[发明专利]一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用，属于环境功能材料和污水处理领域。本发明通过将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向得到的干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。本发明的轻质缓释脱氮除磷材料具有比表面积高、密度可控、反应活性高、易于微生物挂膜、缓释电子供体脱氮与铁离子除磷等特点，可以作为污水处理流化床、固定床的填料；人工湿地填料；受污染水体的原位与异位净化材料，对水中的污染物尤其是总氮和总磷有良好的净化效果。

技术领域

本发明属于环境功能材料和污水处理领域，更具体地说，涉及一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，导致水体污染越来越严重。为了控制水污染，国家投入巨资进行污水处理设施建设。目前污水处理方法大致可分为物理法、生物法和化学法三种，其中生物方法的相对成本最低，应用最为广泛。

随着对处理方法研究的不断深入，一些分布广泛但尚未得到合理利用的矿物质也应用到了污水生物处理方法中。如近几年越来越多的研究结果证实了硫铁矿等在污水生物处理方面的作用。氮和磷是导致水体富营养化的主要元素，是污水处理的重点之一。相比于异养反硝化等技术，硫自养反硝化是一种低耗和高效的水中营养物去除技术，近年来受到广泛关注。硫铁矿作为自养反硝化的硫源，可以充当生物反应器的填料。传统的自养反硝化反应器利用粒状硫铁矿为填料，填料密度较大，只能用于固定床反应器，而无法用于速率更高的流化床；此外，粉状硫铁矿比粒状硫铁矿具有更大的比表面积、更高的反应速率，却因粒径太小而不适合利用。

经检索，中国专利申请号为201610252157.2，申请日为2016年4月21日的发明专利申请公开了一种水质净化材料及其制备、使用方法，其原料包括普通硅酸盐水泥70-80份、粉煤灰15-25份、自然沸石滤料5-15份；该发明采用自然沸石滤料掺杂泡沫混凝土作为水质净化材料，净化效果好，可吸附除去水中的磷和铅以及六价铬等元素。但该发明材料只能进行物理吸附，无法通过生物处理去除水中硝酸根、释放铁离子除磷，不能对水体富营养化进行有效治理。

中国专利申请号为201510424469.2，申请日为2015年7月17日的发明专利申请公开了一种脱氮除磷分层生物滤池，该滤池主体内设有沸石填料层、火山岩填料层以及多孔轻质填料层，所述多孔轻质填料的制备方法为：将砂、云南红土、水泥、生石灰、石膏、铝粉、水混合后，利用蒸汽加压产泡的方法对云南红土进行固定化处理，制成孔隙性材料；该发明采用分层滤池的结构，克服了传统滤池易堵塞的缺点，保障生物滤池长期稳定运行，并且滤料层采用了三种高效填料搭配，强化了该系统的处理效果。但该发明需要沸石、火山岩与自制多孔轻质填料相互配合，才能达到较好脱氮、除磷效果，而且填料本身不能作为微生物的电子供体反硝化脱氮。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有硫铁矿自养反硝化技术中传统硫铁矿填料密度大，作为生物滤池填料时重量过大无法用于流化床反应器；硫铁矿粉料粒径小时虽然脱氮除磷速率较高，但是作为生物滤池填料时易造成堵塞等问题，本发明提供一种轻质缓释脱氮除磷材料及其制备方法与应用。本发明通过将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，制成干粉砂浆；向得到的干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。本发明的轻质缓释脱氮除磷材料具有比表面积高、密度可控、反应活性高、易于微生物挂膜、缓释电子供体脱氮与铁离子除磷、不易造成堵塞等特点，可用于去除污水中的氮、磷污染物。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种轻质缓释脱氮除磷材料的制备方法，包括将水泥、硫铁矿、发泡剂、稳泡剂混合均匀，得到干粉砂浆；向所述干粉砂浆中加入水，搅拌，制得轻质缓释脱氮除磷材料。