[发明专利]一种絮状自养反硝化复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种絮状自养反硝化复合材料及其制备方法，其能兼顾解决现有自养反硝化复合材料存在的硫磺粒径小的情况，硫磺容易流失的技术问题，以及硫磺粒径大的情况，硫磺与污水接触的比表面积小，影响污水处理效率的技术问题。一种絮状自养反硝化复合材料，其特征在于：其原料包括硫磺粉末、不溶性碳酸盐粉末、表面活性剂和絮凝剂。本发明的复合材料，在设置表面活性剂对硫磺粉末、不溶性碳酸盐粉末进行亲水改性的基础上，引入絮凝剂，将硫磺粉末、不溶性碳酸盐粉末絮凝成一体化的絮状物，能够有效避免硫磺流失，同时，避免硫磺沉积压实，提高污水处理效率。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及自养反硝化复合材料，具体涉及一种絮状自养反硝化复合材料及其制备方法。

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。目前国内外公开的熔融复合材料都破碎成1-50mm或通过水下造粒形成2-15mm的颗粒物，然后投放在滤池中，构成具有反硝化功能的滤池。颗粒状的硫磺-碳酸盐复合材料存在密度大，比表面积低，脱氮速率低等问题。针对该问题，国内外有研究采用粉末硫磺投入到反应器内，进行反硝化脱氮的研究。

虽然，采用粉末硫磺，能够在一定程度上能够提高材料的比表面积，减少硫磺的投加量，但粉末硫磺由于自身的强疏水性，导致其在水中易聚集浮于液面的问题或凝结成块沉积在反应器底部，从而严重影响了单质硫与硫自养反硝化细菌的接触，降低了药剂利用率和反硝化速率。

国内专利“硫磺制剂及去除水中硝态氮的方法（CN110697888A，以下简称‘文献1’）”，公开了具有自养反硝化功能的硫磺制剂，包含硫磺单质、多硫化钠（或多硫化钾、多硫化铵）、硅酸镁铝三种成分。文献1利用纳米硅酸镁铝作为悬浮剂，其在水中可以分散形成稳定的胶体颗粒的特性，在水体中可以将不溶于水的硫磺颗粒携带在表面，均匀分散到水体中，克服硫磺自身的强疏水性和易结块沉积于底部的缺点。

文献1存在以下技术问题：

（1）外加入的纳米硅酸铝镁，占总量的25%-38%，其为惰性成分，无法提供反硝化的电子源或碱度，增加污泥惰性无机成分。

（2）硫磺均匀分散在水体中，会随水体同步流动，同时，由于硫磺制剂为过量添加，未反应掉的硫磺将随水流失，硫磺利用率较低。

日本专利“脱窒用硫黄資材（JP2018-94553A，以下简称‘文献2’）”公开了一种将150目以上的硫磺粉末、5-60目的碳酸盐粉末、表面活性剂三种混合均匀后，直接投入污水中静置脱氮的方法。文献2利用表面活性剂对硫磺进行亲水改性，使得硫磺能够均匀分散到水体中。

文献2存在以下技术问题：