一种缓释污水处理材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种应用硫/石灰石自养反硝化进行脱氮的一种缓释污水处理材料。
【背景技术】
[0002]水中硝酸盐的污染问题越来越受到人们的关注，特别是引用水中硝酸盐浓度过高会诱发水体产生亚硝胺类的致癌物质，导致新生儿易患高铁红血蛋白症。硝酸盐的污染主要来自农业生产中的化肥农药过多使用、工业和生活废水的排放。
[0003]目前，经济的脱氮技术是生物脱氮技术，分为异养反硝化技术和自养反硝化技术。由于异养反硝化技术需要投入有机物，成本高且还引起有机物的二次污染。自养反硝化技术以无机碳，如0)2或HCO 3_为碳源，主要以H 2、硫离子、硫代硫酸盐、MV等位硝酸盐还原剂的电子供体完成微生物的新陈代谢，将硝酸盐还原为氮气。自养反硝化技术的优点有:以无机物为电子供体，无有机物残留；2)无需外加有机碳源，从而减低了运行及投资成本；3)自养型细菌增长率低，降低了出水的生物污染的风险。
[0004]现有自养反硝化技术中硫/石灰石基污水处理剂在使用过程中，生成的H\ SO42-,与石灰石反应生成微溶性的硫酸钙，阻碍了内层石灰石进一步中和新生成的酸，从而抑制了反硝化的顺利正向进行的问题。同时，通常采用采用多次加料的方法，操作较麻烦；采用一次足量添加的方法，致使硫源和酸碱度及各微量元素的释放不均一，对自养菌微生物的生长不利。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种能够持续使用的污水处理材料，具体提供了一种操作简单，经济实用的污水处理材料，以成本较低的硫作为自养源，提供缓释微量元素，利用生物自养反硝化对污水进行脱氮处理，能有效地去除水中的硝态氮。
[0006]本发明提供的技术方案为一种缓释污水处理材料，该材料包括硫源、石灰石、磷酸盐、钾盐、镁盐、铜盐、锌盐、辉钥矿、硼酸以及回潮率在7%以上的棉纤维；所述的硫源为单质硫或其它水溶性还原态的硫。
[0007]所述的硫源为单质硫或水溶性还原态的硫；水溶性还原态的硫为硫化物或硫代硫酸盐，如硫化钠、硫化钾、硫化锌、硫化锰、硫化铁、硫化亚铁中的一种或多种；
所述的磷酸盐为可溶性磷酸盐，如磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾，或相应的钠盐；
所述的钾盐为磷酸钾盐、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾中的一种或多种；
所述的镁盐为氯化镁、硫酸镁、碳酸镁、碱式碳酸镁中的一种或多种；
所述的铜盐为硫酸铜、氯化铜、碳酸铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜中的一种或多种；
所述的锌盐为氯化锌、硫酸锌、碳酸锌中的一种或多种；
所述的钥酸盐为钥酸钠、钥酸钾、钥酸镁中的一种或多种；
所述的纤维为回潮率为8。/『16%的纤维，如棉纤维，蚕丝纤维。
[0008]上述缓释污水处理材料中各成分的质量比，以硫元素(除硫酸根中的硫):石灰石:磷元素:钾元素:镁元素:铜元素:锌元素:钥元素:硼元素的物质的量之比为(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);纤维的用量为上述原料总质量的0.6-2.1%。
[0009]本发明还提供一种上述缓释污水处理材料的制备方法，具体步骤为，将配方中的硫源、石灰石、磷酸盐或多聚磷酸盐、钾盐、镁盐或氧化镁、铜盐或氧化铜、锌盐或氧化锌、辉钥矿或钥酸盐、硼酸或硼酸盐分别粉碎过10-40目筛，高回潮率纤维剪切为0.5-3cm长的短纤；然后按配方量比例，称取各物质，将硫源与石灰石混合均匀，再将磷酸盐或多聚磷酸盐、钾盐、镁盐或氧化镁、铜盐或氧化铜、锌盐或氧化锌、辉钥矿或钥酸盐、硼酸或硼酸盐混合均匀，然后等量递加已混匀的硫源、石灰石以及高回潮率纤维，混合过程添加相当于原料总质量3-5%的水；然后压制成型，干燥即得缓释污水处理材料。压制成型时的压力优选为15-20MPa ;压制成块状或球型物。块状或球型物的大小可以根据实际需要进行调节，月缓释的，体积为100-150cm3，周缓释的，体积为6-15 cm3，三日缓释的0.5_3cm3。
