[发明专利]一种具有活性菌涂层的自养反硝化脱氮滤料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有活性菌涂层的自养反硝化脱氮滤料及其制备方法，其能解决现有含硫磺的自养反硝化复合脱氮滤料脱氮消耗比例高、强度低、造粒破碎粒高、表面光滑不易挂膜等技术问题。一种具有活性菌涂层的自养反硝化脱氮滤料，包括基体，其特征在于：所述基体包括以下重量份计的原料，硫磺55.0‑95.0、十二烷基苯磺酸钠0.05‑0.15份、木质素纤维0.5‑3份和碳酸盐2.0‑6.0份。

技术领域

本发明属于污水及废水处理领域，具体涉及一种具有活性菌涂层的自养反硝化脱氮滤料及其制备方法。

背景技术

生物法脱氮是最为经济有效的一种脱氮方法，其主要利用反硝化菌在缺氧状态下，把水中NO₃^-和NO₂^-转化为N₂，从而降低水硝态氮的浓度。目前污水中碳源缺乏是限制脱氮效率的主要因素。在大量的市政及工业污水厂，通常需要补充大量的碳源(如甲醇、乙酸钠、葡萄糖等)来达到反硝化脱氮的目的。与传统的生物脱氮不同，硫自养反硝化是一种以低价态硫代替碳源作为电子供体，通过自养反硝化实现反硝化脱氮的一种新型脱氮技术，具有无需外加碳源，节约成本，无二次污染，产生污泥量少等优点而成为脱氮领域的热点。

由于化学硫磺来源广泛，价格低廉，被广泛应用于自养反硝化脱氮系统。国内外自养反硝化的载体或滤料也基本上以化学硫磺为主要的电子源供体，如专利“一种自养微生物反硝化法去除水中硝酸盐用材料”，专利“自养脱氮生物载体”等专利，直接采用液硫或化学硫磺高温熔融后与碳酸钙混合后冷却得到复合材料。由于在自养反硝化脱氮过程中，其主要是通过硫单质的氧化提供电子供体，硫单质在整个复合材料中的比例决定了滤料的消耗比率。目前国内外已经公布的专利中硫磺在整个复合材料中的占比通常在50％-90％。当进水中存在足够碱度或能维持反硝化过程pH不低于6.5时，并不需要额外补充碱度，碳酸钙在整个滤料中不起作用，反而会降低载体活性，增加出水硬度，产生的硫酸钙溶解度差，容易附着在滤料上。

目前自养反硝化复合脱氮滤料存在以下几个问题：

1.针对含有足够碱度或低硝酸盐浓度污水的深度处理时，加入的大量碳酸钙在整个过程中不发挥作用，硫磺在整个滤料中的比例偏低，导致滤料消耗比过大或惰性化，不利于节省投资和提高反硝化效率。

2.当单纯提高硫磺在整个材料中的比例时(如专利CN 208980406 U中硫磺：碳酸钙＝9:1)，由于碳酸钙等固相填充料含量低，硫磺含量高时，复合材料在熔融、冷却、凝固过程中，由于晶格变化，当从单斜硫转变为斜方硫时，体积缩小，形成收缩应力，使复合材料脆性增大，抗压、抗折强度低，导致滤料在填充及反洗过程中容易破碎。

3.由于硫磺在温度为115-160℃时粘度极低(0.006-0.012Pa·s)，而超过165℃后粘度急剧增大，当硫磺比例过大，而填充料占比较少时，混合料形成的浆液粘度低，导致采用水下造粒技术时，所形成的颗粒中粉料、碎料及超小球比例大，造粒所形成的合格颗粒比例偏低；采用模具冷却破碎或钢带造粒时，由于硫磺占比较高，在冷却过程中收缩严重，产品脆度大，容易破碎。

4.当单独采用硫磺和碳酸钙两种材料熔融混合造粒时，当碳酸钙所占比例小时，采用水下造粒或钢带造粒技术效率高，同时所形成的颗粒球表面光滑，不利于细菌挂膜生长。

5.韩国公开的专利(申请号ZA20080001824)采用添加磨细岩棉到硫磺和碳酸钙的熔融复合材料中，可以增加复合材料表面粗糙度，但硫磺与碳酸钙的比例仍在1:1，硫磺在整个材料中占比低于50％，会导致滤料消耗过快，并且岩棉属于无机矿物质，无法在处理过程中降解，影响出水水质，同时粉末岩棉存在致癌风险。

由此可见，目前亟需开发一种脱氮消耗比例低、抗破碎、表面粗糙的自养脱氮生物滤料。

发明内容