一种硫自养反硝化填料及其制备方法与流程

本发明涉及污水治理，特别是指硫自养反硝化填料及其制备方法。

背景技术：

1、氮污染是水环境治理的重要一环，为保证水生态环境的稳定，避免水体恶化，工业企业产生的污水需经脱氮处理后排放。目前，异养反硝化工艺是最常用的脱氮方法，即反硝化细菌在缺氧条件下，以有机物作为电子供体将硝态氮还原为氮气排出。异养反硝化过程中会不断消耗碳源，因此，在运行过程中需要另行投加碳源，碳源投加不足会导致反硝化不彻底，碳源投加过量又可能引起有机物超标问题，过量投加的碳源转化为污泥排出，导致污泥产量大。此外，投加碳源也增加了运行成本。

2、为克服上述问题，采用硫自养反硝化的方式进行脱氮，是替代传统异养反硝化工艺的最佳方式之一。硫自养反硝化技术是利用还原态的硫化物作为电子供体，将硝酸盐氮(no3-n)或亚硝酸盐氮(no2-n)还原成氮气(n2)的工艺，适用于处理氮污染的废水。与传统的反硝化相比，硫自养反硝化技术采用自养脱氮填料，构建自养脱氮体系，无需投加碳源的条件下，即可高效去除污水中的总氮，降低了有机物超标风险；同时，反冲洗周期长，可有效降低排泥量。

3、硫自养反硝化填料通常包括硫单质、无机碳源，在进行反硝化反应时，以硫单质作为电子供体，以无机碳源为能量来源，在缺氧环境下，脱氮硫杆菌可将no3-n还原为n2，其化学反应方程式为：

4、1.143s0+no3–+0.337co2+0.0842nh4++0.699h2o→0.5n2+1.1143so42-+1.228h++0.0842c5h7o2n0

5、但是，由于脱氮硫杆菌在硫自养反硝化填料表面的附着率较低，导致反应速率低，并且填料强度较弱，在反冲洗等水流冲击下，易造成填料损失，增加运行成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硫自养反硝化填料，以解决现有技术中的硫自养反硝化填料损耗高、反应速率低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种硫自养反硝化填料，包括如下重量份的原料：硫粉50～100份、ph缓冲剂5～20份、麦饭石10～50份、添加剂0～10份；

4、其中，所述ph缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述添加剂为酰胺类物质、环氧树脂中的一种或多种。

5、优选地，所述添加剂为1～10份。

6、优选地，所述酰胺类物质为聚丙烯酰胺、丙酰胺中的一种或多种。

7、优选地，所述添加剂为聚丙烯酰胺、丙酰胺、环氧树脂按照3：1：5的重量比混合而成。

8、优选地，所述硫自养反硝化填料还包括粘合剂；所述粘合剂为sbs、sbr中的一种或多种。

9、其中，所述sbs是指苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，包括星型和线型两种分子构型；本发明中是指线型嵌段共聚物的sbs。

10、所述sbr是指丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber)，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物，cas号为9003-55-8。

11、优选地，所述粘合剂的用量为5～20份。

12、优选地，所述硫自养反硝化填料包括如下重量份的原料：硫粉60份、ph缓冲剂15份、麦饭石20份、粘合剂15份、添加剂10份。

13、本发明还提供一种硫自养反硝化填料的制备方法，包括如下步骤：

14、(1)按重量份取硫粉、ph缓冲剂、麦饭石、添加剂，混合均匀，得到混合原料；

15、(2)将步骤(1)得到的所述混合原料与水混合均匀，得到浆料；

16、(3)将步骤(2)得到的所述浆料进行造粒，烘干，冷却，即得。

17、优选地，步骤(2)中，所述混合原料与水的重量比为1：(0.3～2)。

18、优选地，步骤(3)中，所述烘干的温度为60～70℃，烘干时间6～12h。

19、优选地，步骤(3)中，所述造粒的粒径为2～5mm。

20、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

21、(1)本发明的硫自养反硝化填料，包括以下重量份的原料：硫粉50～100份、ph缓冲剂5～20份、麦饭石10～50份、添加剂0～10份；其中，所述ph缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述添加剂为酰胺类物质、环氧树脂中的一种或多种。所述硫自养反硝化填料具有较好的填料强度，使用寿命较长，并且，可有利于脱氮硫杆菌在硫自养反硝化填料表面的附着，提高单位体积填料的微生物浓度，提高反应速率。

