專利名稱：一種同步脫氮除磷生物濾池填料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物濾池填料及其制備方法，確切地說是一種同步脫氮除磷生物濾池填料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著水污染的加劇，我國地面水體普遍發(fā)生富營養(yǎng)化。這就要求對污水進(jìn)行更嚴(yán)格的脫氮除磷處理。生活污水二級出水、地面景觀水體中的氮主要以氨、硝酸鹽、亞硝酸鹽、 有機氮的形式存在，其中的磷主要以正磷酸鹽和有機磷的形式存在。目前深度處理水中氨氮主要通過曝氣生物濾池中微生物硝化作用，把氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽氮，氨氮的去除率可以達(dá)到90%以上，總氮的去除率不高，一般在 20-40%。生活污水中有機氮、氨氮在好氧生化水處理中大部分轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，一部分在系統(tǒng)中由于反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮氣，水中仍殘留價高的硝態(tài)氮。目前還缺乏針對生活污水廉價高效反硝化脫氮技術(shù)和材料。對水中微量磷的深度處理普遍采用吸附法處理，廉價吸附劑仍然有待開發(fā)。向水中添加絮凝、沉淀劑，然后過濾截留沉淀去除水中的磷。雖然這些方法對除磷都有很好的效果，但是同時脫氮除磷的水處理技術(shù)和功能材料還有待開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種顆粒孔隙率高、微生物負(fù)載量大、制備方法簡單、成本低的同步脫氮除磷生物濾池填料及其制備方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一種同步脫氮除磷生物濾池填料的特點在于其原料構(gòu)成為沸石礦石和水泥，所述沸石礦石與所述水泥的質(zhì)量比為3 1-1 4。本發(fā)明同步脫氮除磷生物濾池填料的特點也在于所述沸石礦石為斜發(fā)沸石礦石，沸石礦石中沸石的質(zhì)量含量> 60%。本發(fā)明同步脫氮除磷生物濾池填料的制備方法的特點在于按以下步驟操作a、將沸石礦石粉碎得到30-80目的沸石粉料，將所述沸石粉料和水泥混合得混合料；b、將所述混合料通過成球盤成型或者通過擠出機成型得到粒徑2-10mm的顆粒， 常溫靜置不少于10天即得成品。本發(fā)明同步脫氮除磷生物濾池填料的制備方法的特點也在于所述通過成球盤成型是將所述混合料勻速撒入成球盤中，成球盤以每分鐘5-100轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，撒混合料的同時向成球盤中的混合料均勻噴水，噴水量與混合料的質(zhì)量比為1 2-2 1，當(dāng)成球盤中的顆粒粒徑為2-10mm時停止添加混合料并下料。本發(fā)明同步脫氮除磷生物濾池填料的制備方法的特點也在于所述通過擠出機成型是將所述混合料與水混合，然后加入擠出機中造粒得到粒徑2-10mm的顆粒，混合料與水的質(zhì)量比為1 2-2 1。沸石是一類具有較大離子交換容量的礦物，尤其是斜發(fā)沸石，自然界產(chǎn)出廣，資源豐富，而且對水中低濃度的氨氮具有較強的選擇性吸附作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明生物濾池填料既具有對氨氮、磷的高效吸附作用，又具有大量負(fù)載微生物的特性，是一種具有吸附功能的生物載體材料。2、本發(fā)明生物濾池填料具有孔隙率高的特點，有大量開放孔隙存在(見圖2)，孔徑0. 02-0. 2mm，微生物可以深入顆粒內(nèi)部空隙，與燒結(jié)陶粒和顆粒沸石相比，更容易被微生物掛膜。作為生物濾池填料，微生物負(fù)載量大，生化效率高，處理成本低。