[发明专利]一种污水净化材料及其制备方法、用途和污水处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水净化领域，具体涉及一种应用硫/石灰石自养反硝化进行脱氮的一种缓释污水净化材料。

背景技术

水中硝酸盐的污染问题越来越受到人们的关注，特别是引用水中硝酸盐浓度过高会诱发水体产生亚硝胺类的致癌物质，导致新生儿易患高铁红血蛋白症。硝酸盐的污染主要来自农业生产中的化肥农药过多使用、工业和生活废水的排放。

目前，经济的脱氮技术是生物脱氮技术，分为异养反硝化技术和自养反硝化技术。由于异养反硝化技术需要投入有机物，成本高且还引起有机物的二次污染。自养反硝化技术以无机碳，如CO₂或HCO₃^-为碳源，主要以H₂、硫离子、硫代硫酸盐、NH₄^-等位硝酸盐还原剂的电子供体完成微生物的新陈代谢，将硝酸盐还原为氮气。自养反硝化技术的优点有：以无机物为电子供体，无有机物残留；2）无需外加有机碳源，从而减低了运行及投资成本；3）自养型细菌增长率低，降低了出水的生物污染的风险。

现有自养反硝化技术中硫/石灰石基污水净化剂在使用过程中，生成的H⁺、SO₄^2-，与石灰石反应生成微溶性的硫酸钙，阻碍了内层石灰石进一步中和新生成的酸，从而抑制了反硝化的顺利正向进行的问题。同时，通常采用采用多次加料的方法，操作较麻烦；采用一次足量添加的方法，致使硫源和酸碱度及各微量元素的释放不均一，对自养菌微生物的生长不利。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够持续使用的污水净化材料，具体提供了一种操作简单，经济实用的污水净化材料，以成本较低的硫作为自养源，提供缓释微量元素，利用生物自养反硝化对污水进行脱氮处理，能有效地去除水中的硝态氮。

本发明提供的技术方案为一种污水净化材料，该材料包括硫源、石灰石、多聚磷酸盐、钾盐、氧化镁、氧化铜、氧化锌、钼酸盐、硼酸盐以及回潮率在7%以上的棉纤维；所述的硫源为硫代硫酸盐；所述的钾盐为磷酸钾盐、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾中的一种或多种。

所述的硫源为单质硫或水溶性还原态的硫；水溶性还原态的硫为硫化物或硫代硫酸盐，如硫化钠、硫化钾、硫化锌、硫化锰、硫化铁、硫化亚铁中的一种或多种；

所述的钾盐为磷酸钾盐、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾中的一种或多种。

所述的纤维为回潮率为8%~16%的纤维，如棉纤维，蚕丝纤维。

上述缓释污水净化材料中各成分的质量比，以硫元素（除硫酸根中的硫）：石灰石：磷元素：钾元素：镁元素：铜元素：锌元素：钼元素：硼元素的物质的质量之比为（2.3-2.7）*10⁶：（1-1.6）*10⁶：（0.1-0.3）：（0.3-0.6）：（0.3-0.5）：（0.1-0.2）：（0.1-0.2）：（0.06-0.1）；纤维的用量为上述原料总质量的0.6-2.1%。

本发明还提供一种上述污水净化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为，将配方中的硫源、石灰石、多聚磷酸盐、钾盐、氧化镁、氧化铜、氧化锌、钼酸盐、硼酸盐分别粉碎过10-40目筛，高回潮率纤维剪切为0.5-3cm长的短纤；然后按配方量比例，称取各物质；将硫源与石灰石先混合均匀，再其它将除纤维和水以外的原料混合均匀，然后等量递加已混匀的硫源、石灰石以及纤维，混合过程添加相当于原料总质量3-5%的水；所有原料混匀后压制成型，干燥即得污水净化材料。压制成型时的压力优选为15-20MPa；压制成块状或球型物。块状或球型物的大小可以根据实际需要进行调节，月缓释的，体积为100-150cm³，周缓释的，体积为6-15 cm³，三日缓释的0.5-3cm³。

本发明还提供上述污水净化材料在处理含氮污水中的用途。

本发明还提供上述污水净化材料在处理含氮污水的方法，如农业污水、工业废水和生活污水，具体如下：

1）将污水池中的污水调pH至6.5-7.0；调节自养菌含量至17-50mg COD/L；测定NO₃^--N含量；

2）按缓释污水净化材料中的硫源与污水中NO₃^--N的物质的量之比为0.5-2.6的比例，投入缓释污水净化材料；每天搅拌两次，监测硝态氮浓度，当浓度降到预期值（如5mg/l或标准值）以下，完成反硝化除氮。