[发明专利]一种同步脱氮除磷缓释填料及其制备方法

说明书

本发明属于水污染控制技术领域，尤其涉及一种同步脱氮除磷缓释填料及其制备方法。所述缓释填料用于水质净化过程中，既可以作为微生物附着生长的载体，又可以为微生物反硝化脱氮提供多种电子供体；与此同时，水处理过程中，还具有显著的控制性释放金属除磷剂等除磷活性组分，实现强化除磷的功能；并且，利用其进行水质净化时，不会向水中引入有害成分，显著降低了二次污染的可能。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种同步脱氮除磷缓释填料及其制备方法。

背景技术

水体氮磷超标会导致富营养化等问题，脱氮除磷成为废水处理及环境污染治理面临的重要任务之一。传统生物脱氮技术虽然应用广泛，但在反硝化过程需要一定的有机碳源。对于低碳氮比(COD/TN即C：N＜5：1)水体，由于碳源受限，反硝化所需的电子供体不足，无法完成彻底的反硝化，传统生物处理技术往往难以达到理想的脱氮效果。为解决碳源不足问题，通常需要外加有机碳源或提供无机电子供体。外加碳源的异养反硝化脱氮过程会产生碱度，且污泥量较大，后续处理难度增大；而且碳源添加量不易控制，可能造成碳源不足或者过量。当前使用较多的无机电子供体包括低价态硫化合物、单质铁及亚铁、氢气等。其中单质硫由于无毒且易于运输、脱氮效率较高等特点，成为一种较常使用的无机电子供体，硫自养反硝化会产生大量H⁺，降低反应体系的pH，导致微生物活性降低，并且产生大量SO₄^2-。

在除磷方面，虽然生物方法能够去除一部分磷，但由于受到污泥龄的限制，除磷效率的提升受到限制。为了达到深度除磷，往往需要在生物处理后进行化学除磷。除磷药剂通常采用计量设备进行持续投加。这不仅增加了工艺装备、操作的复杂程度，也增加了成本。通过投加缓释除磷药剂的方法，则可以减少药剂投加的频次。为此，国内外一些研究机构开始研发缓释除磷药剂。

例如，中国专利CN 107082479 A在铁系絮凝剂外包裹具有缓释功能的有机层，所述有机层由羧甲基壳聚糖与聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚氧化乙烯或聚丙烯酰胺等可溶性高分子材料混合而成，当将具有缓释功能的铁系除磷絮凝剂投入水中时，包裹在铁系除磷絮凝剂外的有机层也会随反应的进行逐渐溶解，从而使铁系絮凝剂通过有机层孔隙释放，直至有机层完全溶解。但是，①有机层的有机组分即高分子组分溶解在水中，也会增加水中悬浮物、沉淀物和其他有机组分，造成二次污染。②针对水中磷负荷变化，控制缓释除磷剂释放速率和水中磷负荷平衡比较难，有可能导致除磷剂的浪费和出水除磷效果不达标。③与此同时，其制备的铁系絮凝剂只能实现除磷作用，无法同时发挥脱氮的效果。

中国专利CN 111977764 A公开了一种水处理用复合除磷剂，该除磷剂由50-80份除磷混凝剂、5-15份羟丙基甲基纤维素醚、3-6份钼酸铵包覆硫酸铝钾、40-50份制片剂组成。所述除磷剂利用羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)形成最外层的凝胶层，反应过程中羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)凝胶层逐渐的溶解。①其羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)凝胶层组分溶解在水中，也会增加水中悬浮物、沉淀物和其他有机组分，造成二次污染。②其得到的复合除磷剂也仅能适用于磷的去除，无法实现脱氮效果。

生物膜技术是利用微生物附着生长在载体上而发展起来高效生物处理技术。通常生物膜载体采用惰性的有机或无机载体。针对污水深度脱氮除磷的难题，是否可以采用具有活性组分的生物膜载体，为微生物提高附着生长的空间，同时为微生物提供电子，强化低C/N比下的脱氮过程，还可以通过除磷活性组分的缓释强化磷的去除。

基于上述现有技术中存在的问题和不足之处，亟待提供一种①具有良好缓释效果；②能够作为微生物附着生长载体；③并且能同步实现脱氮、除磷的缓释填料；④处理过程中，不会出现外层材料分解造成二次污染。

发明内容