本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種硫自養(yǎng)填料及其制備方法?。

背景技術(shù)：

1、一般污水處理廠二級(jí)出水中可被生化利用的碳源較少，c/n比低，直接通過(guò)異養(yǎng)反硝化脫氮效果極差。傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化技術(shù)在處理過(guò)程中因缺少電子供體需要外加大量有機(jī)物如甲醇、乙酸和乙酸鈉，作為能量和碳源。自養(yǎng)反硝化指自養(yǎng)反硝化菌（某些化能自養(yǎng)型微生物）利用無(wú)機(jī)碳（co2、hco3-、co32-）作為碳源，主要以無(wú)機(jī)物（s、s2-、h2、s2o32-、fe、fe2+、nh4+等）作為硝酸鹽氮還原的電子供體完成微生物新陳代謝，將硝酸鹽氮污染的水中的no3--n還原為n2。國(guó)內(nèi)外近20年來(lái)關(guān)于自養(yǎng)反硝化的研究表明，自養(yǎng)反硝化菌在處理地下水、地表水硝酸鹽氮污染，生活污水深度脫氮方面有廣泛的應(yīng)用前景。

2、某些無(wú)機(jī)化能營(yíng)養(yǎng)型、光能營(yíng)養(yǎng)型的硫氧化細(xì)菌，可在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫（s2-，s0，so32-，s4o62-，s2o32-等，不同硫化物的反硝化能力由強(qiáng)至弱分別為s2o32->fes>fes2>s）作為電子供體，通過(guò)還原態(tài)硫獲取能量，同時(shí)以硝酸鹽作為電子受體，將其還原為氮?dú)猓瓿勺责B(yǎng)反硝化的過(guò)程。硫自養(yǎng)反硝化填料幾乎均為顆粒或塊狀固體，其中單質(zhì)硫與硫化物填料有著價(jià)格低、便于運(yùn)輸、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但在使用過(guò)程中依然有隨反應(yīng)的進(jìn)行出水ph?降低、微生物附著慢、周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)題存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要提供了一種可快速投入使用，強(qiáng)度高、凈化效率高且微生物損失少的硫自養(yǎng)填料及其制備方法?。其技術(shù)方案如下：

2、一種硫自養(yǎng)填料及其制備方法?，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下組分：60~85%的硫、1~20%石灰?guī)r、1~10%鐵尾礦、1~5%硅藻土、1~5%活性炭和1~5%微量元素；所述硅藻土為含硫自養(yǎng)反硝化菌的含菌硅藻土。

3、進(jìn)一步的，所述硫自養(yǎng)反硝化菌包括脫氮硫桿菌、脫氮硫微螺菌、脫氮硫單胞菌中的一種或幾種；所述微量元素包括錳、鋅、銅、鈷、鉬和鎳。

4、一種上述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，所述硫自養(yǎng)填料的制備步驟包括：取硅藻土和石灰?guī)r置于碳酸溶液中充分混合，使碳酸深入硅藻土內(nèi)部后煅燒，得到多孔硅藻土；將多孔硅藻土和氫氧化鈉反應(yīng)，使硅藻土中的部分硅離子化，得到堿處理的硅藻土；將堿處理的硅藻土使用鹽酸酸化后得到強(qiáng)化硅藻土；將強(qiáng)化硅藻土與菌體混合，使菌體定植在強(qiáng)化硅藻土上，得含菌硅藻土；將含菌硅藻土與其余組分混合，制備得到硫自養(yǎng)填料。

5、進(jìn)一步的，包括以下步驟：

6、a．在3~8℃下制備碳酸飽和溶液，取硅藻土和石灰?guī)r置于碳酸溶液中，充分混合至沉淀不再減少；然后升溫至70~90℃，攪拌反應(yīng)至沉淀不再產(chǎn)生，分離收集沉淀，將沉淀充分干燥后，以3~8℃的速度升至700~800℃煅燒2~3h，得多孔硅藻土；

