[发明专利]一种微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境化工技术领域，涉及一种微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石及其制备方法。

背景技术

氮、磷污染是造成水体富营养化的主要原因，经济而有效地控制氮、磷污染已成为近年来亟待解决的热点问题。一般若单独采用生物脱氮除磷工艺很难满足出水中含磷量低于0.5mg/L、含氨氮量低于5mg/L的一级排放标准及回用标准。若在二级基础上增加生物脱氮除磷工艺，则基建投资大，占地面大，而且微生物的繁殖易受碳源不足以及温度、停留时间、pH和BOD等众多因素的限制，处理稳定性差，难以显示其低成本的优势。吸附法与离子交换法由于具有占地面积小、工艺简单、效果稳定、产生污泥量少、操作方便等优点受到人们的关注。

沸石作为一种来源广泛、价格低廉的无机非金属矿物，具有独特的吸附性能、离子交换性能和易再生等特点，在去除污水中氨氮污染物有着很好的应用前景。

目前，市场上的沸石可分为天然沸石和人工沸石。天然沸石大多数是由火山灰在含有碱性的溶液中反应形成，自然界含量丰富，缺点是应用时效率不佳；人工沸石是利用硅盐、铝盐等化学原料合成的沸石，其吸附、离子交换等各项性能优越，但价格昂贵。

天然沸石和人工沸石目前主要应用于对水体中氨氮的去除及重金属离子的去除，而很少有将其应用于废水中磷的去除，特别是氨氮及磷的同步去除。由于水体中氮磷一般是共存的，因此同步脱氮除磷是沸石应用研究的重要方向。

目前已有报道指出用粉煤灰等原料合成的沸石具有一定的磷酸固定系数(PAC)，对磷有去除作用。Deyi Wu等的研究指出，粉煤灰沸石虽然具有脱氮除磷能力，处理高浓度含磷污水有一定的去除效果，但效果有待进一步加强，另外，粉煤灰沸石直接用于低浓度含磷污水的处理效果很不理想，因此，非常有必要对粉煤灰沸石进行适当的处理，强化其同步脱氨除磷能力，并确定其工艺参数，拓展其应用范围，使其成为一种能同步脱氮除磷的水质净化剂。

综上所述，现有的天然沸石和人工沸石产品，对水体中氨氮及重金属离子的去除效果较好，但对废水中磷的去除，特别是对低浓度含氮磷污水(以下简称微污染水)的同步去除效果很不理想。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备得到的微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石，该改性人工沸石主要应用于富营养化污水，能同步去除污水中的氮、磷污染物，特别是含低浓度氮磷污水的净化(本发明所指的微污染水中氮磷的浓度范围分别是氨氮浓度≤25mg/L，磷浓度≤5mg/L)。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将稀土元素配置成质量浓度为0.5～1.0％的稀土溶液；

(2)将粉煤灰沸石于100～105℃烘干2～4h；

(3)向步骤(2)所得烘干后的粉煤灰沸石加入步骤(1)所得稀土溶液，稀土溶液的用量为每克粉煤灰沸石加入15～25mL稀土溶液，然后在20～25℃条件下，在气浴摇床中以150～180r/min恒温处理20～24h，取出水洗至中性，100～105℃烘干2～4h，得到微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石。

步骤(1)所述稀土元素为澜或铈。

步骤(2)所述粉煤灰沸石的细度为100～200目。

一种根据上述方法制备得到的微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石。

本发明微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石采用直接投加的方式，即直接向水中投加微污染水同步脱氮除磷改性人工沸石，然后经过充分混合与污水中氮磷发生反应，可以有效的同步去除水体中的氮磷污染物。

本发明相对现有技术具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明工艺简单，操作容易；沸石原料采用粉煤灰人工沸石，成本低廉，虽然采用稀土元素作为改性剂，成本较高，但其用量小，其改性后，改性人工沸石吸附容量大，因此总体成本较低；

(2)本发明采用稀土元素溶液浸泡改性方法，制备一种性能优良的同步脱氮除磷改性人工沸石，以该改性人工沸石做滤料，可同步去除微污染水中的氨氮和磷，解决了沸石目标污染物单一的问题，并取得较好的去除效果；对低浓度磷的去除率由不到10％增加至95％以上；

(3)本发明生产过程中，采用稀土元素作为改性剂和再生剂，极大的改善了产品对氨氮的去除速率，与未改性的商品沸石相比，对氨氮的去除速率可提高90％～95％；