3、本發(fā)明生物濾池填料裝填濾柱后直接進(jìn)水過濾，不需要曝氣，系統(tǒng)運行穩(wěn)定后， 高吸附性生物載體材料表面和內(nèi)部負(fù)載大量微生物，濾柱上部由于有溶解氧存在，微生物以硝化菌為主，主要發(fā)生氨氮的硝化作用。隨著溶解氧消耗，濾柱中下部的微生物以反硝化菌為主，微生物利用水中溶解有機物、老化生物膜分解轉(zhuǎn)化的有機物實現(xiàn)反硝化。4、本發(fā)明生物濾池填料具有常溫制備的優(yōu)點，克服了陶粒填料表面結(jié)釉、開放孔隙率低的缺點，也不需要陶粒的高溫制備過程和設(shè)備，節(jié)約能源，降低生物濾池填料生產(chǎn)成本。5、本發(fā)明生物濾池填料制備使用的沸石顆粒細(xì)小(30-80目)，與直接破碎制備的顆粒沸石(3_6mm)相比，大大增加了微米級空隙體積，減少了溶質(zhì)傳質(zhì)阻力，提高了吸附效^ ο6、本發(fā)明生物濾池填料通過富集低濃度的氨氮和有機物，提高微生物代謝所需底質(zhì)濃度，提高硝化和反硝化反應(yīng)速率。7、水泥不僅是顆粒材料的粘結(jié)劑，而且具有高效吸附磷的作用，本發(fā)明的材料具有同步脫氮除磷(見圖4)功能。
四

圖1是本發(fā)明制備的生物濾池填料的照片。圖2是本發(fā)明制備的生物濾池填料顆粒斷面場發(fā)射掃描電鏡圖像，表明生物濾池填料內(nèi)部存在大量微米孔，微生物可以進(jìn)入濾料內(nèi)部。圖3是本發(fā)明制備的生物濾池填料顆粒負(fù)載微生物后斷面場發(fā)射掃描電鏡圖像， 表明生物濾池填料內(nèi)部孔隙中分布大量微生物。圖4是利用本發(fā)明制備的生物濾池填料處理系統(tǒng)總磷、總氮、氨氮、硝態(tài)氮去除率 (水力停留時間lh，進(jìn)水總磷1. 23-1. 52mg/L)。
五具體實施例方式以425號水泥、天然沸石礦石為原料制備生物濾池填料，非限定實施例敘述如下實施例1 本實施例中同步脫氮除磷生物濾池填料是按以下方法制備得到的將斜發(fā)沸石礦石粉碎得到30-80目的沸石粉料，將600g沸石粉料和200g 425號水泥加入混料機中混合30分鐘，使二種原料混合均勻得混合料；將混合料勻速撒入成球盤中，成球盤以每分鐘5轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，撒混合料的同時向成球盤中的混合料均勻噴水，使混合料滾成球狀顆粒，噴水量與混合料的質(zhì)量比為1 1，隨著顆粒在成球盤中滾動，顆粒直徑不斷增大，直至顆粒直徑達(dá)到3-5mm時把顆粒從成球盤中下料，然后把制備好的球狀顆粒堆存，在常溫下保濕養(yǎng)護(hù)20天以上，獲得生物濾池填料(見圖1)。本實施例制備的生物濾池填料粒徑3-5mm ；堆積密度1115g/cm3 ；28天顆粒強度大于110N。實施例2:本實施例中同步脫氮除磷生物濾池填料是按以下方法制備得到的將斜發(fā)沸石礦石粉碎得到30-80目的沸石粉料，將500g沸石粉料和500g 425號水泥加入混料機中混合30分鐘，使二種原料混合均勻得混合料；將混合料勻速撒入成球盤中，成球盤以每分鐘50轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，撒混合料的同時向成球盤中的混合料均勻噴水，使混合料滾成球狀顆粒，噴水量與混合料的質(zhì)量比為2 1，隨著顆粒在成球盤中滾動，顆粒直徑不斷增大，直至顆粒直徑達(dá)到4-6mm時把顆粒從成球盤中下料，然后把制備好的球狀顆粒堆存，在常溫下保濕養(yǎng)護(hù)20天以上，獲得生物濾池填料。本實施例制備的生物濾池填料粒徑4-6mm ；堆積密度llOOg/cm3 ；28天顆粒強度大于110N。