7、b．將多孔硅藻土與和氫氧化鈉混合，在70~80℃下攪拌反應(yīng)1~2h?，使硅藻土中的部分硅離子化，得到含堿處理的硅藻土的反應(yīng)液；

8、c．于反應(yīng)液中邊攪拌邊加入鹽酸，至ph不再變化；停止攪拌并靜置3~5h，收集沉淀后，得到強(qiáng)化硅藻土；

9、d．將強(qiáng)化硅藻土與微量元素和硫充分混合，加水分散后，接種活化的菌體，在200~220rpm速度下發(fā)酵48~72?h，收集沉淀，得含菌硅藻土；

10、e．將含菌硅藻土與其余組分混合，造粒，得到硫自養(yǎng)填料。

11、進(jìn)一步的，步驟a所述石灰?guī)r和硅藻土的質(zhì)量比為1：3~5。

12、進(jìn)一步的，步驟b所述氫氧化鈉與多孔硅藻土的質(zhì)量比為1：8~12。

13、進(jìn)一步的，步驟d所述硫與強(qiáng)化硅藻土的質(zhì)量比為1：2.5~3；步驟d所述菌體種植的接種量為5~10%。

14、進(jìn)一步的，硫自養(yǎng)填料的制備步驟包括：取海藻酸鈉溶于熱水中，加入聚丙烯酸鈉，充分混合得粘稠液體；將含菌硅藻土與其余組分加入粘稠液體中，混合均勻，得到糊狀物，然后將糊狀物逐滴滴入硼酸飽和溶液中，在0~5℃下靜置6~12h，過(guò)濾并充分洗滌，35℃以下干燥后即得。

15、進(jìn)一步的，所述海藻酸鈉與聚丙烯酸的質(zhì)量比為1：3~8；所述海藻酸鈉與含菌硅藻土的質(zhì)量比為1：3~5。

16、進(jìn)一步的，將糊狀物倒入孔徑為3~20mm?的網(wǎng)孔隔板中，通過(guò)隔板的網(wǎng)孔逐滴滴入硼酸飽和溶液中，形成直徑為3~20mm的球狀顆粒。

17、采用上述方案，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明的硫自養(yǎng)填料的硫自養(yǎng)反硝化菌定植在硅藻土上，在填料中就含有菌體，增加了微生物濃度，減少了污水中細(xì)菌定植的時(shí)間，細(xì)菌生長(zhǎng)速度快，污水反硝化效率高，且菌體不易損失，降低了出水生物污染的風(fēng)險(xiǎn)。

19、本發(fā)明將硅藻土與石灰?guī)r在碳酸中處理，使碳酸鈣形成可溶的碳酸氫鈣，深入硅藻土內(nèi)部的孔隙中，再通過(guò)煅燒使孔隙變大，增加表面積的同時(shí)，使外加鈣元素留存在孔隙中不易脫出，有利于后期菌體的定植。

20、本發(fā)明通過(guò)堿處理使部分硅離子化，增大孔隙的同時(shí)還產(chǎn)生硅酸鈉，為后期硅酸鈣的形成提供基礎(chǔ)。

21、本發(fā)明的菌體深入定植在硅藻土內(nèi)部的大孔隙中，提升了填料的機(jī)械性能，且提高了微生物耐受性。

22、本發(fā)明的硅酸鈉在鹽酸與鈣離子的存在下生成硅酸鈣，且硅酸鈣均布在煅燒與堿處理后的孔隙內(nèi)，與硅藻土基體骨架充分結(jié)合，提高填料的抗壓強(qiáng)度與抗沖擊性。

23、本發(fā)明的強(qiáng)化硅藻土中殘留與鹽酸反應(yīng)得到的氯化鈣，在填料造粒的過(guò)程中，作用在海藻酸鈉上，使海藻酸鈉交聯(lián)，節(jié)約了額外加入氯化鈣的成本，且避免其他雜質(zhì)引入原料中。

24、本發(fā)明的復(fù)合填料促使形成多相脫氮除磷反應(yīng)熱區(qū)，加快反應(yīng)速度，且填料比表面積大，內(nèi)部具有良好透氣性和傳質(zhì)條件，可使微生物與填料中的硫源充分接觸，提供了更多的結(jié)合位點(diǎn)，進(jìn)而將反硝化效率提升，并且能為微生物生長(zhǎng)提供良好環(huán)境。