[0010]本发明还提供上述缓释污水处理材料在处理含氮污水中的用途。
[0011]本发明还提供上述缓释污水处理材料在处理含氮污水的方法，如农业污水、工业废水和生活污水，具体如下:1)将污水池中的污水调PH至6.5-7.0 ;调节自养菌含量至17-50mg C0D/L ;测定 NOf-N 含量；
2)按缓释污水处理材料中的硫源与污水中Ν03_-Ν的物质的量之比为0.5-2.6的比例，投入缓释污水处理材料；每天搅拌两次，监测硝态氮浓度，当浓度降到预期值(如5mg/l或标准值)以下，完成反硝化除氮。
[0012]与现有技术相比，本发明的优异特点表现在:
I)取材方便。各原料廉价易得，成本低廉。
[0013]2)投料方便。可根据污水性质选择处理周期，如三天、一周、一个月的周期，选择相应缓释材料，不必每天投料，大大节省了劳动成本。
[0014]3)投料后，自养菌所需各养料和微量元素，能平稳释放，保持较适宜的浓度，避免现有技术中常出现的投料初期，各组分浓度达到峰值，然后逐渐减小，不适宜微生物的生长和工作，更有甚者，因浓度不当会导致微生物的死亡，不仅没有起到处理污水的作用，反而还加重了污染。
[0015]4)本发明采用掺入高回潮率纤维的技术，即能起到骨架支撑、粘合作用，还因其含有较多的羟基，可引导水分缓慢进入缓释体内部，从而缓慢引起缓释体的崩解，避免因硫酸钙或其他水不容性物质的生成覆盖于污水处理材料表面从而阻碍硫源、石灰石的释放的问题，保证反硝化的顺利进行。
[0016]5)本发明提供的缓释污水处理剂运行成本费用较低，操作简单，便于管理，原料损耗少，是一种经济、简单的污水处理材料。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例具体说明本发明的内容。实施例中所述的约对应的相应数值的偏差不超过10%。
[0018]实施例1 配方为:将2.3kg的硫磺、Ikg的石灰石分别粉碎过20目筛，然后一同与10ml的水混合均匀后以15MPa的压力压制成方块，每块约10 cm3，干燥，即得污水处理材料。
[0019]将上述所得污水处理材料投入Ν03_-Ν含量为ISrngL—1的同时含有污泥的污水池中，池中有污水lm3，污水池中的自养菌的生物浓度为20mg C0D/L，调污水pH至6.8，缓释污水处理材料的量为13.5g。每天搅拌两次，持续时间为一周，对Ν03_-Ν (水中硝酸基态的N)和TN (总氮)的平均去分别为39.1.2%和35.7%。
[0020]实施例2
配方为:2.3kg的硫磺、Ikg的碳酸I丐、21mg的磷酸钾、29mg氯化镁、25mg五水硫酸铜、14mg的氯化锌、24mg的钥酸钾、4mg硼酸、10ml的水。
[0021]将原材料硫磺、石灰石、磷酸钾、氯化镁、五水硫酸铜、氯化锌、钥酸钾、硼酸分别粉碎过20目筛；然后一同与水混合均匀后以15MPa的压力压制成方块，每块约10 cm3，干燥，即得污水处理材料。
[0022]将上述所得污水处理材料投入Ν03_-Ν含量为ISmgr1的同时含有污泥的污水池中，池中有污水lm3，污水池中的自养菌的生物浓度为20mg C0D/L，调污水pH至6.8，缓释污水处理材料的量为13.5g。每天搅拌两次，持续时间为一周，对NOf-N的平均去分别为41.2%和 37.9%ο
[0023]实施例3
配方为:2.3kg的硫磺、Ikg的碳酸I丐、21mg的磷酸钾、29mg氯化镁、25mg五水硫酸铜、14mg的氯化锌、24mg的钥酸钾、4mg的硼酸、10ml的水。
[0024]将原材料硫磺、石灰石、磷酸钾、氯化镁、五水硫酸铜、氯化锌、钥酸钠、硼酸分别粉碎过20目筛；混合均匀，即得污水处理材料。
[0025]向含有污泥的污水池中注入污水lm3，待污水搅拌均匀后，调节污水pH至6.8，经测定Ν03_-Ν含量为lSmgL—1，自养菌的生物浓度为20mg C0D/L ;将上述所得污水处理材料13.5g等分7份，每天投一份，每天搅拌两次，时间为一周，对N03_-N和TN的平均去分别为61.2% 和 59.3%ο
[0026]实施例4
配方为:2.3kg的硫磺、Ikg的碳酸I丐、21mg的磷酸钾、29mg的氯化镁、25mg五水硫酸铜、14mg的氯化锌、24mg的钥酸钾、4mg硼酸、26.4g回潮率为10%的棉纤维、10ml的水。
[0027]将上述配方量的纤维剪切为0.5-3