22、所述硫自养反硝化填料在反硝化反应时，脱氮硫杆菌以所述硫粉作为电子供体，以无机碳源co2作为能量来源，可将硝态氮转化为氮气；

23、由于反硝化反应为产h+反应，随着反应的进行，会产生越来越多的h+，引起系统中ph的变化，导致微生物的活性降低，而所述ph缓冲剂，可以中和反硝化反应产生的h+，从而保证系统维持ph平衡。尤其是，采用碳酸钠、碳酸氢钠作为ph缓冲剂时，中和反应产生的co2又为反硝化反应提供了碳源，保证脱氮效果；

24、所述添加剂酰胺类物质、环氧树脂在碱性条件下可发生交联反应，生成三维网状结构，加固填料强度，减少反冲洗等水流冲击造成填料损失，保证系统稳定运行。更为重要的是，所述聚丙烯酰胺含有表面活性基团，可通过化学键将微生物固定于填料表面，从而提高单位体积填料的微生物浓度，提高反应速率。所述丙酰胺可以调节聚丙烯酰胺、环氧树脂的交联结构，还可提供活性基团酰胺基，与所述聚丙烯酰胺协同提高微生物的固定效果，进而提高微生物浓度、反应速率。

25、(2)本发明的硫自养反硝化填料，还包括粘合剂；所述粘合剂为sbs、sbr中的一种或多种。所述硫自养反硝化填料，以所述麦饭石作为载体，具有较高的强度，通过加入所述粘合剂，可进一步提高填料的强度，减少反冲洗等水流冲击下造成的填料损失。

技术特征：

1.一种硫自养反硝化填料，其特征在于，包括如下重量份的原料：硫粉50～100份、ph缓冲剂5～20份、麦饭石10～50份、添加剂0～10份；

2.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述酰胺类物质为聚丙烯酰胺、丙酰胺中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述添加剂为聚丙烯酰胺、丙酰胺、环氧树脂按照3：1：5的重量比混合而成。

4.根据权利要求3所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，还包括粘合剂；所述粘合剂为sbs、sbr中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述粘合剂的用量为5～20份。

6.根据权利要求5所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，包括如下重量份的原料：硫粉60份、ph缓冲剂15份、麦饭石20份、粘合剂15份、添加剂10份。

7.一种硫自养反硝化填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的硫自养反硝化填料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合原料与水的重量比为1：(0.3～2)。

9.根据权利要求7所述的硫自养反硝化填料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烘干的温度为60～70℃，烘干时间6～12h。

10.根据权利要求7所述的硫自养反硝化填料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述造粒的粒径为2～5mm。

技术总结本发明提供一种硫自养反硝化填料及其制备方法，本发明所述的硫自养反硝化填料，包括以下重量份的原料：硫粉50～100份、pH缓冲剂5～20份、麦饭石10～50份、添加剂0～10份；其中，所述pH缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述添加剂为酰胺类物质、环氧树脂中的一种或多种。所述硫自养反硝化填料具有较好的填料强度，使用寿命较长，并且，可有利于脱氮硫杆菌在硫自养反硝化填料表面的附着，提高单位体积填料的微生物浓度，提高反应速率。技术研发人员：陈磊,关宏讯,张晓晨,张秀男,曲微,周安华受保护的技术使用者：北京天灏柯润环境科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23