CN111346614B - 一种除磷吸附微球、吸附柱及在水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提供一种除磷吸附微球，采用下述方法制成：步骤1，粉碎，将原材料粉碎至80～120目，所述原材料包括脱硫石膏、钢渣、膨润土、紫木节粘土和糯米粉；步骤2，称重混合，将粉碎后的所述原材料混合均匀形成混合物，所述混合物按照一定重量份数组成；步骤3，制粒，向混合物中加入水之后进行制粒，制成颗粒的尺寸为1～2mm；步骤4，干燥，将所述颗粒进行干燥，干燥完成后的颗粒经灼烧最后得到除磷吸附微球。该除磷吸附微球具有成本低、制备工艺简单，实现固体废弃物的资源化利用的。本发明还提供一种采用除磷吸附微球装填的吸附柱及该吸附柱在废水处理中的应用。本发明还公开了该除磷吸附微球屠宰废水处理中的应用。

Description

一种除磷吸附微球、吸附柱及在水处理中的应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种除磷吸附微球、吸附柱及在水处理中的应用。
背景技术
磷是引起水体富营养化和环境污染的重要物质，天然水体的严重污染已经在我国受到普遍关注，其污染的主要表现形式是富营养化和藻类繁生，其产生的原因实质是好氧有机物及氮、磷化合物的生态环境效应。这些污染物已经成为我国环境保护的热点及难点，是十分棘手的控制治理问题。
屠宰废水具有高COD、BOD5、氨氮和磷等，可生化性好等特点，就目前来看，国内对高浓度屠宰废水常用的处理方法是生物处理方法，但主要的针对处理对象是COD、BOD5及一部分的氨氮，但是对磷的去除基本没有效果。
因此，研究高效节能、性价比高的具有同步脱氮除磷的吸附材料将是解决水体富营养化的具有很高研究价值的手段，而吸附法是去除氨氮和总磷最有效且廉价的方法之一，尤其适用于废水的深度处理，进一步去除生物处理后的水中残余氮、磷，保障废水达标排放或达到回用标准。
国内较多研究用单一的矿物材料(如沸石)或工业废弃物(如煤渣)虽然可以有效地去除单一的污染物，但是很难同步去除氮磷，这主要归因于氨氮以阳离子形态存在，而磷酸盐主要以阴离子形态存在。还有少数研究者采用不同矿物材料磨细成一定粒度的粉末后，按一定比例混合，经过盐改性以及有机改性实现氨氮和总磷的同步去除，在实际工程中会造成工艺复杂、运行成本高等问题，而且实际工程中不可能直接采用粉末作为废水的吸附材料，流速过大会冲走吸附材料，造成吸附材料的损失及处理效果的下降，也为工程的实际运行维护管理造成了困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种除磷吸附微球，该除磷吸附微球具有成本低、制备工艺简单，实现固体废弃物的资源化利用的。
本发明的另一个目的是提供一种采用除磷吸附微球装填的吸附柱。
本发明的另一个目的是提供一种除磷吸附微球的应用。
本发明的另一个目的是提供一种除磷吸附微球装填的吸附柱的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种除磷吸附微球，采用下述方法制成：
步骤1，粉碎，将原材料粉碎至80～120目，所述原材料包括脱硫石膏、钢渣、膨润土、紫木节粘土和糯米粉；
步骤2，称重混合，将粉碎后的所述原材料混合均匀形成混合物，所述混合物按照下述重量份数组成：脱硫石膏55～70份，钢渣15～25份，膨润土15～25份，紫木节黏土5～12份，糯米粉2～7份；
步骤3，制粒，向混合物中加入水，所述水的质量为所述混合物的1/3～1/2，之后进行制粒，制成颗粒的粒径为1～2mm；
步骤4，干燥，将所述颗粒进行干燥，干燥完成后的颗粒在1050～1100摄氏度下进行灼烧，灼烧时间1～5小时，最后得到除磷吸附微球。
在上述技术方案中，所述灼烧过程在马弗炉中进行。
上述技术方案中，所述干燥过程为采用鼓风干燥机，在100～110摄氏度，干燥2小时。
上述技术方案中，所述步骤1中，所述原材料粉碎至100目。
上述技术方案中，所述步骤4中，所述灼烧时间为2小时。
一种采用上述除磷吸附球制备的吸附柱，所述吸附柱的填料为沿轴向依次填充的所述除磷吸附球和沸石颗粒，所述沸石颗粒粒径为1～2mm。
