本發(fā)明屬于污水脫氮載體制備，具體涉及一種污水脫氮載體及其制備方法和制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)在污水脫氮處理中應(yīng)用較為廣泛和成熟，硫自養(yǎng)反硝化是以單質(zhì)硫作為電子供體將硝酸鹽、亞硝酸鹽還原為氮?dú)獾淖责B(yǎng)脫氮技術(shù)。而使用單質(zhì)硫磺存在硫磺易碎、反洗困難、出水酸化等問(wèn)題，因此市面上通常使用含有硫磺及其他材料的復(fù)合硫自養(yǎng)脫氮載體。

2、現(xiàn)有硫自養(yǎng)脫氮載體的制備工藝多采用濕式水下造粒法：首先將原材料混勻后加入到熔融罐中進(jìn)行加熱熔融或先將硫磺熔融后再將其他輔料加入到熔融的硫磺中進(jìn)行攪拌混勻，之后流入到分布器中，通過(guò)物料自身的重力滴入下方的水冷裝置中，形成球狀顆粒沉入水底，最后瀝干水分篩分得到硫自養(yǎng)復(fù)合載體。但是這種制備工藝存在工序復(fù)雜、能耗大、熔融耗時(shí)長(zhǎng)、控溫困難、成品率低、顆粒強(qiáng)度低等問(wèn)題，且制得的脫氮載體粒度均一性較差，產(chǎn)生的廢料較多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種污水脫氮載體及其制備方法和制備系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)可將原料混合后直接進(jìn)行生產(chǎn)，采用在輸送過(guò)程中加熱熔融、混合、擠出成型的方式直接制得載體，無(wú)需分步投加處理物料，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，制得的載體物料混合均勻，粒度均一性好，成品率高、廢料少且回收利用方便。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種污水脫氮載體制備方法，包括如下步驟：

4、s1，將粉碎的硫磺和輔料按配方配置后攪拌混合，得到原料混合物；

5、s2，將所述原料混合物在輸送過(guò)程中混合并加熱熔融，所述加熱熔融溫度為145~190℃，然后擠出成型；

6、s3，將擠出成型的條狀混合物冷卻并切割成型，獲得脫氮載體。

7、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述硫磺為硫磺片，厚度為0.5~1.0mm，直徑為5~10mm；

8、和/或，所述輔料為碳酸鈣粉，所述碳酸鈣粉的篩分粒度為3000~5000目；

9、和/或，所述輔料包括磁粉，所述磁粉的篩分粒度為300~400目；

10、和/或，所述硫磺與所述輔料的質(zhì)量比為20~22:1。

11、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，在步驟s2中，采用雙螺桿熔融擠出裝置進(jìn)行推進(jìn)輸送、混合、加熱熔融及擠出成型；

12、輸送及擠出的速度為0.1~10cm/s。

13、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，在步驟s2中，在輸送過(guò)程中混合并加熱熔融為分段控溫加熱熔融，包括5~10個(gè)控溫區(qū)段。

14、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述分段控溫加熱熔融中前端控溫區(qū)段溫度低于后端控溫區(qū)段溫度，后端控溫區(qū)段溫度低于中部控溫區(qū)段溫度。

15、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述分段控溫加熱熔融包括10個(gè)控溫區(qū)段，加熱熔融溫度為145~170℃，由前端至后端的控溫區(qū)段控溫范圍依次為145~150℃、150~155℃、155~160℃、160~165℃、165~170℃、165~170℃、165~170℃、165~170℃、160~165℃、155~160℃。

16、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，步驟s3包括：

17、s3-1，將擠出成型的條狀混合物水冷或風(fēng)冷定型，定型后經(jīng)風(fēng)干干燥，干燥后切割成型，篩分，獲得脫氮載體；

18、或者，

19、s3-2，將擠出成型的條狀混合物水冷或風(fēng)冷定型，定型后經(jīng)風(fēng)干干燥，干燥后切割成型，再進(jìn)行破碎，篩分，獲得脫氮載體。

20、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，在步驟s3-1中，擠出成型的擠出口截面積為0.1~0.2cm2，切割長(zhǎng)度為3~10mm；

21、在步驟s3-2中，擠出成型的擠出口截面積為0.2~0.5cm2，破碎粒徑控制在3~6mm。

22、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，篩分出的篩下物質(zhì)返回步驟s1作為原料混合物。

23、一種污水脫氮載體，所述脫氮載體由以上任一項(xiàng)所述的污水脫氮載體制備方法制得，所述脫氮載體的顆粒粒徑為3~6mm，還滿(mǎn)足以下一項(xiàng)或多項(xiàng)性質(zhì)：

