專利名稱：一種環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水凈化領域，具體涉及一種具有脫氮除磷功能的環(huán)保型污水凈化劑及其制備方法，該種凈化劑無毒無害，具有很大的比表面積，成本低廉，適用于多種水體凈化，污水凈化效率高，凈化水體后廢棄物可以作為肥料資源化利用。
背景技術：
隨著經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，污水排放量逐年升高，工業(yè)、農業(yè)和居民生活所帶來的水體污染問題越來越嚴重，污水治理成為時下熱門話題。至今，污水凈化方法可按其作用分為四大類，即物理處理法、化學處理法、物理化學法和生物處理法。其中，在處理集中式高濃度廢水時，利用理化方法凈化水體是廣泛采用的一種高效、簡單的技術方法，但目前常用的人工介質材料都存在著各自的缺點或不足，不是污水凈化效果不理想，就是成本高昂，或者本身具有一定污染或后 續(xù)利用困難，因而在一定程度上成為污水處理技術發(fā)展的瓶頸。因此,尋求低成本、高效率、無污染的環(huán)境友好型水體凈化材料將成為永恒的主題。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種污水脫氮除磷效果好、生產成本低，且不會引起新環(huán)境問題的污水凈化劑及其制備方法。本發(fā)明提供的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑，其特征在于:以所述凈化劑總重量為基準，所述凈化劑包含40 80重量％的生物黑炭、O 20重量％的水合氧化鐵、O 20重量％的凹凸棒粘土、O 20重量％的水泥。優(yōu)選的，所述污水凈化劑按重量百分比包括生物黑炭60 80%、水合氧化鐵5 10%、凹凸棒粘土 5 10%、水泥10 20%。為提高凈化效果，根據(jù)處理污水對象的不同，所述凈化劑還可酌情添加少量輔劑，如石膏(主要成分為CaS04)、聚丙烯酰胺等。所述的凈化劑呈顆粒狀，尤其是一種直徑為2 5mm的球狀顆粒。本發(fā)明同時提供了一種上述環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑的制造方法，其方法包括如下步驟:
(1)將各分量的生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土、水泥等物料以粉狀混合均勻；
(2)將按上述步驟(I)得到的混合物料加工成顆粒狀。優(yōu)選的，上述步驟(2)的顆粒狀混合物料是球狀顆粒。進一步的,所述球狀顆粒的直徑為2 5mm。加工時，生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土以及水泥等物料均以粉狀混合，若所用生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土以及水泥等物料的初始狀態(tài)有不是粉狀的，應先將其粉碎成粉狀，再與其他成分混合。通常各成分的粉狀顆粒應能通過60目以上的網(wǎng)篩。本發(fā)明提供的凈化劑中主要成分為生物黑炭，是利用化石燃料或生物體如農林業(yè)植物廢棄物等在450°C 550°C下不完全燃燒后產生的一種非純凈碳的混合物。此類物質質輕、多孔，性質穩(wěn)定，不易降解，是一種新型碳匯產品，在全球的生物地球化學循環(huán)中起著重要的作用，且吸附性強，對多種有機污染物有很強的吸附及解吸作用，并可以產生遲滯作用，因而應用前景廣闊。水合氧化鐵主要用于強化對水體中磷酸根離子的吸附。凹凸棒粘土主要作為造粒粘結劑，兼有吸附功能，水泥或石膏、聚丙烯酰胺等輔劑主要作為粘結劑使用，也兼具強化特定水體的凈化功能。本發(fā)明提供的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑產品顆粒具有很大的比表面積，適用于多種水體凈化，污水凈化效果可靠、造價低廉、使用方便、環(huán)境友好，并且生物黑炭研究熱在國內剛剛興起，具有廣闊的發(fā)展前景。其次，使用的污水凈化介質原料來源廣，低成本，基本組成材料性質穩(wěn)定，環(huán)境安全性好，使用后可繼續(xù)用作農林業(yè)生產的肥料，有利于循環(huán)經(jīng)濟模式的構建。特別是其中的生物黑炭不僅是優(yōu)良的環(huán)境改良劑，還是一種新型碳匯產品，因而本發(fā)明的凈化劑產品進入市場，將會展現(xiàn)出優(yōu)越的市場特點。此外，根據(jù)本發(fā)明技術方案對多種類型污水進行過凈化試驗，凈化效果比較理想，污染物去除率=CODcr ^ 50%,BOD 彡 85%, SS 彡 90%, NH3-N 彡 20%, TN 彡 53%, TP 彡 85%。
具體實施例方式為使貴審查員及公眾能進一步了解本發(fā)明的特征及其有益效果，特以實施例對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述如下:
本發(fā)明提供的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑以所述凈化劑總重量為基準，包含40 80重量％的生物黑炭、O 20重量％的水合氧化鐵以及O 20重量％的凹凸棒粘土、O 20重量％的水泥。根據(jù)處理對象的不同，其中可酌情選擇加入少量的石膏、聚丙烯酰胺等輔齊IJ，該種凈化劑呈顆粒狀，尤其是一種直徑為2 5mm的球狀顆粒。上述環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑的制造方法包括如下步驟:
(I)將各分量的生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土、水泥等物料以粉狀混合均勻。將各成分混合均勻可提高 人工介質的比表面積，增強污水凈化效果。(2)將按上述步驟(I)得到的混合物料加工成顆粒狀。尤其優(yōu)選加工成直徑為2 5_的球狀顆粒，這樣既能營造豐富異質性的氧化-還原微域環(huán)境，有利于水體中氮元素的凈化，也可平衡水體凈化效果和污水在介質中的滯留時間之間關系。加工時，生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土以及水泥等物料均以粉狀混合，若所用生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土以及水泥等物料的初始狀態(tài)有不是粉狀的，應先將其粉碎成粉狀，再與其他成分混合。通常各成分的粉狀顆粒應能通過60目以上的網(wǎng)篩。實施例一:本實施例凈化劑較為適合氮(N)、磷(P)污染較輕的水體使用。1.以凈化劑總重量為基準，本實施例凈化劑包含80重量％的生物黑炭、20重量％的水泥。2.制備方法:
將上述各分量的生物黑炭、水泥粉碎成粉狀后混合均勻，再將其加工成直徑為2 5_的球狀小顆粒。實施例二:本實施例凈化劑較為適合氮(N)、磷(P)污染相對較重的水體使用。1.以凈化劑總重量為基準，本實施例凈化劑包含40重量％的生物黑炭、20重量％的水合氧化鐵、20重量％的凹凸棒粘土、15重量％的水泥以及5重量％的石膏或者聚丙烯酰胺等輔劑中的一種或幾種。2.制備方法:
將上述各分量的生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土、水泥以及石膏、聚丙烯酰胺等輔劑粉碎成粉狀后混合均勻，再將其加工成顆粒狀2 5mm的球狀小顆粒。實施例三:本實施例凈化劑較為適合氮(N)污染相對較重的水體使用。1.以凈化劑總重量為基準，本實施例凈化劑包含60重量％的生物黑炭、5重量％的水合氧化鐵、20重量％的凹凸棒粘土、10重量％的水泥，以及5重量％的聚丙烯酰胺。2.制備方法:
將上述各分量的生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土以及水泥、聚丙烯酰胺等粉碎成粉狀后混合均勻，再將其加工成顆粒狀2 5mm的球狀小顆粒。以下通過本發(fā)明凈化劑在污水處理中的具體應用，對本發(fā)明的有益效果作進一步的說明。根據(jù)污水量和污水濃度問題，本凈化劑的用量變化較大，一般實踐中若監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)凈化出水效果變差時需更新凈化劑。通常本發(fā)明凈化劑的用量為凈化劑和污水的比例在1:20 50之間。應用例一:(水體中N、P污染均較輕)
某城市生活污水的原水主要污染物背景值為:C0Dcr、BOD5, SS、NH3-N, TN、TP分別為39.81mg/L、7.66mg/L、8.7mg/L、2.47mg/L、20.81mg/L、l.38mg/L。取 100 克本發(fā)明實施例一的凈化劑產品，將其倒入5升污水的塑料桶中(凈化劑:污水=1:50)，期間每隔3 4小時攪拌5 10分鐘，靜置12時后將混合液搖勻，并慢慢倒入一敞口布袋中過濾，布袋下方放置一敞口桶接受濾液。反復過濾3次后，測定敞口桶中濾液的對應指標值，CODcr, BOD5,SS、NH3-N'TN、TP 分別為 16.53mg/L、0.16mg/L、0.5mg/L、l.84mg/L、6.32mg/L、0.03mg/L。經(jīng)計算，CODcr、BOD5, S S、NH3-N' TN、TP 的去除率分別為:58.5%,97.9%,94.35%,25.5%,69.6%、97.8%。應用例二:(N、P污染均較重水體)
某灰天鵝養(yǎng)殖場污水的原水主要污染物背景值為:C0Dcr、BOD5, SS、NH3-N, TN、TP分別為 8521mg/L、2735mg/L、3116mg/L、306mg/L、347mg/L、52mg/L。取 Ikg 本發(fā)明實施例二的凈化劑產品，將其倒入一裝有20升污水的大塑料容器中(凈化劑:污水=1:50)，期間每隔3 4小時攪拌5 10分鐘。靜置12小時后將混合液搖勻，并慢慢倒入一敞口布袋中過濾，布袋下方放置一敞口桶接受濾液。反復過濾3次后，測定敞口桶中濾液的對應指標值，CODcr、B0D5、SS、NH3-N、TN、TP 分別為 1278mg/L、219mg/L、312mg/L、52mg/L、69mg/L、6.8mg/L。經(jīng)計算，CODcr、BOD5, SS、NH3-N, TN、TP 的去除率分別為:85%、92%、90%、83%、80%、87%。應用例三:(N污染較重水體)
