CN117185720A - 一种大规模生产的脱氮除磷by-psad-i型硫铁矿人工湿地填料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种大规模生产的脱氮除磷BY‑PSAD‑I型硫铁矿人工湿地填料的方法。(1)按重量份计，称取1‑40份硫基矿物、1‑30份硅酸盐矿物质、1‑10份胶凝材料、1‑5份木质纤维、1‑10份活性炭、1‑5份石灰石、1‑3份发泡剂；(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速100‑300r/min，搅拌时间6～20min；(3)保持成型材料表面湿润，养护时间7‑28d；(4)破碎机破碎至<25mm粒径；(5)包装。本发明的产品具有优异的脱氮除磷性能，单位填料总磷去除量为：TP去除率≥84.23％：TN去除率为≥53.85％。
Description
技术领域
本发明属于环境治理技术领域。更具体地，涉及一种大规模生产的脱氮除磷BY-PSAD-I型硫铁矿人工湿地填料的方法。
背景技术
据统计，2021年深圳市310条河流优良占比率仅为50％，氨氮、TP仍是河流中主要污染物。工程实践表明污水厂高效脱氮除磷仍需依靠外加碳源及除磷剂，使其深度脱氮除磷的成本较高，成为利润率低的城镇排水深度处理领域可持续发展的制约性因素之一。
近年来，自养反硝化的脱氮工艺包括硫-石灰石自养反硝化(SLAD工艺)、黄铁矿/磁黄铁矿等铁硫化物、耦合填料等为主，其内的硫单质/硫化物均可作为自养反硝化的的电子供体，都一定程度上具有无需额外添加碳源、污泥产出较少、成本低廉、操作性简便和工艺简单等特点。但也存在如碱度消耗大、低水溶性、产生大量硫酸盐、亚硝酸盐积累；反硝化速率受颗粒粒径限制；原材料种类多、层间限制大等因素、容易导致分层不均匀，从而影响冲洗后系统的运行效果；物料比表面积小，不利于微生物的附着等问题。
针对上述问题，本发明提供一种多孔型同步脱氮除磷轻质材料的加工方法，通过将不同组分物料高度混合，以凝胶材料为骨架结构包裹覆盖上述原材料，添加发泡剂制成绵密泡沫。最终形成多孔型同步脱氮除磷缓释轻质材料。本发明的同步脱氮除磷轻质材料具有孔隙率高、比表面积大、质量轻、承重能力较强，不易板结、反应活性高、微生物附着性能好等优点。并且原材料高度混合均匀，有效成分可缓慢释放，且不同成分间可形成相互作用，保持碱度平衡，进而促进自养反硝化的进行，由于缓释作用，硫酸盐的产出明显低于其他工艺。本产品在强化了硫-铁自养反硝化的协同作用的同时，可形成铁磷沉淀，同步提高总磷去除率。最终具有较高的反硝化速率和较好的同步除磷效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种大规模生产的脱氮除磷BY-PSAD-I型硫铁矿人工湿地填料的方法。(1)按重量份计，称取1-40份硫基矿物、1-30份硅酸盐矿物质、1-10份胶凝材料、1-5份木质纤维、1-10份活性炭、1-5份石灰石、1-3份发泡剂；(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速100-300r/min，搅拌时间6～20min；(3)保持成型材料表面湿润，养护时间7-28d；(4)破碎机破碎至<25mm粒径；(5)包装。本发明的产品具有优异的脱氮除磷性能，TP去除率≥84.23％：TN去除率为
≥53.85％。
本发明的目的是提供一种大规模生产的脱氮除磷BY-PSAD-I型硫铁矿人工湿地填料的方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按重量份计，称取1-40份硫基矿物、1-30份硅酸盐矿物质、1-10份胶凝材料、1-5份木质纤维、1-10份活性炭、1-5份石灰石、1-3份发泡剂；
(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速100-300r/min，搅拌时间6～20min；
(3)保持成型材料表面湿润，养护时间7-28d；
(4)破碎机破碎至<25mm粒径；
(5)包装。
优选的，所述硫基矿物硫粉、硫化亚铁、硫铁矿中的一种或两种以上的混合物。
进一步优选的，所述硫基矿物的粒径为10～20μm、80～120μm和200～240μm组合而成；更进一步优选的，所述10～20μm、80～120μm和200～240μm的质量占比分别为1：3～5:2～6。
优选的，所述硅酸盐矿物质为ZSM-5、ZSM-48或天然沸石。
优选的，所述的胶凝材料为石灰、水泥、粉煤灰、矿渣、硅灰、沥青、树脂、糯米、建材废料中至少一种；所述凝胶材料优选为粉煤灰和矿渣；所述粉煤灰和矿渣的质量比为3:2。
优选的，所述的木质纤维为木屑、植物秸秆、枯草、人工湿地植物生物棒、收集的落叶中至少一种。
优选的，所述的活性炭为木屑活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭中至少一种。
优选的，所述的发泡剂可为碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠、过碳酸钠、双氧水中至少一种。所述发泡剂优选为碳酸氢钠和十二烷基苯磺酸钠；所述碳酸氢钠和十二烷基苯磺酸钠的质量比为：1:1.