實施例3 本實施例中同步脫氮除磷生物濾池填料是按以下方法制備得到的將斜發(fā)沸石礦石粉碎得到30-80目的沸石粉料，將200g沸石粉料和800g 425號水泥加入混料機中混合30分鐘，使二種原料混合均勻得混合料；將混合料勻速撒入成球盤中，成球盤以每分鐘100轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，撒混合料的同時向成球盤中的混合料均勻噴水，使混合料滾成球狀顆粒，噴水量與混合料的質(zhì)量比為1 2，隨著顆粒在成球盤中滾動，顆粒直徑不斷增大，直至顆粒直徑達(dá)到6-8mm時把顆粒從成球盤中下料，然后把制備好的球狀顆粒堆存，在常溫下保濕養(yǎng)護(hù)20天以上，獲得生物濾池填料。本實施例制備的生物濾池填料粒徑6-8mm ；堆積密度1150g/cm3 ；28天顆粒強度大于110N。水處理將實施例1-3制備的生物濾池填料裝填入直徑150mm、高度200mm的試驗柱，填料有效高度1400mm。配制硝酸鹽氮濃度20mg/L、C0D60mg/L、磷濃度0. 5mg/L的模擬廢水。在試驗柱中接種活性污泥，以配制的模擬水進(jìn)水，以水力停留時間2小時運行。環(huán)境溫度20°C， 出水磷濃度始終保持在0. 05以下，磷去除率90%。運行20天后出水氮和COD濃度穩(wěn)定，硝酸鹽氮去除率80%以上，COD去除率達(dá)到70%。
權(quán)利要求
1.一種同步脫氮除磷生物濾池填料，其特征在于其原料構(gòu)成為沸石礦石和水泥，所述沸石礦石與所述水泥的質(zhì)量比為3 1-1 4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷生物濾池填料，其特征在于所述沸石礦石為斜發(fā)沸石礦石，沸石礦石中沸石的質(zhì)量含量> 60%。
3.如權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷生物濾池填料的制備方法，其特征在于按以下步驟操作a、將沸石礦石粉碎得到30-80目的沸石粉料，將所述沸石粉料和水泥混合得混合料；b、將所述混合料通過成球盤成型或者通過擠出機成型得到粒徑2-10mm的顆粒，常溫靜置不少于10天即得成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述通過成球盤成型是將所述混合料勻速撒入成球盤中，成球盤以每分鐘5-100轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，撒混合料的同時向成球盤中的混合料均勻噴水，噴水量與混合料的質(zhì)量比為1 2-2 1，當(dāng)成球盤中的顆粒粒徑為 2-10mm時停止添加混合料并下料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述通過擠出機成型是將所述混合料與水混合，然后加入擠出機中造粒得到粒徑2-10mm的顆粒，混合料與水的質(zhì)量比為 1:2-2:1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同步脫氮除磷生物濾池填料及其制備方法，其中同步脫氮除磷生物濾池填料的原料為沸石礦石和水泥，沸石礦石與水泥的質(zhì)量比為3∶1-1∶4；其制備方法是將沸石礦石粉碎得到30-80目的沸石粉料，將沸石粉料和水泥混合得混合料，將所得混合料通過成球盤成型或者通過擠出機成型得到粒徑2-10mm的顆粒，常溫靜置不少于10天即得成品。本發(fā)明材料孔隙率高、孔徑大，微生物可以深入顆粒內(nèi)部空隙，作為生物濾池填料，微生物負(fù)載量大。在微生物作用下完成廢水中硝化、反硝化脫氮和吸附除磷作用。本發(fā)明的高吸附性生物載體材料成本低，具有同步脫氮除磷作用。
文檔編號C02F3/10GK102311253SQ20111013401
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者李平, 謝晶晶, 錢家忠, 陳天虎, 鮑韜 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)