一种利用选矿硫精粉制备硫自养反硝化脱氮生物滤料的方法与流程

本发明属于水处理领域，具体涉及一种利用选矿硫精粉制备硫自养反硝化脱氮生物滤料的方法。

背景技术：

1、生物法脱氮是最为经济有效的一种废水脱氮方法。其主要利用反硝化菌在缺氧状态下，把废水中no3-和no2-转化为n2，从而降低废水中nox-浓度。目前废水中碳源缺乏是限制脱氮效率的主要因素。硫自养反硝化是一种以低价态硫代替碳源作为电子供体，通过自养反硝化菌实现反硝化脱氮的一种新型脱氮技术，其具有节约碳源消耗、污泥产量低等优点。

2、目前的硫自养反硝化技术的硫源主要用硫磺、黄铁矿原矿矿石，或者二者直接混合使用，生物滤料制备主要采用高温焙烧造粒的方法。

3、但是硫磺价格贵，且是可燃危险品，加工使用均受限制，黄铁矿原矿硫含量不高，矿石颗粒块度大、密度大，不易被微生物直接利用、脱氮效率较低。并且由于硫源不论采用硫磺、黄铁矿矿石颗粒还是硫精粉，在高温制备过程中均会造成硫的大量损失，因此不适宜采用高温焙烧造粒的方法制备用于硫自养脱氮的生物滤料。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，可以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，所述生物滤料包括以下质量比的混合粉料：

4、硫精粉30％-70％，水泥18％-22％，碳酸氢铵1％-3％，石膏1％-4％，石灰1％-4％，硅藻土1％-4％，粉煤灰5％-45％；

5、所述硫自养反硝化脱氮生物滤料的制备方法包括：

6、将所述粉状物料在干燥状态下过筛；

7、将过筛后的粉料按照各组分质量比混合并搅拌均匀；

8、将所述混合粉料加入圆盘成球机，喷水造球，水量为混合粉料的25％-30％，使混合粉料形成球形生物滤料，通过控制所述圆盘成球机的圆盘倾角和转速控制所述球形生物滤料达到预设直径；

9、将所述球形生物滤料在温度50℃-60℃、湿度为90％-95％的条件下热处理4小时-6小时，利用碳酸氢铵受热分解产生nh3、co2气体溢出，进行球形生物滤料造孔；

10、将造孔后的球形生物滤料在20℃-25℃下自然冷却，用水喷湿，自然养护陈化28天以上，得到所述生物滤料。

11、优选的，所述硫自养反硝化脱氮生物滤料的制备方法还包括：

12、将黄铁矿或硫化矿伴生黄铁矿浮选所得硫品位为28％以上的硫精粉晾干，用150目-200目筛子筛分，取筛下的硫精粉作为制备所述生物滤料的硫源。

13、优选的，所述硫自养反硝化脱氮生物滤料的制备方法还包括：

14、通过粉煤灰的含量来调节所述生物滤料的密度和粒度，并通过粉煤灰含量和石灰含量控制所述生物滤料的ph在预设范围。

15、优选的，粉状物料水泥，碳酸氢铵，石膏，石灰，硅藻土以及粉煤灰的粒度为-150目。

16、优选的，将所述各粉状物料在干燥状态下过150目的筛子。

17、优选的，所述生物滤料的粒度为3-9mm时，粉煤灰含量为5％-20％，所述圆盘造球机的圆盘倾角为50°-55°，转速为12r/min-15r/min。

18、优选的，所述生物滤料的粒度为15-20mm时，粉煤灰含量为20％-45％，所述圆盘造球机的圆盘倾角为45°-50°，转速为12r/min-15r/min。

19、优选的，球形生物滤料造孔步骤中，对所述球形生物滤料进行热处理时对所述球形生物滤料进行搅拌，使所述球形生物滤料受热均匀。

20、优选的，球形生物滤料造孔步骤中，采用随炉升温的加热方式，通过控制升温速率控制所述球形生物滤料孔径的大小。

21、优选的，所述球形生物滤料造孔步骤中，按照3℃/min-8℃/min的升温速率进行升温。

22、本发明与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

23、(1)本发明实施例由黄铁矿或伴生黄铁矿选矿所得的硫精粉作生物滤料基质，免烧成球，通过中温保湿热处理造孔，制备的生物滤料球比表面积大，微孔丰富，容易挂膜，生物量大，自养反硝化脱氮效果好，且传质效率高，水力停留时间短。

