一種污水凈化材料及其制備方法、用途和污水處理的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及污水凈化領域，具體涉及一種應用硫/石灰石自養(yǎng)反硝化進行脫氮的一種緩釋污水凈化材料。
【背景技術(shù)】
[0002]水中硝酸鹽的污染問題越來越受到人們的關(guān)注，特別是引用水中硝酸鹽濃度過高會誘發(fā)水體產(chǎn)生亞硝胺類的致癌物質(zhì)，導致新生兒易患高鐵紅血蛋白癥。硝酸鹽的污染主要來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥農(nóng)藥過多使用、工業(yè)和生活廢水的排放。
[0003]目前，經(jīng)濟的脫氮技術(shù)是生物脫氮技術(shù)，分為異養(yǎng)反硝化技術(shù)和自養(yǎng)反硝化技術(shù)。由于異養(yǎng)反硝化技術(shù)需要投入有機物，成本高且還引起有機物的二次污染。自養(yǎng)反硝化技術(shù)以無機碳，如0)2或HCO 3_為碳源，主要以H 2、硫離子、硫代硫酸鹽、MV等位硝酸鹽還原劑的電子供體完成微生物的新陳代謝，將硝酸鹽還原為氮氣。自養(yǎng)反硝化技術(shù)的優(yōu)點有:以無機物為電子供體，無有機物殘留；2)無需外加有機碳源，從而減低了運行及投資成本；3)自養(yǎng)型細菌增長率低，降低了出水的生物污染的風險。
[0004]現(xiàn)有自養(yǎng)反硝化技術(shù)中硫/石灰石基污水凈化劑在使用過程中，生成的H\ SO42-,與石灰石反應生成微溶性的硫酸鈣，阻礙了內(nèi)層石灰石進一步中和新生成的酸，從而抑制了反硝化的順利正向進行的問題。同時，通常采用采用多次加料的方法，操作較麻煩；采用一次足量添加的方法，致使硫源和酸堿度及各微量元素的釋放不均一，對自養(yǎng)菌微生物的生長不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠持續(xù)使用的污水凈化材料，具體提供了一種操作簡單，經(jīng)濟實用的污水凈化材料，以成本較低的硫作為自養(yǎng)源，提供緩釋微量元素，利用生物自養(yǎng)反硝化對污水進行脫氮處理，能有效地去除水中的硝態(tài)氮。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種污水凈化材料，該材料包括硫源、石灰石、多聚磷酸鹽、鉀鹽、氧化鎂、氧化銅、氧化鋅、鑰酸鹽、硼酸鹽以及回潮率在7%以上的棉纖維；所述的硫源為硫代硫酸鹽；所述的鉀鹽為磷酸鉀鹽、氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀中的一種或多種。
[0007]所述的硫源為單質(zhì)硫或水溶性還原態(tài)的硫；水溶性還原態(tài)的硫為硫化物或硫代硫酸鹽，如硫化鈉、硫化鉀、硫化鋅、硫化錳、硫化鐵、硫化亞鐵中的一種或多種；
所述的鉀鹽為磷酸鉀鹽、氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀中的一種或多種。
[0008]所述的纖維為回潮率為8°/『16%的纖維，如棉纖維，蠶絲纖維。
[0009]上述緩釋污水凈化材料中各成分的質(zhì)量比，以硫元素(除硫酸根中的硫):石灰石:磷元素:鉀元素:鎂元素:銅元素:鋅元素:鑰元素:硼元素的物質(zhì)的質(zhì)量之比為(2.3-2.7) *106: (1-1.6) *10 6: (0.1-0.3):(0.3-0.6):(0.3-0.5):(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.06-0.1);纖維的用量為上述原料總質(zhì)量的0.6-2.1%。
[0010]本發(fā)明還提供一種上述污水凈化材料的制備方法，其特征在于具體步驟為，將配方中的硫源、石灰石、多聚磷酸鹽、鉀鹽、氧化鎂、氧化銅、氧化鋅、鑰酸鹽、硼酸鹽分別粉碎過10-40目篩，高回潮率纖維剪切為0.5-3cm長的短纖；然后按配方量比例，稱取各物質(zhì)；將硫源與石灰石先混合均勻，再其它將除纖維和水以外的原料混合均勻，然后等量遞加已混勻的硫源、石灰石以及纖維，混合過程添加相當于原料總質(zhì)量3-5%的水；所有原料混勻后壓制成型，干燥即得污水凈化材料。壓制成型時的壓力優(yōu)選為15-20MPa ;壓制成塊狀或球型物。塊狀或球型物的大小可以根據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)，月緩釋的，體積為100-150cm3，周緩釋的，體積為6-15 cm3，三日緩釋的0.5-3cm3。
[0011]本發(fā)明還提供上述污水凈化材料在處理含氮污水中的用途。
