[发明专利]一种沸石-磁铁矿复合材料、制备方法及其生物脱氮除磷的使用方法

说明书

本发明提供一种沸石‑磁铁矿复合材料、制备方法及其生物脱氮除磷的使用方法。制备方法包括以下步骤：将沸石、硫酸亚铁溶液充分搅拌混合反应；在0℃冰浴条件下，向上述混合溶液中缓慢加入过氧化氢溶液，持续搅拌，得到的铁基沸石中浸出的Fe²⁺与过氧化氢充分反应生成纳米四氧化三铁并沉积于所述沸石表面及内部孔道内；待反应完成后，磁分离并用乙醇清洗后真空干燥，得到沸石‑磁铁矿复合材料。本发明还提供上述沸石‑磁铁矿复合材料生物脱氮除磷的使用方法，微生物可附着于复合材料上，挂膜产生的内外膜侧氧气浓度的差异，实现硝化与反硝化同步、厌氧释磷与好氧超量吸磷同步的特性，也可进一步通过磁分离而进行回收复合材料，减少运行成本。

技术领域

本发明属于环保材料及其生物废水处理技术领域，具体涉及一种沸石-磁铁矿复合材料、制备方法及其生物脱氮除磷的使用方法。

背景技术

随着我国经济建设与城镇化水平的快速发展，污水产生量及收集处理率逐年提高。自20世纪90年代以来，随着我国经济建设与城镇化水平的快速发展，污水产生量日益增大，相应的污水收集处理率也逐步提高，继而产生大量污泥。据2019年住房和城乡建设部发布的《全国城乡建设统计年鉴》及其他相关统计资料，我国现有城镇污水处理厂4119座，设计处理能力达1.82亿吨/日，全年共处理污水664.3亿吨，并且将以9.3％的年平均增长率持续增加。同时，随着人民对于环境质量要求的逐步提高，污水处理排放标准也日益提高，例如，城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中规定：总氮和氨氮以及总磷的一级A排放标准分别为15、5以及0.5mg/L。

废水中所含的氮和磷是植物和微生物的主要营养物质，当废水排入受纳水体，使水中的氮和磷的浓度分别超过0.023mg/L和0.31mg/L时，就会引起受纳水体的富营养化，引起藻类大量繁殖，水体生态结构失衡，最终导致水体黑臭，而污水深度脱氮除磷是削减水体氮磷污染排放、抑制富营养化的重要技术途径。现有以A2/O为代表的污水生物脱氮除磷工艺难以满足日益严苛的排放要求，通过投加碳源实现脱氮除磷则又会增加处理成本、引入新的化学污染，因此，开发一种新型生物载体填料提高污水的生物脱氮除磷技术水平势在必行。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种能够通过磁吸附回收分离重复利用，作为微生物附着生长载体，大幅度提升活性污泥浓度，创造有利于同步硝化反硝化的为缺氧环境，进而大幅度提升脱氮除磷效率的沸石-磁铁矿复合材料、制备方法及其生物脱氮除磷的使用方法。

本发明提供如下技术方案：一种沸石-磁铁矿复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将重量体积比为1g:(1～3)mL的沸石、硫酸亚铁溶液充分搅拌混合反应，使所述沸石上的Na⁺被所述硫酸亚铁溶液中的Fe²⁺完全取代，获得铁基沸石；

2)在0℃冰浴条件下，向所述步骤1)的混合溶液中缓慢加入1mL～3mL的过氧化氢溶液，持续搅拌，使所述步骤1)得到的铁基沸石中浸出的Fe²⁺与所述过氧化氢充分反应生成纳米四氧化三铁并沉积于所述沸石表面及内部孔道内；

3)待所述步骤2)反应完成后，磁分离所述步骤2)产物中的固体组分，用无水乙醇按固液比1g:(1～2)mL清洗后真空干燥，得到沸石-磁铁矿复合材料。

进一步地，所述硫酸亚铁溶液摩尔浓度为1mol/L～3mol/L，所述步骤1)中的所述沸石与所述硫酸亚铁的反应时间为2h～5h。

进一步地，所述过氧化氢溶液的质量分数浓度为15％～30％，所述步骤2)中的所述铁基沸石浸出的Fe²⁺与所述过氧化氢反应时间为2h～5h。

进一步地，所述步骤3)中的磁分离磁场强度为0.1T～0.3T。

进一步地，所述步骤3)中所述真空干燥的条件如下：真空度为0.01MPa，干燥温度为60℃，干燥时间为6h～8h。