[发明专利]一种高效除磷水滑石前驱体生物膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物膜水处理领域，具体涉及一种高效除磷水滑石前驱体生物膜及其制备方法和应用。所述水滑石前驱体生物膜的制备方法为：分别称取二价金属离子和三价金属离子的金属氢氧化物或金属盐，加入到球磨罐中直接球磨，得到水滑石前驱体；将水滑石前驱体加入到废水中曝气和搅拌后，得到水滑石前驱体生物膜。本发明提供的水滑石前驱体制备方法和水滑石前驱体生物膜的应用，对废水的净化效果良好，尤其是水体中的磷酸根的降解十分有效，同时，还可以改善碳源的利用、降解废水中的氮，有效的降解了废水中的水质污染，遏制了水体的富营养化。

技术领域

本发明属于生物膜水处理领域，具体涉及一种高效除磷水滑石前驱体生物膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国废水排放量的不断增大，导致过量的氮、磷污水排放流入河流、湖泊、水库等地表水体，引起水体中藻类的疯狂生长，消耗水中的溶解氧，危害水体中原有的生态系统，造成水体的一步步恶化。我国面临的水体富营养化的主因是水中的氮、磷元素含量的超标。生物膜强化序批式生物膜法具有水力停留时间和曝气时间的灵活可控性、剩余污泥量少、同一个反应器实现脱氮除磷、节省碳源加入、运行费用低等优点，因此广泛收到国内外学者的研究。

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide，LDH)是水滑石前驱体(Hydrotalcite,HT)和类水滑石前驱体化合物(Hydrotalcite-Like Compounds，HTLCs)的统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料(LDHs)。其化学组成可以表示为其中M²⁺为Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等二价金属阳离子；M³⁺为Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺等三价金属阳离子；A^n-为阴离子，如CO₃^2-，NO^3-、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄(COO)₂^2-等无机和有机离子以及络合离子。

因LDHs具有很大的层间阴离子交换容量、生物相容性、极大的表面正电性，在水处理方面拥有广泛的应用。面临我国严峻的高氮、磷元素含量污水处理和地表水富营养化严重的问题，制备一种制备简单、成本低、且具备快速启动和高效脱氮除磷的水滑石前驱体生物膜拥有极大的工业生产前景。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种高效除磷水滑石前驱体生物膜及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高效除磷水滑石前驱体生物膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别称取二价金属离子和三价金属离子的金属氢氧化物或金属盐，加入到球磨罐中直接球磨，得到水滑石前驱体；

(2)将水滑石前驱体加入到废水中曝气和搅拌后，得到水滑石前驱体生物膜。

上述方案中，所述二价金属离子为镁离子、锌离子、钙离子、或铜离子；所述三价金属离子为铝离子。

上述方案中，所述金属盐为碱式碳酸盐、或碳酸盐。

上述方案中，所述二价金属离子与三价金属离子摩尔比为1：1～4：1。

上述方案中，所述球磨的球料比为29：1～58：1，球磨转速为500～600rpm，球磨时间为2～3h。