本发明具有以下有益效果：
1.本产品具有孔隙度优异、脱氮除磷效果优异。生物附着性优异，容易大批量生产，经济效益高等优点。
2.该产品表现出优异的脱氮除磷性能，TP去除率≥84.23％：TN去除率为≥53.85％。
3.该产品的应用场景包括生物滤池(反硝化滤池)、人工湿地、污水厂深度处理池、河道原位生态修复、脱氮一体化设备等等。
4.本产品无需外加碳源，使得污水厂处理污水的成本降低，控制了处理污水的费用。
5.处理过程产生的污泥量少，大大降低系统反冲洗强度和频率，可节省10％-30％的耗电。
6.使用该产品的污水处理系统碳排放少，绿色环保。
7.使用该产品的污水处理系统能够实现同步脱氮除磷。
8.本产品内包含建材废料、矿渣、植物秸秆等资源化利用的材料，讲究了废物利用的原则，利用了废渣、废料等物品，即降低了成本又节省了资源。
9.该产品原材料容易获得且价格低廉，生产工艺可大规模生产，施工工艺简单，易操作、生产时间短、耗能少(无需高压高温)。
附图说明
图1为本发明示意图。
图中，1-材料优选、2-成型、3-养护、4-破碎、5-筛分、6-包装。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：
(1)按重量份计，称取20份硫基矿物、16份硅酸盐矿物质、5份胶凝材料、3份木质纤维、6份活性炭、3份石灰石、2份发泡剂；
(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速200r/min，搅拌时间14min；
(3)保持成型材料表面湿润，养护时间15d；
(4)破碎机破碎至10mm粒径；
(5)包装。
所述硫基矿物为硫铁矿；所述硫基矿物的粒径为220μm组合而成；
所述硅酸盐矿物质为ZSM-5；
所述的胶凝材料为粉煤灰；
所述的木质纤维为玉米秸秆；
所述的活性炭为椰壳活性炭；
所述的发泡剂可为十二烷基苯磺酸钠。
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率84.23％，TP去除率53.85％。
实施例2
一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：
(1)按重量份计，称取40份硫基矿物、3份硅酸盐矿物质、8份胶凝材料、2份木质纤维、8份活性炭、2份石灰石、3份发泡剂；
(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速300r/min，搅拌时间6min；
(3)保持成型材料表面湿润，养护时间28d；
(4)破碎机破碎至20粒径；
(5)包装。
所述硫基矿物为硫化亚铁；所述硫基矿物的粒径为100μm；
所述硅酸盐矿物质为ZSM-48；
所述的胶凝材料为水泥；
所述的木质纤维为枯草；
所述的活性炭为果壳活性炭；
所述的发泡剂可为过碳酸钠。
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率86.31％，TP去除率58.24％。
实施例3
一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：
(1)按重量份计，称取4份硫基矿物、28份硅酸盐矿物质、3份胶凝材料、4份木质纤维、2份活性炭、4份石灰石、1份发泡剂；
(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速100r/min，搅拌时间20min；
(3)保持成型材料表面湿润，养护时间8d；
(4)破碎机破碎至4粒径；
(5)包装。
所述硫基矿物为硫粉；所述硫基矿物的粒径为15μm；
所述硅酸盐矿物质为天然沸石；
所述的胶凝材料为矿渣；
所述的木质纤维为木屑；
所述的活性炭为木屑活性炭；
所述的发泡剂可为碳酸氢钠。
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率85.42％，TP去除率56.92％。
实施例4
采用粒径为100μm和220μm混合的硫铁矿替代实施例1中的粒径为220μm的硫铁矿，其中，所述100μm的硫铁矿与220μm的硫铁矿质量比为：5:4，其它步骤和条件均与实施例1相同；
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率87.33％，TP去除率54.69％。
实施例5
采用粒径为15μm、100μm和220μm混合的硫铁矿替代实施例1中的粒径为220μm的硫铁矿，其中，所述15μm的硫铁矿、100μm的硫铁矿与220μm的硫铁矿质量比为：1:4：4，其它步骤和条件均与实施例1相同；
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率89.54％，TP去除率55.47％。
实施例6
采用1份碳酸氢钠和1份十二烷基苯磺酸钠替代实施例1中的2份十二烷基苯磺酸钠，其它步骤和条件均与实施例1相同；
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率85.96％，TP去除率57.33％。
实施例7
采用3份粉煤灰和2份矿渣替代实施例1中的5份粉煤灰，其它步骤和条件均与实施例1相同；
将得到的填料用于深圳木古河污水处理厂项目中应用，填料添加量60m3；应用效果：TN去除率85.31％，TP去除率56.45％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)按重量份计，称取1-40份硫基矿物、1-30份硅酸盐矿物质、1-10份胶凝材料、1-5份木质纤维、1-10份活性炭、1-5份石灰石、1-3份发泡剂；
(2)将上述原料添加到在滚筒式搅拌机进行充分混合，并加入适量水分，使其形成均匀糊状物料，倒入摸具中成型；所述的搅拌机转速100-300r/min，搅拌时间6～20min；
(3)保持成型材料表面湿润，养护时间7-28d；
(4)破碎机破碎至<25mm粒径；
(5)包装。
2.根据权利要求1所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述硫基矿物硫粉、硫化亚铁、硫铁矿中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述硫基矿物的粒径为10～20μm、80～120μm和200～240μm组合而成。
4.根据权利要求3所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述10～20μm、80～120μm和200～240μm的质量占比分别为1：3～5:2～6。
5.根据权利要求1所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述硅酸盐矿物质为ZSM-5、ZSM-48或天然沸石。
6.根据权利要求1所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述的胶凝材料为石灰、水泥、粉煤灰、矿渣、硅灰、沥青、树脂、糯米、建材废料中至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述的木质纤维为木屑、植物秸秆、枯草、人工湿地植物生物棒、收集的落叶中至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述的活性炭为木屑活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭中至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种大规模生产同步脱氮除磷BY-PSAD-I型硫基矿物填料的方法，其特征在于：所述的发泡剂可为碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠、过碳酸钠、双氧水中至少一种。
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