專利名稱：用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域有關(guān)污水處理的填料及其制備方法，尤其是涉及一種用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)為水資源比較短缺的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市缺水問(wèn)題日趨嚴(yán)重，而城市污水的大量排放，更加重了這一趨勢(shì)。污水處理是防治水環(huán)境污染的重要技術(shù)措施之一，污水處理工藝水平的高低將直接影響一個(gè)地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。生物濾池和流化床技術(shù)是適合中小型點(diǎn)源污水處理與回用的新型生物處理技術(shù)；它們以顆粒填料為生物膜載體，同時(shí)，填料床又兼具過(guò)濾截留和固液分離的功能，填料性能對(duì)其處理效能、工程造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用影響較大，因此，填料特性研究是生物濾池和流化床技術(shù)的核心問(wèn)題之一。前期對(duì)以陶粒為填料的曝氣生物濾池用于污水處理的一般性能研究表明，生物濾池技術(shù)對(duì)污水水質(zhì)成分中COD、Ml/、濁度、SS等具有良好的處理效果，去除率分別可達(dá) 88. 4%,93. 7%,91. 6%和94. 2%，但是對(duì)總氮(TN)的去除率不高(平均僅為54. 5%)。進(jìn)一步選擇粉碎后的天然石灰?guī)r作為填料，試驗(yàn)表明，雖然被粉碎的石灰?guī)r是一種相對(duì)較好的曝氣生物濾池填料，但是對(duì)C0D、SS以及濁度改善較陶粒沒(méi)有太大差別，而且對(duì)TP的去除率很低。鑭系稀土元素在低濃度下對(duì)微生物有很好的促進(jìn)作用，特別是對(duì)硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、解磷菌等效果突出。1 ^ ^ ( Ionic liquids, ILs) ， 31! ^ ^ ( Room temperature ionic liquids, RTIL)，是指在室溫及相鄰溫度下完全由離子組成的有機(jī)液體物質(zhì)。具有無(wú)蒸氣壓、可取代揮發(fā)性有機(jī)溶劑、可循環(huán)使用等獨(dú)特性質(zhì)；在化學(xué)反應(yīng)中作反應(yīng)介質(zhì)或作為催化劑；在電化學(xué)中作電解質(zhì)等。離子液體具有不揮發(fā)、不易燃、導(dǎo)電、催化等特性，可替代傳統(tǒng)的污染介質(zhì)并廣泛改變傳統(tǒng)的化學(xué)工藝，符合綠色化學(xué)的原則，因而被稱為綠色溶劑。自上世紀(jì)90年代以來(lái)離子液體引起人們極大關(guān)注，被公認(rèn)為綠色化學(xué)化工的新一代介質(zhì)/材料，將形成一次新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命。離子液體無(wú)味、無(wú)惡臭、無(wú)污染、不易燃、易回收、可反復(fù)多次循環(huán)使用、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，為名副其實(shí)的、環(huán)境友好的綠色溶劑。適合于當(dāng)前所倡導(dǎo)的清潔技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，已經(jīng)越來(lái)越被人們廣泛認(rèn)可和接受。

發(fā)明內(nèi)容
為了能獲得一種凈化效果好、購(gòu)置成本低、持久耐用的，特別是對(duì)污水水質(zhì)成分中 COD、NH4\ TN、TP、SS等都具有良好的處理效果的填料，人們做了大量的研究開(kāi)發(fā)工作。本發(fā)明提供了一種用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料及其制備方法，該填料不僅凈化效果好、 持久耐用，特別是對(duì)污水水質(zhì)成分中COD、NH4+、TN、TP、SS等都具有良好的處理效果，而且原材料來(lái)源豐富、成本低廉、加工工藝簡(jiǎn)單。
本發(fā)明用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的技術(shù)方案如下
用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行采取石灰?guī)r作為主要原材料，通過(guò)選礦、破碎、篩分、研磨等一系列工藝加工成不規(guī)則粒狀(Φ=5_100 mm)；然后用含低濃度鑭系稀土元素的離子液體等進(jìn)行浸泡改性處理，具體條件為常溫浸泡，浸泡時(shí)間為4- h，浙干，獲得成品。其中所述的離子液體為咪唑型離子液體、吡啶型離子液體、哌啶型離子液體或吡咯烷型離子液體。其中所述用含鑭系稀土元素的離子液體進(jìn)行浸泡改性處理，具體處理為加鑭系稀土元素至處理系統(tǒng)終濃度為0. 001-0. 1 mol/L、離子液體終濃度為0. 001-0. 01 mol/L。本發(fā)明提供了一種用于污水凈化的改性改性石灰?guī)r填料及其制備方法，該填料不僅凈化效果好、持久耐用，特別是對(duì)污水水質(zhì)成分中COD、nh4+、TN、TP、SS等都具有良好的處理效果，而且原材料來(lái)源豐富、成本低廉、加工工藝簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施例方式實(shí)施實(shí)例1:
選采石灰?guī)r，破碎，篩分，研磨獲得不規(guī)則顆粒(Φ=5-50 mm)；然后用用含低濃度鑭系稀土元素LaC13的咪唑型離子液體-1- 丁基-3-甲基咪唑氯代鹽([^iin] Cl)常溫浸泡改性處理(鑭系稀土元素終濃度為0.05 mol/L，離子液體終濃度為0.01 mol/L,浸泡時(shí)間為6 h.)，浙干，獲得成品。實(shí)施實(shí)例2:
選采石灰?guī)r，破碎，篩分，研磨獲得不規(guī)則顆粒(Φ=10-100 mm)；然后用用含低濃度鑭系稀土元素LaC13的吡啶型離子液體-溴化N-乙基吡啶(N -ethylpyridinium bromide) 常溫浸泡改性處理(鑭系稀土元素終濃度為0. 1 mol/L，離子液體終濃度為0.005 mol/L,浸泡時(shí)間為12 h.)，浙干，獲得成品。實(shí)施實(shí)例3:
選采石灰?guī)r，破碎，篩分，研磨獲得不規(guī)則顆粒(Φ=5_100 mm)；然后用用含低濃度鑭系稀土元素LaC13的哌啶咪唑型離子液體-溴化N-甲基，乙基哌啶(N- ethyl -methyl pipe)常溫浸泡改性處理(鑭系稀土元素終濃度為0. 001 mol/L，離子液體終濃度為0. 001 mol/L,浸泡時(shí)間為24 h.)，浙干，獲得成品。試驗(yàn)例1 本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1改性石灰?guī)r填料與石灰?guī)r填料污水處理效果
將實(shí)施實(shí)例1中制備的改性石灰?guī)r填料與未用含低濃度鑭系稀土元素的離子液體進(jìn)行改性處理的石灰?guī)r填料進(jìn)行污水處理，檢測(cè)其污水處理效果(表1，表2)。試驗(yàn)例2 本發(fā)明實(shí)施實(shí)例2改性石灰?guī)r填料與石灰?guī)r填料污水處理效果
將實(shí)施實(shí)例2中制備的改性石灰?guī)r填料與未用含低濃度鑭系稀土元素的離子液體進(jìn)行改性處理的石灰?guī)r填料進(jìn)行污水處理，檢測(cè)其污水處理效果(表1，表3)。試驗(yàn)例3 本發(fā)明實(shí)施實(shí)例3改性石灰?guī)r填料與石灰?guī)r填料污水處理效果
將實(shí)施實(shí)例3中制備的改性石灰?guī)r填料與未用含低濃度鑭系稀土元素的離子液體進(jìn)行改性處理的石灰?guī)r填料進(jìn)行污水處理，檢測(cè)其污水處理效果(表1，表4)。試驗(yàn)裝置采用同尺寸上向流有機(jī)玻璃曝氣生物濾池，單池直徑150 mm,高2. 5m,填料填裝高度1.8 m。實(shí)驗(yàn)用水為生活污水。實(shí)驗(yàn)期間水溫為15 30°C，氣水比5:1。 設(shè)計(jì)最大水頭1.2 m，實(shí)際運(yùn)行時(shí)水頭損失達(dá)到1 m即進(jìn)行反沖洗，按氣-氣+水-水的程序進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗，時(shí)間依次為纊3 min, 3 5 min, 9^11 min;沖洗氣強(qiáng)度10 L /(m2.s ),水強(qiáng)度10 L /(πι2 · s)。COD、氨氮、TN、TP等指標(biāo)的測(cè)定均按標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行， 采樣頻率為每個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)至少取樣3次。SS因測(cè)定比較繁瑣，且在低質(zhì)量濃度時(shí)準(zhǔn)確性差，故采用濁度表征。 表1石灰?guī)r填料對(duì)生活污水處理效能
權(quán)利要求
1.用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行采取石灰?guī)r作為主要原材料，通過(guò)選礦、破碎、篩分、研磨加工成不規(guī)則粒狀使得Φ=5-100 mm； 然后用含低濃度鑭系稀土元素的離子液體等進(jìn)行浸泡改性處理，具體條件為常溫浸泡，浸泡時(shí)間為4- h，浙干，獲得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的制備方法，其特征在于其中所述的離子液體為咪唑型離子液體、吡啶型離子液體、哌啶型離子液體或吡咯烷型離子液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的制備方法，其特征在于其中所述用含鑭系稀土元素的離子液體進(jìn)行浸泡改性處理，具體處理為加鑭系稀土元素至處理系統(tǒng)終濃度為0. 001-0. 1 mol/L、離子液體終濃度為0. 001-0. 01 mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)用于污水凈化的改性石灰?guī)r填料的制備方法，屬于環(huán)保領(lǐng)域中有關(guān)污水處理填料的制備方法。按照下述步驟進(jìn)行采取石灰?guī)r為原料，通過(guò)破碎，篩分，研磨加工成不規(guī)則粒狀，加工處理成所需大小的顆粒形狀，再通過(guò)含低濃度鑭系稀土元素的離子液體改性處理，具體條件為常溫浸泡，浸泡時(shí)間為4-24h，瀝干，獲得成品。該填料原料成本低廉、加工工藝簡(jiǎn)單、使用效果好?？蓮V泛應(yīng)用于滴濾床、厭氧生物濾池、濾池、生物流化床、曝氣生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、活性生物濾池、濕地等。
文檔編號(hào)C02F3/10GK102211809SQ201110115449
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者司春燦, 孫先超, 徐燦燦, 戴志聰, 杜道林, 林英, 洪霞, 肖翔, 薛永來(lái) 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)