25、本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，原料易得且產(chǎn)物單一，制備成本低，產(chǎn)物均能充分利用，產(chǎn)生的廢料少，處理難度低，符合環(huán)保且安全。

技術(shù)特征：

1.一種硫自養(yǎng)填料?，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下組分：60~85%的硫、1~20%石灰?guī)r、1~10%鐵尾礦、1~5%硅藻土、1~5%活性炭和1~5%微量元素；所述硅藻土為含硫自養(yǎng)反硝化菌的含菌硅藻土。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫自養(yǎng)填料，其特征在于，所述硫自養(yǎng)反硝化菌包括脫氮硫桿菌、脫氮硫微螺菌、脫氮硫單胞菌中的一種或幾種；所述微量元素包括錳、鋅、銅、鈷、鉬和鎳。

3.一種權(quán)利要求1所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，所述硫自養(yǎng)填料的制備步驟包括：取硅藻土和石灰?guī)r置于碳酸溶液中充分混合，使碳酸深入硅藻土內(nèi)部后煅燒，得到多孔硅藻土；將多孔硅藻土和氫氧化鈉反應(yīng)，使硅藻土中的部分硅離子化，得到堿處理的硅藻土；將堿處理的硅藻土使用鹽酸酸化后得到強(qiáng)化硅藻土；將強(qiáng)化硅藻土與菌體混合，使菌體定植在強(qiáng)化硅藻土上，得含菌硅藻土；將含菌硅藻土與其余組分混合，制備得到硫自養(yǎng)填料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，步驟a所述石灰?guī)r和硅藻土的質(zhì)量比為1：3~5。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，步驟b所述氫氧化鈉與多孔硅藻土的質(zhì)量比為1：8~12。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，步驟d所述硫與強(qiáng)化硅藻土的質(zhì)量比為1：2.5~3；步驟d所述菌體種植的接種量為5~10%。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，硫自養(yǎng)填料的制備步驟包括：取海藻酸鈉溶于熱水中，加入聚丙烯酸鈉，充分混合得粘稠液體；將含菌硅藻土與其余組分加入粘稠液體中，混合均勻，得到糊狀物，然后將糊狀物逐滴滴入硼酸飽和溶液中，在0~5℃下靜置6~12h，過(guò)濾并充分洗滌，35℃以下干燥后即得。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，所述海藻酸鈉與聚丙烯酸的質(zhì)量比為1：3~8；所述海藻酸鈉與含菌硅藻土的質(zhì)量比為1：3~5。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硫自養(yǎng)填料的制備方法?，其特征在于，將糊狀物倒入孔徑為3~20mm?的網(wǎng)孔隔板中，通過(guò)隔板的網(wǎng)孔逐滴滴入硼酸飽和溶液中，形成直徑為3~20mm的球狀顆粒。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種硫自養(yǎng)填料及其制備方法。取硅藻土和石灰?guī)r置于碳酸溶液中充分混合，使碳酸深入硅藻土內(nèi)部后煅燒，得到多孔硅藻土；將多孔硅藻土和氫氧化鈉反應(yīng)，使硅藻土中的部分硅離子化，得到堿處理的硅藻土；將堿處理的硅藻土使用鹽酸酸化后得到強(qiáng)化硅藻土；將強(qiáng)化硅藻土與菌體混合，使菌體定植在強(qiáng)化硅藻土上，得含菌硅藻土；將含菌硅藻土與其余組分混合，制備得到硫自養(yǎng)填料。本發(fā)明的硫自養(yǎng)填料污水反硝化效率高，菌體不易損失且機(jī)械性能好。

技術(shù)研發(fā)人員：趙忠偉,郭偉剛,華國(guó)芬,董智,陶燕東,劉欣,萬(wàn)力,沈雪原,宋帥,張游,李甲萌,胡晨曦,陳波,蔡彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10