24、不均勻系數(shù)k80≤1.5；

25、均勻系數(shù)k60≤1.35；

26、機(jī)械抗壓強(qiáng)度≥135n；

27、破碎率≤0.02%；

28、破損率≤0.04%。

29、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述輔料包括碳酸鈣和磁粉。

30、一種適用于以上任一項(xiàng)所述的污水脫氮載體制備方法的污水脫氮載體制備系統(tǒng)，包括：

31、粉料混合裝置；

32、第一送料裝置，其前端與所述粉料混合裝置的出料口連接；

33、熔融擠出裝置，包括雙螺桿主機(jī)和加熱模塊，所述雙螺桿主機(jī)入口與所述第一送料裝置的后端對(duì)應(yīng)，所述加熱模塊設(shè)于所述雙螺桿主機(jī)筒體外，對(duì)所述雙螺桿主機(jī)筒體內(nèi)的物料進(jìn)行加熱熔融，所述雙螺桿主機(jī)對(duì)物料進(jìn)行輸送、混合，并由末端擠出成型；

34、冷卻切割裝置，設(shè)于所述熔融擠出裝置之后，用于將擠出成型的物料進(jìn)行冷卻及切割成型；

35、篩分裝置，設(shè)于所述冷卻切割裝置之后；

36、第二送料裝置，連接所述篩分裝置的篩下及所述第一送料裝置，將篩下物料回收至所述第一送料裝置上。

37、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述冷卻切割裝置包括冷卻水槽、風(fēng)干機(jī)和切粒機(jī)；

38、和/或，還包括破碎機(jī)，所述破碎機(jī)設(shè)于所述冷卻切割裝置與所述篩分裝置之間，對(duì)冷卻切割成型的粗載體進(jìn)行破碎。

39、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述加熱模塊包括5-10個(gè)控溫區(qū)段，5-10個(gè)控溫區(qū)段依次連接，分別控制加熱溫度。

40、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述雙螺桿主機(jī)的筒體中部設(shè)有自然排氣口，后端設(shè)有真空排氣口。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果有：

42、1、本發(fā)明的污水脫氮載體及其制備方法和制備系統(tǒng)，其將原料混合后直接進(jìn)行生產(chǎn)，采用在輸送過(guò)程中加熱熔融、混合、擠出成型的方式直接制得載體，無(wú)需分步投加處理物料，可連續(xù)化生產(chǎn)，可準(zhǔn)確控制擠出速度，避免重力滴出時(shí)擠出速度不可控的問(wèn)題，制得的脫氮載體物料混合均勻、顆粒強(qiáng)度高；通過(guò)擠出及切割控制，粒度均一性好，成品率高，廢料少且回收利用方便。此外，該方法不受生產(chǎn)規(guī)模影響，大中小生產(chǎn)規(guī)模均可適用。

43、2、作為主要物料的硫磺和作為輔料的碳酸鈣、磁粉等的形態(tài)、粒度需做控制，并進(jìn)行初步混合后再進(jìn)行螺旋輸送及加熱，方能保證在螺旋輸送加熱過(guò)程中物料能完全熔融且混合均勻，從而確保制得的載體物料混合均勻。

44、3、通過(guò)分段控溫加熱熔融，且將溫度控制在145~190℃的較高范圍內(nèi)（傳統(tǒng)工藝控溫在120~140℃，硫磺為流化態(tài)），可實(shí)現(xiàn)快速將硫磺熔融至粘稠狀態(tài)，在粘稠狀態(tài)進(jìn)行推擠混合，可很好的包裹其他輔料，更易塑形；硫磺粘稠狀態(tài)下通過(guò)機(jī)械擠壓、冷卻、切割成型，獲得的載體均一性好（不均勻系數(shù)k80≤1.5，均勻系數(shù)k60≤1.35，破碎率≤0.02%，破損率≤0.04%）；且由粘稠的熔融狀態(tài)冷卻成型，獲得的載體顆粒更加致密，硬度更高，機(jī)械抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到138n及以上，可應(yīng)用于填充高度較高，以及對(duì)抗壓強(qiáng)度要求較高的脫氮濾池設(shè)施中。

45、4、切割后再進(jìn)行破碎處理，可有效曾加載體表面的粗糙性，增大其比表面積和微生物附著能力，提高載體的脫氮效果。

46、5、該污水脫氮載體制備系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，省去了傳統(tǒng)工藝設(shè)備中前端的液硫保溫系統(tǒng)、液硫保溫輸送系統(tǒng)以及熔融罐等，極大的簡(jiǎn)化了制備工藝，通過(guò)加熱模塊在推送混合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)分段控溫加熱熔融，溫度控制精準(zhǔn)，且能在極短的時(shí)間（1~2min）內(nèi)實(shí)現(xiàn)將硫磺熔融至粘稠狀態(tài)（傳統(tǒng)工藝采用熔融罐需要約1~2h才能完全熔融）；采用機(jī)械式推進(jìn)擠出模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熔融罐攪拌和重力滴出模式，在精簡(jiǎn)了攪拌裝置的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)擠出速度的精準(zhǔn)控制，能有效避免重力滴出時(shí)擠出速度不可控的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的間歇式生產(chǎn)相比，可極大的提高生產(chǎn)效率，且擠出成型產(chǎn)品的形態(tài)粒度更可控，均一性更好。