上述技术方案中，所述吸附柱当中除磷吸附球和沸石颗粒的体积比为1:(2～5)。
采用上述吸附柱处理屠宰废水的方法，所述屠宰废水自所述除磷吸附球填料一侧流入所述吸附柱，从所述沸石颗粒填料一侧流出所述吸附柱。
上述技术方案中，所述吸附柱的水力负荷为0.5～0.8m/d。
一种除磷吸附微球在水处理当中的应用。
本发明的优点和有益效果为：
(1)本发明提供的除磷吸附微球与沸石按一定体积填装，处理屠宰废水时，废水先流经除磷吸附微球与再流过沸石，分段运行，此方法可先去除废水中的总磷，再用沸石离子交换废水中的氨氮。如果采用先进行除磷吸附微球颗粒与沸石混合，再进行填装的方法制备的吸附柱，该吸附柱对废水中氨氮的去除效率仅为30％。因此，分段运行方式可有效地避免了除磷吸附微球颗粒中的钙离子对沸石上的钠离子在交换铵根离子时的影响，提高了交换容量。有效提高废水中氨氮的去除效率，本发明中的吸附柱对废水中氨氮和磷去除率分别保持在85％以上和95％以上。
(2)运行中的沸石主要用于去除氨氮；脱硫石膏和钢渣主要用于去除总磷；紫木节粘土主要用于增加粘结性，糯米粉主要作用是作为造孔剂，且有一定的黏度有益于颗粒的成型，
(3)本除磷吸附微球采用较高的烧结温度进行制备，在该温度下制备的除磷吸附微球可避免除磷吸附微球浸入水体后发生水解现象。国内其他技术中通常采用700℃以下的温度进行制备沸石，如果在此温度下进行除磷吸附微球颗粒制备，产品除磷吸附微球颗粒的强度低，与水接触时很容易发生水解。
(4)本除磷吸附微球吸附饱和后，还可作为曝气生物滤池的填料使用，除磷吸附微球中吸附的氨氮、磷和有机物可为微生物的生长提供营养，避免再生导致的运行维护管理复杂。
(5)屠宰废水经生物处理后，总氮的去除效率可达50％，而对总磷几乎没有任何的去除效率，本吸附剂对总磷的去除可达95％以上，出水总磷可达《屠宰及肉类加工工业水污染物排放标准》二次征求意见稿中现有企业的排放标准，很好的解决了现有企业污水总磷达标问题，且造价低廉，操作运行维护管理方便，不存在二次污染问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例中：沸石购自葫芦岛康达环保工贸有限公司，其中SiO2的含量占62.87％，Al2O3的含量占13.46％，Fe2O3的含量占1.35％，TiO2的含量占0.11％，CaO的含量占2.71％，MgO的含量占2.38％，K2O占2.78％。
实施例一
一种除磷吸附微球，采用下述方法制成：
步骤1，粉碎，将原材料粉碎至100目，所述原材料包括脱硫石膏、钢渣、膨润土、紫木节粘土和糯米粉；
步骤2，称重混合，将粉碎后的所述原材料混合均匀形成混合物，所述混合物按照下述重量份数组成：脱硫石膏55份，钢渣20份，膨润土25份，紫木节黏土外加10份，糯米粉外加5份；
步骤3，制粒，向混合物中加入水，所述水的质量为所述混合物的1/3，之后进行制粒，制成颗粒的尺寸为1～2mm；
步骤4，干燥，将所述颗粒进行干燥，干燥完成后的颗粒在马弗炉中1050～1100摄氏度下进行灼烧，灼烧时间2小时，最后得到除磷吸附微球。
一种采用上述除磷吸附球制备的吸附柱，所述吸附柱的填料为沿轴向依次填充的所述除磷吸附球和沸石颗粒，所述沸石颗粒粒径为1～2mm。所述吸附柱当中除磷吸附球和沸石颗粒的体积比为1:2。
采用上述吸附柱进行屠宰废水处理的方法，所述屠宰废水自所述除磷吸附球填料方向流入所述吸附柱，从所述沸石颗粒填料方向流出所述吸附柱，所述吸附柱的水力负荷为0.6m/d。氨氮和总磷的去除效率分别达到了89.3％和96.7％。(其中水力负荷含义：单位面积滤料在单位时间内通过的废水流量，单位一般为m3/m2.d，也可写成m/d。)
实施例二
一种除磷吸附微球，采用下述方法制成：
步骤1，粉碎，将原材料粉碎至100目，所述原材料包括脱硫石膏、钢渣、膨润土、紫木节粘土和糯米粉；
步骤2，称重混合，将粉碎后的所述原材料混合均匀形成混合物，所述混合物按照下述重量份数组成：脱硫石膏65份，钢渣20份，膨润土15份，紫木节黏土外加10份，糯米粉外加5份；
步骤3，制粒，向混合物中加入水，所述水的质量为所述混合物的1/2倍，之后进行制粒，制成颗粒的尺寸为1～2mm；
