[发明专利]一种负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料及其制备方法和应用，属于水处理填料技术领域。本发明提供的反硝化脱氮生物填料包括填料基体和负载于所述填料基体表面的二茂铁，其填料基体中含有硫磺，其析出硫作为硫源被脱氮硫杆菌利用形成硫自养反硝化；同时，填料基体中还含有淀粉和聚乙烯醇，能够作为异养反硝化的内碳源，与水处理时外加的外碳源共同将硝态氮和亚硝态氮转换为氮气脱除。本发明填料基体表面负载有二茂铁，具有吸附作用，能够极大地提高微生物的附着和生长，进一步提升硝态氮和亚硝态氮的去除率；且二茂铁通过酯基负载于填料基体表面，使得填料的外表面具备一定的空间网状结构，进一步增强了填料的强度和缓释性能。

技术领域

本发明涉及水处理填料技术领域，特别涉及一种负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料及其制备方法和应用。

背景技术

为防止水体富营养化，需要对废水进行脱氮处理。目前常见的脱氮技术主要分为吸附脱除法和反硝化脱除法两大类。吸附脱氮技术主要是利用活性炭或者吸附树脂等材料的吸附作用，使废水中的硝酸盐和亚硝酸盐在吸附材料表面或孔隙中富集，从而达到与废水分离的目的，吸附脱除处理速度快、效率高，但是吸附材料本身成本巨大，并且吸附剂的再生也一直制约着该技术的发展。

反硝化脱氮技术主要分为自养反硝化和异养反硝化两类，自养反硝化以无机碳为碳源，利用无机物(S、S^2-、S₂O₃^2-、Fe等)为电子供体，将硝态氮还原为氮气，这一过程无需外加有机碳源；异养反硝化则是通过外加有机碳源作为反硝化的基质，将硝态氮和亚硝态氮转换为氮气脱除。

目前，用于水处理的反硝化脱氮填料往往仅存在一种反硝化方式，其脱氮处理效果有限。如CN201910074080.8公开了一种硫自养反硝化填料、其制备方法及用途。此专利以磷石膏还原得到的含硫物、乙基纤维素、司盘80、碳酸氢钠作为原料，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。但是，此填料以硫自养反硝化为主要处理措施，对水中硝态氮和亚硝态氮的脱除能力不高。又如CN202010991181.4公开了一种水处理的高效深度脱氮填料，此填料主要原料及其重量份数比为：海绵铁：1；玉米芯：5～40；秸秆：5～40；活性炭：1～3；聚氨酯：1～40。但是，此专利以纯异养反硝化形式进行脱氮，处理能力存在一定限度。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料及其制备方法和应用，本发明提供的负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料能够实现硫自养与异养反硝化的协同作用，总氮去除率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料，包括填料基体和负载于所述填料基体表面的二茂铁；

所述填料基体的成分包括硫磺、白云石、聚乙烯、淀粉和聚乙烯醇；

所述二茂铁通过酯基与填料基体化学连接。

优选的，以体积百分含量计，所述填料基体包括以下组分：

优选的，所述填料基体与二茂铁的质量比为2～10:1。

本发明提供了上述负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料的制备方法，包括以下步骤：

将硫磺粉、白云石粉、聚乙烯、淀粉和聚乙烯醇加热混合，造粒，得到填料基体；

将所述填料基体与卤代试剂混合，进行卤代反应，得到卤代填料；

将所述卤代填料、双羧基二茂铁、相转移催化剂与碱液混合，进行酯化反应，得到负载二茂铁的耦合反硝化脱氮生物填料。

优选的，所述加热混合的温度为120～180℃。