[发明专利]一种去除氨氮的膨润土颗粒、膨润土颗粒吸附柱及方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除氨氮的膨润土颗粒、膨 润土颗粒吸附柱及方法。

背景技术

随着我国社会的快速发展，城市化进程的不断推进带来人口数量增加、 工业产业规模扩大等问题，城市周边的湖泊、河流等承担了大部分生活污水、 工业废水。然而，由于污水中氮、磷含量过高，使得天然水体接纳各类废水 后，其营养盐负荷超标，导致水体中藻类生物等大量繁殖，进而引发水体富 营养化，加速水体老化。

天然水体氨氮污染有其特点：水量大但浓度较工业废水低。目前，低浓 度氨氮的废水处理技术主要归结为两大类：一是物理化学技术，包括折点氯 化法、离子交换法等；二是生物脱氮技术，即通过各种微生物作用使废水中 的有机氮转化为氨态氮后，再经过硝化、反硝化作用等系列反应将其转化为 氮气进入大气，最终达到脱氮目的。尽管这些方法在去除水中氨氮有一定效 果，但均明显存在成本较高，占地面积大，运行管理比较麻烦等问题，难以 大规模推广应用。因此研发出一种操作简便，价格低廉，效果明显的氨氮去 除方法十分必要。去除水体中的氨氮是解决水体富营养化问题的关键，因此 提供一种便捷有效、成本合适、实用性强的脱氮方法很有意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种去除氨氮的膨润土颗粒、膨 润土颗粒吸附柱及方法。膨润土作为天然矿物材料，来源广阔，价格低廉， 利用淀粉烧制成球，再加以改性，不仅氨氮吸附效果好，而且容易实现固液 分离，同时还可以作为肥料回田进行二次利用，因此具有较强的实用价值， 可以有效的解决水体富营养化问题，改善水环境。

一种去除氨氮的膨润土颗粒，由膨润土改性得到。

具体的，膨润土的改性方法包括以下步骤：

1)将膨润土和淀粉按质量比为100：2～4的比例混合，加水混合均匀 搓成小球，将小球干燥后在480～550摄氏度下焙烧4～6h制成颗粒状吸附 剂。

2)将步骤1)得到的颗粒状吸附剂在氯化钙溶液中改性，改性完成用纯 水洗净，得到改性膨润土颗粒。

具体的，步骤1)中：小球的粒径为3～5mm；小球的干燥温度为90～ 110摄氏度的恒温温度；小球的干燥时间为1.5～2.5小时。

具体的，步骤2)中：颗粒状吸附剂与氯化钙溶液的用量比为4～ 6g/100mL；氯化钙溶液的浓度为0.08～0.11mol/L；改性时间为30～50min； 改性过程在摇床中进行，转速为100～140r/min。

天然膨润土是地球上最常见的一种粘土矿物，主要成分是蒙脱石。蒙脱 石的晶体结构是由上下两层硅氧四面体，中间铝氧八面体所组成的三层片状 结构的粘土矿物。膨润土具有良好的膨胀性、吸附性、阳离子交换性和较大 的内、外比表面积，所以膨润土具有很强的氨氮吸附能力。

粉末状的膨润土虽然吸附能力强、效果好，但是其具有很强的溶胀性， 容易堵塞装置，而且粉末状膨润土沉淀性能差，吸附处理后难以实现固液分 离，因此本发明利用淀粉对膨润土进行造粒，提高后续固液分离效果。同时 为了进一步提高膨润土的利用率，用氯化钙对颗粒膨润土进行改性，进一步 提升了颗粒膨润土的氨氮去除效果。

本发明还提供了一种去除氨氮的膨润土颗粒吸附柱，包括管状载体，在 所述管状载体的中段填充有膨润土颗粒段，在所述膨润土颗粒段的两端外分 别填充有两层玻璃球层，在两层所述的玻璃球层外分别填充有两层玻璃棉层， 在两层所述的玻璃棉层外分别设置有两个固定塞。

具体的，所述的管状载体为玻璃管、有机玻璃管、塑料管或金属管。

具体的，所述固定塞为橡胶塞或木塞。

具体的，所述膨润土颗粒段由膨润土颗粒和/或改性膨润土颗粒组成。

优选的，所述改性膨润土颗粒为本发明所提供的上述改性膨润土颗粒。

本发明还提供了去除氨氮的方法：

方法一：将本发明所提供的上述去除氨氮的膨润土颗粒分散在含氨氮水 中。

具体的，以每4～6g改性膨润土颗粒分散至100mL水中，振荡1～1.5h， 进行吸附。

方法二：将含氨氮水流经本发明所提供的上述去除氨氮的膨润土颗粒吸 附柱。

优选的，去除氨氮的膨润土颗粒吸附柱竖直设置，水流自下而上流经膨 润土颗粒吸附柱，进行吸附处理。

具体的，膨润土颗粒吸附柱的水力停留时间(HRT)为0.8～1.2h。