[0012]本發(fā)明還提供上述污水凈化材料在處理含氮污水的方法，如農(nóng)業(yè)污水、工業(yè)廢水和生活污水，具體如下:
1)將污水池中的污水調(diào)pH至6.5-7.0 ;調(diào)節(jié)自養(yǎng)菌含量至17-50mg C0D/L ;測定Ν03__Ν含量;
2)按緩釋污水凈化材料中的硫源與污水中Ν03_-Ν的物質(zhì)的量之比為0.5-2.6的比例，投入緩釋污水凈化材料；每天攪拌兩次，監(jiān)測硝態(tài)氮濃度，當濃度降到預期值(如5mg/l或標準值)以下，完成反硝化除氮。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異特點表現(xiàn)在:
I)取材方便。各原料廉價易得，成本低廉。
[0014]2)投料方便?？筛鶕?jù)污水性質(zhì)選擇處理周期，如三天、一周、一個月的周期，選擇相應緩釋材料，不必每天投料，大大節(jié)省了勞動成本。
[0015]3)投料后，自養(yǎng)菌所需各養(yǎng)料和微量元素，能平穩(wěn)釋放，保持較適宜的濃度，避免現(xiàn)有技術(shù)中常出現(xiàn)的投料初期，各組分濃度達到峰值，然后逐漸減小，不適宜微生物的生長和工作，更有甚者，因濃度不當會導致微生物的死亡，不僅沒有起到處理污水的作用，反而還加重了污染。
[0016]4)本發(fā)明采用摻入高回潮率纖維的技術(shù)，即能起到骨架支撐、粘合作用，還因其含有較多的羥基，可引導水分緩慢進入緩釋體內(nèi)部，從而緩慢引起緩釋體的崩解，避免因硫酸鈣或其他水不容性物質(zhì)的生成覆蓋于污水凈化材料表面從而阻礙硫源、石灰石的釋放的問題，保證反硝化的順利進行。
[0017]5)本發(fā)明提供的污水凈化材料，運行成本費用較低，操作簡單，便于管理，原料損耗少，是一種經(jīng)濟、簡單的污水凈化材料。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例具體說明本發(fā)明的內(nèi)容。實施例中所述的約對應的相應數(shù)值的偏差不超過10%。
[0019]實施例1
配方為:將2.3kg的硫磺、Ikg的石灰石分別粉碎過20目篩，然后一同與10ml的水混合均勻后以15MPa的壓力壓制成方塊，每塊約10 cm3，干燥，即得污水凈化材料。
[0020]將上述所得污水凈化材料投入Ν03_-Ν含量為ISmgr1的同時含有污泥的污水池中，池中有污水lm3，污水池中的自養(yǎng)菌的生物濃度為20mg C0D/L,調(diào)污水pH至6.8，污水凈化材料的量為13.5g。每天攪拌兩次，持續(xù)時間為一周，對Ν03_-Ν (水中硝酸基態(tài)的N)和TN(總氮)的平均去分別為39.1.2%和35.7%。
[0021]實施例2
配方為:2.3kg的硫磺、Ikg的碳酸I丐、21mg的磷酸鉀、29mg氯化鎂、25mg五水硫酸銅、14mg的氯化鋅、24mg的鑰酸鉀、4mg硼酸、10ml的水。
[0022]將原材料硫磺、石灰石、磷酸鉀、氯化鎂、五水硫酸銅、氯化鋅、鑰酸鉀、硼酸分別粉碎過20目篩；然后一同與水混合均勻后以15MPa的壓力壓制成方塊，每塊約10 cm3，干燥，即得污水凈化材料。
[0023]將上述所得污水凈化材料投入Ν03_-Ν含量為ISmgr1的同時含有污泥的污水池中，池中有污水lm3，污水池中的自養(yǎng)菌的生物濃度為20mg C0D/L,調(diào)污水pH至6.8，污水凈化材料的量為13.5g。每天攪拌兩次，持續(xù)時間為一周，對Ν03_-Ν的平均去分別為41.2%和37.9%。
[0024]實施例3
配方為:2.3kg的硫磺、Ikg的碳酸I丐、21mg的磷酸鉀、29mg氯化鎂、25mg五水硫酸銅、14mg的氯化鋅、24mg的鑰酸鉀、4mg的硼酸、10ml的水。
[0025]將原材料硫磺、石灰石、磷酸鉀、氯化鎂、五水硫酸銅、氯化鋅、鑰酸鈉、硼酸分別粉碎過20目篩；混合均勻，即得污水凈化材料。
[0026]向含有污泥的污水池中注入污水lm3，待污水攪拌均勻后，調(diào)節(jié)污水pH至6.8，經(jīng)測定Ν03_-Ν含量為lSmgL—1，自養(yǎng)菌的生物濃度為20mg C0D/L ;將上述所得污水凈化材料13.5g等分7份，每天投一份，每天攪拌兩次，時間為一周，對N03_-N和TN的平均去分別為61.2% 和 59.3%ο
[0027]實施例4
配方為:2.3kg的硫磺、Ikg的碳酸I丐、21mg的磷酸鉀、29mg的氯化鎂、25mg五水硫酸銅、14mg的氯化鋅、24mg的鑰酸鉀、4mg硼酸、26.4g回潮率為10%的棉纖維、10ml的水。
[0028]將上述配方量的纖維剪切為0.5-3cm長的短纖，其它原材料分別粉碎過20目篩；然后將配方量的硫源與石灰石混合均勻，然后將磷酸鉀、氯化鎂、五水硫酸銅、氯化