[发明专利]一种硫自养反硝化填料、其制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种适用于生物反应器的硫自养反硝化填料及其制备方法和用途，所述的硫自养反硝化填料以磷石膏还原得到的含硫物、乙基纤维素、司盘80、碳酸氢钠混合均匀之后，加入乙醇溶解并搅拌制得糊状物，之后将糊状物倒入模具并干燥成型后即可制得。利用制得的硫自养反硝化填料，在缺氧条件、合适的水力停留时间下可将低碳源含氮污染废水中的硝酸盐氮还原为氮气，出水中硫酸盐浓度及反硝化中间产物亚硝酸盐氮的浓度均较低，不会产生二次污染。本发明制备的新型高效填料制备过程简单，实现了废物资源化利用，为低碳源含氮废水提供高效的脱氮方法。

技术领域

本发明涉及水污染治理领域，特别涉及一种硫自养反硝化填料、其制备方法及用途。

背景技术

在我国城市收纳水体、污水处理厂、工业企业纯水系统制备过程中均存在着大量氮污染严重的废水，使得水质呈现出低碳高氮的特点。为维持污染受纳水体的水生态环境，避免水质出现恶化，必须对低碳源废水进行脱氮处理，实现达标排放。

传统反硝化脱氮是利用异养微生物菌群以有机物碳源作为电子供体将硝态氮还原，反应过程需要消耗碳源。对于低碳高氮废水的处理，由于其有机物含量低，在传统脱氮处理过程中需额外添加有机碳源以满足异养反硝化对电子供体的需求。添加甲醇、乙酸钠、葡萄糖等碳源实现反硝化脱氮，一方面存在着碳源投加不足或过量影响出水水质且可能引起二次污染的问题，另一方面也增加了运行成本。

硫自养反硝化则是在自养的脱氮硫杆菌作用下，以还原态硫作为电子供体完成反硝化脱氮，该反应无需外加有机物，且脱氮效率高，是针对低碳源废水脱氮的重要技术。反应过程通常以硫磺作为填料，提供反应所需的硫源，并添加石灰石块平衡硫单质型自养反硝化反应产生的酸。但是传统填料中石灰石的添加可能造成出水硬度增加，且碱量消耗较大，导致硫与石灰石的浪费；此外由于硫磺难溶于水，需在微生物作用下“被动溶解”后才可被硫自养菌所利用，从而在一定程度上限制了硫自养反硝化的传质效率。这些问题限制了硫自养反硝化技术的发展和应用。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明目的在于克服现有技术的不足，首先提供一种硫自养反硝化填料的制备方法，包括如下步骤：

(1)磷石膏与无烟煤研磨至120目混合后置于加盖坩埚中，在1000℃～1050℃条件下焙烧30min进行还原反应，得到含硫物；

(2)将上述含硫物与乙基纤维素、司盘80、碳酸氢钠混合均匀，并加入乙醇，得到糊状物；

(3)将糊状物倒入模具中，室温条件下静置后取出，即制得定型的硫自养反硝化填料。

进一步，所述(1)中磷石膏与无烟煤的质量比为4:1～5:1；含硫物的主要成分为硫化钙。

进一步，所述(2)中含硫物与乙基纤维素质量比为3:2～2:3，司盘80添加量为含硫还原物与乙基纤维素质量之和的10～20％，所述的碳酸氢钠添加量为含硫还原物与乙基纤维素质量之和的1～5％。乙醇的加入质量为为含硫物与乙基纤维素质量之和的80～100％，使乙基纤维素组分溶解而形成浆体。

进一步，所述(3)中室温条件为20～25℃，静置时间为12～24h。

本发明还提供了由上述制备方法得到的硫自养反硝化填料。

本发明还提供了一种生物滤柱的填料，其包含所述的硫自养反硝化填料和陶粒；优选地，所述的硫自养反硝化填料和陶粒的质量比为1:3～3:1。

本发明再提供一种上述的硫自养反硝化填料或生物滤柱的填料在低碳源废水处理中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.废物资源化利用，实现以废制废：本发明所制备的硫自养反硝化填料利用工业废物磷石膏作为含硫物含硫物硫化钙的原材料，实现废物的资源化利用。利用制得的硫自养反硝化填料可对低碳源废水进行脱氮处理，是一种以废制废的新型高效填料。