CN110665461B - 一种脱氮除磷吸附剂、脱氮除磷袋和脱氮除磷池及其制备方法 - Google Patents

一种脱氮除磷吸附剂、脱氮除磷袋和脱氮除磷池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种脱氮除磷吸附剂、脱氮除磷袋和脱氮除磷池及其制备方法，脱氮除磷吸附剂由以下体积份数的原料通过水热反应制得：基料80～90份，改性剂10～20份，其中，所述基料为沸石和活性炭中的至少一种；所述改性剂由以下原料及其体积份数组成：铁矿石0.5～1份，火山石1～2份，蛇纹石8.5～17份。与现有技术相比，本发明的优点在于：颗粒空隙率高、微生物负载量大，对氮磷有良好的吸附能力。

Description

一种脱氮除磷吸附剂、脱氮除磷袋和脱氮除磷池及其制备 方法
技术领域
本发明涉及水体净化技术领域，具体指一种脱氮除磷吸附剂、脱氮除磷袋和脱氮除磷池及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们环保意识的不断提高，生活污水处理日益受到人们的关注。由于农村地域广，生活污水分布不集中，收集困难等特点，现有的大型污水处理工艺，例如A/O池等难以在农村地区推广应用。生物滤池技术因其维护简单、运行成本低、耐冲击负荷能力强等特点被学者和工程人员普遍认为是解决农村生活污水问题的有效方法，然而，目前生物滤池技术中所涉及的生物填料成本往往较高，水处理效果、尤其对氮磷的去除效果不够理想。
近几年，国内一些学者开发出一系列脱氮除磷填料，如专利申请号为CN201110134017.2(公告号为CN102311253A)的发明专利《一种同步脱氮除磷生物滤池填料及其制备方法》公开了一种同步脱氮除磷生物滤池填料及其制备方法，其中同步脱氮除磷生物滤池填料的原料为沸石矿石和水泥，沸石矿石与水泥的质量比为3:1～1:4；其制备方法是将沸石矿石粉碎得到30～80目的沸石粉料，将沸石粉料和水泥混合得混合料，将所得混合料通过成球盘成型或者通过挤出机成型得到粒径2～10mm的颗粒，常温静置不少于10天即得成品。本发明材料孔隙率高、孔径大，微生物可以深入颗粒内部空隙，作为生物滤池填料，微生物负载量大。在微生物作用下完成废水中硝化、反硝化脱氮和吸附除磷作用。本发明的高吸附性生物载体材料成本低，具有同步脱氮除磷作用。
但是上述脱氮除磷滤料的脱氮除磷效果仍有待提升。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种除磷效果好的脱氮除磷吸附剂。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述脱氮除磷吸附剂的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种应用有上述脱氮除磷吸附剂的脱氮除磷袋。
本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种应用有上述脱氮除磷袋的脱氮除磷池。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种脱氮除磷吸附剂，其特征在于，由以下体积份数的原料通过水热反应制得：
基料 80～90份
改性剂 10～20份
其中，所述基料为沸石和活性炭中的至少一种；
所述改性剂由以下原料及其体积份数组成：
铁矿石 0.5～1份
火山石 1～2份
蛇纹石 8.5～17份。
优选地，所述沸石为斜发沸石。
优选地，所述基料的粒径为0.6～1cm。
优选地，所述改性剂的粒径为300～500目。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述脱氮除磷吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按体积份数配比，将基料和改性剂分别进行粉碎后混合，然后加入水进行水热反应5～7小时，过滤干燥后通过成球盘成型或者通过挤出机成型得到球形颗粒，常温静置不少于20天得到所需的脱氮除磷吸附剂。
优选地，所述基料和水的体积比为1:1。
本发明解决第三个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有上述脱氮除磷吸附剂的脱氮除磷袋，其特征在于：包括有网袋，所述的脱氮除磷吸附剂容置在网袋内。
本发明解决第四个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有上述脱氮除磷袋的脱氮除磷池，其特征在于：包括有具有容置腔的池体，所述的池体上开设有与容置腔相连通的进水口和出水口，所述的容置腔底部设置有脱氮除磷袋。
优选地，多个所述脱氮除磷袋沿高度方向堆放在池体的容置腔中并将容置腔分隔为第一区和第二区，所述进水口位于第一区，所述出水口位于第二区。
进一步，所述脱氮除磷袋的高度高于出水口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明利用沸石或活性炭的多孔吸附性质，使得含铁的铁矿石、火山石和蛇纹石在粉碎成粉后能均匀扩散在多孔的基料上，采用水热反应活化后可以使吸附剂与含磷废水接触时面积更大、更均匀、吸附反应更强烈，提高脱氮除磷效果；
(2)铁矿石、火山石和蛇纹石中含有大量的铁价离子，粉碎后的石粉由于跟污水的接触面积大了，则更易和污水中的磷起矿化反应，本发明的磷的去除，不是吸附，是矿化，而氨氮是活性炭和沸石内的分子筛结构吸附；
(3)基料和改性的含铁价离子的矿石粉，主要是物理扩散后，矿石粉粘附在基料的表面，从而起到扩散分布的作用，更有利于跟污水的接触从而提高去除率；
(4)如果用铁矿石、火山石和蛇纹石粉碎后的石粉跟含磷的废水接触，也能去除一部分磷，但这需要通过动力搅拌，而且还需搅拌后沉淀，而且影响出水的色度，本发明中，利用含多孔结构的材料(沸石或活性炭)作为骨料支架，通过水热反应，使改性剂(铁矿石、火山石和蛇纹石粉碎后的石粉)扩散粘附在基料的表面，使跟含磷的废水接触面积更大，更均匀，使水中的磷更好的和铁价离子产生矿化反应，从而提高磷的去除率。
附图说明
图1为本发明脱氮除磷吸附剂的照片；
图2为本发明脱氮除磷吸附剂的断面扫描电镜图像；
图3a、3b和3c为本发明脱氮除磷吸附剂负载微生物后的断面扫描电镜图像；
图4为本发明脱氮除磷池的实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1～3：
(1)按体积份数配比，将沸石和/或活性炭混合组成基料粉碎至粒径为0.6～1cm，将铁矿石、火山石和蛇纹石混合组成改性剂粉碎至粒径为300～500目，再将基料和改性剂分混合加入水进行水热反应5～7小时，过滤干燥后通过成球盘成型或者通过挤出机成型得到粒径为2～10mm的球形颗粒，常温静置不少于20天得到所需的脱氮除磷吸附剂，其中，球盘成型和挤出机成型的具体步骤可参见专利申请号为CN201110134017.2(公告号为CN102311253A)的发明专利《一种同步脱氮除磷生物滤池填料及其制备方法》，脱氮除磷吸附剂的照片如图1所示，将上述脱氮除磷吸附剂进行切割后的断面放大4000倍后的扫描电镜图像如图2所示；
(2)将上述脱氮除磷吸附剂装入网袋中，得到所需的脱氮除磷袋。
上述所有实施例的反应条件和性能测试结果如表1所示。
注：表1中，性能测试方法如下：将脱氮除磷吸附剂填入直径200mm、高度400mm的试验柱，填料有效高度1600mm。配制硝酸盐氮浓度20mg/L、COD60mg/L、磷浓度2mg/L的模拟废水。在试验柱中接种活性污泥，以配制的模拟水进水，以水力停留时间2小时运行，脱氮除磷吸附剂进行性能测试后的扫描电镜图像如图3所示。
如图4所示，为本发明的脱氮除磷池的一个优选实施例。该脱氮除磷池包括有具有容置腔11的池体1，池体1上开设有与容置腔11相连通的进水口12和出水口13，容置腔11底部堆放有多个沿高度方向布置的脱氮除磷袋2，该脱氮除磷袋2将容置腔11分隔为第一区和第二区，进水口12位于第一区，出水口13位于第二区，且脱氮除磷袋2的高度高于出水口13，将脱氮除磷袋2垫高于池体1水位可以防止水体未经过脱氮除磷袋2而直接从出水口13处溢出。工作时，含磷废从进水口12进入脱氮除磷池，水体渗流过脱氮除磷袋2时，被脱氮除磷袋2内的脱氮除磷吸附剂吸附除磷脱氮，净化的水体从出水口13排出。
由表1和图1～3可以看出：本发明的脱氮除磷吸附剂颗粒空隙率高，微生物负载量大，对氮磷有良好的吸附能力，磷去除率在90％以上，氮去除率在50％左右。
表1所有实施例的反应条件和性能测试结果
Figure BDA0002238664630000051

