[发明专利]一种水处理脱氮填料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种水处理脱氮填料及其制备方法，所述脱氮填料包括填料A和填料B，其中填料A由硫铁矿、硫磺以任意比均匀混合后，表面包裹表面改性剂，所述表面改性剂为羧酸类化合物；填料B由过渡金属离子，与含羧基类有机物配位合成；所述脱氮填料为球体，粒径为2～4cm。本发明的脱氮填料密度低、比表面积大、孔隙发达，同时具有一定催化性能，有利于快速形成生物膜，生物脱氮性能持久稳定，脱氮除磷效率高。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种水处理脱氮填料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着工业和全球城市化的飞速发展，以及居民生活水平的不断提高，各种洗衣粉、洗涤剂等化学品的使用，导致水体中氮、磷等元素严重超标，我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准规定了总氮15mg/L的最高允许排放浓度，而水体中含磷量0.2mg/L，就可能使水体富营养化，进而引起水体发黑发臭，导致水体生态环境恶化，氮素的超标排放对人类的生存环境造成了巨大的危害。

生物法脱氮由于处理成本较低，且处理效果较好，在污水脱氮处理领域得到了日益广泛的应用。填料作为废水生物处理的核心技术之一，其性能对废水脱氮处理的效率、运行能耗、设备稳定性及可靠性等均有直接的影响，开发一种脱氮效率高、性能稳定的脱氮填料具有重要意义。目前，常用的水处理填料如沸石、活性炭、石英砂、石灰石、粉煤灰等主要以吸附作用脱氮，由于其吸附容量有限，填料吸附饱和后失去脱氮效果，使用周期大大缩短，更换频率大，运行成本较高。因此近年来利用石灰石、石英砂、活性炭、膨润土等与硫磺、铁粉等合成改性的脱氮填料的研究日益增加。中国发明专利“一种污水脱氮除磷填料及其制备方法”（专利公开号CN 110642338 A）利用铁粉、碳粉、膨润土、水泥、改性生物炭和固体碳源经混合、造粒后，烘干制得脱氮填料，虽然提高了填料的粘结度和强度，但由于其密度较大，填料难以移动，使用过程中极易板结，无法与废水均匀接触，导致填料使用率不高，脱氮效率较低。

中国专利申请号201710636570.3，公布号CN 107176702A的专利文献公开了一种强化硫自养反硝化过程同步脱氮除磷的污水处理方法，采用黄铁矿、硫磺、菱铁矿强化废水反硝化过程。其中，反应器填料为黄铁矿、硫磺、菱铁矿颗粒物混合均匀加入反应容器，优选黄铁矿、硫磺及菱铁矿的质量比为3～12:3:1～3，向反应容器中加入硫自养反硝化菌进行接种挂膜，用于同步脱氮除磷的污水处理过程，自养反硝化反应时间为3～16d。该现有技术中，将黄铁矿、硫磺、菱铁矿三中物质复配在一起，其中黄铁矿和硫磺为硫源，作为电子供体，硫自养反硝化菌以硝酸盐作为电子受体，将硝氮还原为氮气，达到脱氮目的；菱铁矿一方面用来中和硫自养反硝化过程中产生的酸，另一方面也可以为细菌提供无机碳源；同时，黄铁矿和菱铁矿中的亚铁离子能够与磷酸根发生反应形成沉淀进而达到除磷目的；三种物质相互配合，能够达到较好的脱氮除磷效果。但是，该复配填料并未形成有机整体，仅是三种物质的组合，在投入反应器内极易出现物质交换不利，影响反应效果。且填料密度仍然较大，并且孔隙度低，吸附能力有限，不利于微生物成膜和稳定，使用过程中需要补充菌种。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低密度、比表面积大、孔隙发达，同时具有一定催化性能的水处理脱氮填料及其制备方法。具体而言，本发明提供以下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种水处理脱氮填料，包括填料A和填料B，其中填料A由硫铁矿、硫磺以任意比均匀混合后，表面包裹表面改性剂，所述表面改性剂为羧酸类化合物；填料B由过渡金属离子，与含有羧基类有机物配位合成；所述脱氮填料为球体，粒径为2～4cm。

填料A中，硫铁矿为黄铁矿或白铁矿，其含有FeS₂的质量百分比在80%以上，制备填料A的硫铁矿和硫磺粒径在1~50nm，硫铁矿与硫磺的质量比优选为1:0.1~10。表面改性剂为羧酸类化合物，包括甲酸、乙酸、乙二酸、正戊酸、马来酸、单宁酸、对羟基苯甲酸、对苯二甲酸、邻甲基苯甲酸、环羧酸中的一种或其任意的混合物。表面改性剂占填料A的质量百分比为0.01~0.1%。