步骤4，干燥，将所述颗粒进行干燥，干燥完成后的颗粒在1050～1100摄氏度下进行灼烧，灼烧时间2小时，最后得到除磷吸附微球。
一种采用上述除磷吸附球制备的吸附柱，所述吸附柱的填料为沿轴向依次填充的所述除磷吸附球和沸石颗粒，所述沸石颗粒粒径为1～2mm。所述吸附柱当中除磷吸附球和沸石颗粒的体积比为1:5。
采用上述吸附柱进行屠宰废水处理的方法，所述屠宰废水自所述除磷吸附球填料方向流入所述吸附柱，从所述沸石颗粒填料方向流出所述吸附柱，所述吸附柱的水力负荷为0.6m/d。氨氮和总磷的去除效率分别达到了90.2％和95.3％。
实施例三
一种除磷吸附微球，采用下述方法制成：
步骤1，粉碎，将原材料粉碎至100目，所述原材料包括脱硫石膏、钢渣、膨润土、紫木节粘土和糯米粉；
步骤2，称重混合，将粉碎后的所述原材料混合均匀形成混合物，所述混合物按照下述重量份数组成：脱硫石膏60份，钢渣20份，膨润土15份，紫木节黏土外加10份，糯米粉外加5份；
步骤3，制粒，向混合物中加入水，所述水的质量为所述混合物的1/2，之后进行制粒，制成颗粒的尺寸为1～2mm；
步骤4，干燥，将所述颗粒进行干燥，干燥完成后的颗粒在1050～1100摄氏度下进行灼烧，灼烧时间2小时，最后得到除磷吸附微球。
一种采用上述除磷吸附球制备的吸附柱，所述吸附柱的填料为沿轴向依次填充的所述除磷吸附球和沸石颗粒，所述沸石颗粒粒径为1～2mm。所述吸附柱当中除磷吸附球和沸石颗粒的体积比为1:3。
采用上述吸附柱进行屠宰废水处理的方法，所述屠宰废水自所述除磷吸附球填料方向流入所述吸附柱，从所述沸石颗粒填料方向流出所述吸附柱，所述吸附柱的水力负荷为0.6m/d。氨氮和总磷的去除效率分别达到了88.7％和96.8％。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种采用除磷吸附微球制备的吸附柱，其特征在于，所述吸附柱的填料为沿轴向依次填充的所述除磷吸附微球和沸石颗粒，所述沸石颗粒粒径为1~2mm，所述吸附柱当中除磷吸附微球和沸石颗粒的体积比为1:（2~5）；
所述除磷吸附微球，采用下述方法制成：
步骤1，粉碎，将原材料粉碎至80~120目，所述原材料包括脱硫石膏、钢渣、膨润土、紫木节粘土和糯米粉；
步骤2，称重混合，将粉碎后的所述原材料混合均匀形成混合物，所述混合物按照下述重量份数组成：脱硫石膏55~70份，钢渣15~25份，膨润土15~25份，紫木节黏土5~12份，糯米粉2~7份；
步骤3，制粒，向混合物中加入水，所述水的质量为所述混合物的1/3~1/2，之后进行制粒，制成颗粒的粒径为1~2mm；
步骤4，干燥，将所述颗粒进行干燥，干燥完成后的颗粒在1050~1100摄氏度下进行灼烧，灼烧时间1~5小时，最后得到除磷吸附微球；
所述吸附柱通过以下方法处理屠宰废水：
所述屠宰废水自所述除磷吸附球填料一侧流入所述吸附柱，从所述沸石颗粒填料一侧流出所述吸附柱。
2.根据权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，除磷吸附微球制备过程中，所述灼烧过程在马弗炉中进行。
3.根据权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，除磷吸附微球制备过程中，所述干燥过程为采用鼓风干燥机，在100~110摄氏度，干燥2小时。
4.根据权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，除磷吸附微球制备过程中，所述步骤1中，所述原材料粉碎至100目。
5.根据权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，除磷吸附微球制备过程中，所述步骤4中，所述灼烧时间为2小时。
6.根据权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，所述吸附柱的水力负荷为0.5~0.8m/d。
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