Claims (8)

1.一种脱氮除磷吸附剂，其特征在于，由以下体积份数的原料通过水热反应制得：
基料80～90份
改性剂10～20份
其中，所述基料为沸石和活性炭中的至少一种；所述基料的粒径为0.6～1cm；
所述改性剂由以下原料及其体积份数组成：
铁矿石0.5～1份
火山石1～2份
蛇纹石8.5～17份；
所述改性剂的粒径为300～500目。
2.根据权利要求1所述的脱氮除磷吸附剂，其特征在于：所述沸石为斜发沸石。
3.一种权利要求1或2所述的脱氮除磷吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按体积份数配比，将基料和改性剂分别进行粉碎后混合，然后加入水进行水热反应5～7小时，过滤干燥后通过成球盘成型或者通过挤出机成型得到球形颗粒，常温静置不少于20天得到所需的脱氮除磷吸附剂。
4.根据权利要求3所述的脱氮除磷吸附剂的制备方法，其特征在于：所述基料和水的体积比为1:1。
5.一种应用有权利要求1或2所述的脱氮除磷吸附剂的脱氮除磷袋，其特征在于：包括有网袋，所述的脱氮除磷吸附剂容置在网袋内。
6.一种应用有权利要求5所述的脱氮除磷袋的脱氮除磷池，其特征在于：包括有具有容置腔(11)的池体(1)，所述的池体(1)上开设有与容置腔(11)相连通的进水口(12)和出水口(13)，所述的容置腔(11)底部设置有脱氮除磷袋(2)。
7.根据权利要求6所述的脱氮除磷池，其特征在于：多个所述脱氮除磷袋(2)沿高度方向堆放在池体(1)的容置腔(11)中并将容置腔(11)分隔为第一区和第二区，所述进水口(12)位于第一区，所述出水口(13)位于第二区。
8.根据权利要求7所述的脱氮除磷池，其特征在于：所述脱氮除磷袋(2)的高度高于出水口(13)。
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