某養(yǎng)殖豬場廢水的主要污染物背景值為:C0Dcr、BOD5, SS、NH3-N, TN、TP分別為16020.56mg/L、4508.26mg/L、5300.74mg/L、1200.17mg/L、1400.25mg/L、5.62mg/L。取 Ikg本發(fā)明實施例三的凈化劑產品，將其置于20升污水的大塑料桶中(凈化劑:污水=1:20)，期間每隔3 4小時攪拌5 10分鐘。靜置12小時后將混合液搖勻，并慢慢倒入一敞口布袋中過濾，布袋下方放置一敞口桶接受濾液。反復過濾3次后，測定敞口桶中再測定濾液的對應指標值，CODcr^BOD5, SS、NH3_N、TN、TP 分別為 2723.51mg/L、495.91mg/L、477.07mg/L、180.03mg/L、252.05mg/L、0.22mg/L。經(jīng)計算，CODcr、B0D5、SS、NH3-N' TN、TP 的去除率分別為:83%、89%、91%、85%、82%、96%。以上對本發(fā)明實施例所提供的一種環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑及其制備方法進行了詳細介紹，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制，對于本領域的普通技術人員，依據(jù)本發(fā)明技術方案的思想，在具體實施方式
及應用范圍內所作出的任何改變或等同替換均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內。
權利要求
1.一種環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑，其特征在于:以所述凈化劑總重量為基準，所述凈化劑包含40 80重量％的生物黑炭、O 20重量％的水合氧化鐵、O 20重量％的凹凸棒粘土、O 20重量％的水泥。
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑，其特征在于:以所述凈化劑總重量為基準，所述凈化劑包含60 80%重量的生物黑炭、5 10%重量的水合氧化鐵、5 10%重量的凹凸棒粘土、10 20%重量的水泥。
3.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑，其特征在于:所述凈化劑呈顆粒狀。
4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑，其特征在于:所述的凈化劑為直徑2 5mm的球狀顆粒 。
5.一種權利要求1所述的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑的制造方法，其特征在于:其方法包括如下步驟: (1)將各分量的生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土、水泥等物料以粉狀混合均勻； (2)將按上述步驟(I)得到的混合物料加工成顆粒狀。
6.根據(jù)權利要求5所述的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑的制造方法，其特征在于:上述步驟(2)所述的顆粒狀混合物料是球狀顆粒。
7.根據(jù)權利要求6所述的環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑的制造方法，其特征在于:所述球狀顆粒的直徑為2 5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型污水脫氮除磷凈化劑及其制備方法，其特征在于以所述凈化劑總重量為基準，所述凈化劑包含40～80重量%的生物黑炭、0～20重量%的水合氧化鐵、0～20重量%的凹凸棒粘土、0～20重量%的水泥；所述凈化劑制備方法包括如下步驟(1)將各分量的生物黑炭、水合氧化鐵、凹凸棒粘土、水泥等物料以粉狀混合均勻；(2)將按上述步驟(1)得到的混合物料加工成顆粒狀。本發(fā)明提供的凈化劑具有很大的比表面積，適用于多種水體凈化，污水凈化效果可靠、造價低廉、使用方便、環(huán)境友好，原料來源廣，低成本，基本組成材料性質穩(wěn)定，有利于循環(huán)經(jīng)濟模式的構建。
文檔編號B01J20/20GK103145210SQ20131009679
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權日2013年3月25日
發(fā)明者劉金根, 宋青, 徐芹, 王建中 申請人:蘇州綠世界園林發(fā)展有限公司