60份、纳米沸石15～40份、炭粉5～20份、助凝剂1～5份，pH调节剂5～15份。

2.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，所述除磷剂为硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、聚合氯化硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铁、聚氯化铝铁、聚氯化铁、聚合硫酸铁一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，所述助凝剂为膨润土、火山岩、碳酸钠、细砂、磁粉、粉煤灰一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，所述pH调节剂为生石灰、熟石灰、氧化钙、水泥一种或多种。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的脱氮除磷纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S2.将二次球磨后的粉末加入除磷剂和炭粉，混合搅拌1～2h；

S3.经烘干、研磨、过筛，即可得到脱氮除磷纳米复合材料。

6.根据权利要求5所述的一种脱氮除磷纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1马弗炉的煅烧温度为700～1200℃，煅烧时间控制在0.5～1.5h。

7.根据权利要求5所述的一种脱氮除磷纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3烘干温度控制在80～125℃，烘干后的粉末经球磨机研磨至100目。

8.一种如权利要求1-4任一项所述的脱氮除磷纳米复合材料的应用，其特征在于，将所述脱氮除磷纳米复合材料投入滤池进水投加点或者混合沉淀池，与污水进行快速混合均匀，通过与滤池或者混合沉淀池联用将污水中的COD、氨氮、TN和TP去除。

9.根据权利要求8所述的一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，所述滤池为上向流滤池。

10.根据权利要求8所述的一种脱氮除磷纳米复合材料，其特征在于，所述脱氮除磷纳米复合材料投加量为10～50mg/L。