24、(2)本发明实施例提供的生物滤料中的碱性物质碳酸氢铵可缓慢释放碱度，维持脱氮细菌生长繁殖的适宜ph范围，有效避免硫自养反硝化过程消耗碱度导致的ph降低。

25、(4)本发明实施例提供的生物滤料孔隙分布均匀，表面主要为中孔和大孔，易于微生物挂膜、生长和繁殖，易于传质，且对水流阻力小，不易堵塞、板结。

26、(5)本发明实施例提供的生物滤料的密度可调整粉煤灰的含量进行调整，粒度可调整粉煤灰含量或圆盘机圆盘倾角和圆盘转速进行调整，制备出不同轻重、不同大小的生物滤料，可适用于各种生物膜反应器或生物滤池，能有效克服生物流化床难控制、易跑料，以及生物滤池反冲洗系统复杂、时间长、能耗高等缺陷。

27、(6)本发明实施例提供的生物滤料不合任何对人体和环境有害的物质，不产生二次污染，机械强度高、耐冲洗、耐磨损，生物、化学稳定性好，使用周期长，效果稳定，成本低。

28、(7)本发明实施例提供的生物滤料硫源消耗后的滤料，可以用选矿方法重新回收其中的铁，实现铁资源的再利用。

技术特征：

1.一种利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，所述生物滤料包括以下质量比的混合粉料：

2.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，所述硫自养反硝化脱氮生物滤料的制备方法还包括：

3.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，除硫精粉外的其他粉状原料水泥，碳酸氢铵，石膏，石灰，硅藻土以及粉煤灰的粒度为-150目。

4.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，所述硫自养反硝化脱氮生物滤料的制备方法还包括：通过粉煤灰的含量来调节所述生物滤料的密度和粒度，并通过粉煤灰含量和石灰含量控制滤料ph在预设范围。

5.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，所述生物滤料的粒度为3-9mm时，采用相对较低的粉煤灰含量5％-20％，所述圆盘造球机采用相对较大的圆盘倾角50°-55°，圆盘转速为12r/min-15r/min。

6.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，所述生物滤料的粒度为15-20mm时，采用相对较高的粉煤灰含量20％-45％，所述圆盘造球机采用相对较小的圆盘倾角为45°-50°，圆盘转速为12r/min-15r/min。

7.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，根据圆盘转速和圆盘倾角控制造球时间，从而控制生物滤料的生球强度，造球时间为6-10min。

8.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，球形生物滤料造孔步骤中，对所述球形生物滤料进行热处理时对所述球形生物滤料进行搅拌，使所述球形生物滤料受热均匀。

9.根据权利要求1所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，球形生物滤料造孔步骤中，采用随炉升温的加热方式，即将生物滤料放入恒温保湿箱中再开始升温，通过控制升温速率控制所述球形生物滤料孔径的大小。

10.根据权利要求9所述的利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，其特征在于，所述球形生物滤料造孔步骤中，按照3℃/min-8℃/min的升温速率进行升温。

技术总结
本发明提供一种利用选矿硫精粉制备的硫自养反硝化脱氮生物滤料，属于水处理领域，包括以下质量比的混合粉料：硫精粉30％‑70％，水泥18％‑22％，碳酸氢铵1％‑3％，石膏1％‑4％，石灰1％‑4％，硅藻土1％‑4％，粉煤灰5％‑45％；制备方法包括：将各原料在干燥状态下过筛；将过筛后的粉料按照各组分质量比混合并搅拌均匀；将混合粉料加入圆盘成球机，喷水造球；将球形生物滤料在温度为50‑60℃、湿度为90％‑95％的条件下热处理4‑6小时，进行球形生物滤料造孔；在20‑25℃下自然冷却，养护陈化28天以上，得到生物滤料。本发明硫源传质利用效果好，反硝化脱氮效率高，孔隙分布均匀，利于菌群生长繁殖。

技术研发人员：邹安华,李明,王玉冰
受保护的技术使用者：恩格拜（武汉）生态科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12