[發(fā)明專利]一種多功能脫氮除磷藥劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710671307.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN107473398A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬瑞平;劉君;曾毅夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天凱天環(huán)保科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C02F3/34
• 分類號(hào): C02F3/34;C02F9/14;C02F101/20;C02F101/22;C02F101/30;C02F1/56;C02F1/28;C02F1/48
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 魏娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污水處理藥劑，特別涉及一種用于水體系中磷、氮及重金屬脫除的多功能藥劑，具體涉及一種由絮凝劑和微生物負(fù)載在磁性納米四氧化三鐵上構(gòu)成的多功能脫氮除磷藥劑及其制備方法和應(yīng)用方法，屬于污水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量富含氮、磷的污水排入河流、湖泊、海洋等水體環(huán)境中，進(jìn)而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，甚至水體黑臭等問題日趨顯現(xiàn)，其中磷污染是一個(gè)關(guān)鍵因素。由于農(nóng)業(yè)氮磷肥的使用，使在土壤中積累了相當(dāng)數(shù)量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們可隨農(nóng)田排水流入臨近的地表水體。此外，畜禽養(yǎng)殖過程所產(chǎn)生的廢物中也含有相當(dāng)數(shù)量的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有可能通過排水進(jìn)入臨近水體；工業(yè)上，一些磷化工企業(yè)在生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品磷石膏，其中含有較多的磷酸及其他磷化合物等等，磷石膏在堆存的過程中，很可能會(huì)流失大量的含磷化合物，污染地表水體或土壤。城市污水處理廠污水中本身也含有一定的磷，或者在生化處理過程中也可能用到許多含磷的化學(xué)藥劑，如磷酸三鈉、多聚磷酸鈉等，污水中很大部分的磷通過添加藥劑形成沉淀而被除去，未除去的磷化合物隨出水排入受納水體環(huán)境，也可能會(huì)造成一定的磷污染。因此，工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水應(yīng)先進(jìn)行脫氮除磷后方可排入受納水體。

根據(jù)國家“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃和“十三五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，未來污水處理仍需進(jìn)一步促進(jìn)主要污染物減排，改善水環(huán)境質(zhì)量。尤其是對(duì)重點(diǎn)湖泊、重要水庫及近岸海域匯水區(qū)域等敏感地區(qū)，需要根據(jù)污水進(jìn)水特點(diǎn)、排放和再生利用要求，科學(xué)選擇提標(biāo)改造工藝，著力提高污水脫氮除磷工藝的能力。但就目前形式看，總氮和總磷都是城鎮(zhèn)污水處理較難控制的指標(biāo)，且僅靠生物處理工藝不能滿足日益嚴(yán)格的出水排放標(biāo)準(zhǔn)，這就直接導(dǎo)致了因磷過量而引發(fā)的水環(huán)境污染問題。因此，為了遏制水體磷污染問題的日益蔓延，必須運(yùn)用有效的除磷技術(shù)才能緩解當(dāng)前局面。

目前，隨著除磷技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，除磷劑的種類也越來越多。普遍使用的除磷方法大致分為四種，即化學(xué)沉淀法、結(jié)晶法、生物法和吸附法。化學(xué)沉淀法是最早使用的除磷方法，其操作簡(jiǎn)單、除磷效果穩(wěn)定，但化學(xué)藥劑耗量大、運(yùn)行費(fèi)用高，且產(chǎn)生大量的二次污泥，不利于后續(xù)處理；結(jié)晶法作為一種接觸脫磷法，成本低、易于控制，但維護(hù)費(fèi)用高、易堵塞；生物法主要應(yīng)用于實(shí)踐工藝中，成本低、環(huán)境友好。為了堅(jiān)持生物修復(fù)的理念，微生物菌劑、“微生物+酶”復(fù)合配方也隨之應(yīng)運(yùn)而生，但這些生物菌劑的投加仍然不能實(shí)現(xiàn)高效脫氮除磷的目的；吸附法除磷技術(shù)有吸附劑性能穩(wěn)定、成本低廉、高效快速、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。常用的除磷吸附劑主要有粉煤灰、沸石、凹凸棒石、方解石、膨潤(rùn)土蛭石、赤泥等天然礦物質(zhì)和固體廢物，這些粘土礦物和材料對(duì)磷有一定的吸附作用，但是吸附容量低。為了提高除磷吸附劑的吸附能力，很多學(xué)者進(jìn)行除磷復(fù)合材料的制備研究，包括用有機(jī)廢物作載體負(fù)載Fe、La、Ce等金屬離子，用石英砂、蒙脫石、凹凸棒石、沸石等礦物做載體負(fù)載Fe、La、Al制備改性吸附劑，這些復(fù)合吸附劑均具有較高的除磷吸附效果。從國內(nèi)外研究結(jié)果來看，上述復(fù)合材料具有較好吸附作用的原因是吸附劑表面活性組分Fe³⁺、La³⁺、Al³⁺、Ce³⁺氫氧化物與磷酸根具有較強(qiáng)的化學(xué)鍵合作用。用稀土元素改性的吸附材料除磷效率高，但存在其價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。總體來講，吸附法除磷藥劑可能存在吸附劑選擇性不高、吸附容量較小、再生頻繁、產(chǎn)生無二次污染的缺點(diǎn)。

由于各種除磷技術(shù)都存在一定的缺陷，除磷藥劑的功能單一化也影響了其使用效果。水體中氮磷營(yíng)養(yǎng)元素的污染有時(shí)候也是共同存在的，因此，開發(fā)新型高效多功能脫氮除磷一體化藥劑是重要的一個(gè)發(fā)展方向。通過“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”原則，充分發(fā)揮化學(xué)沉淀、物化混凝、生物氧化、吸附分離等共同的優(yōu)點(diǎn)，研究開發(fā)新型高效的多功能脫氮除磷藥劑，可有效地解決水污染問題，保護(hù)水生態(tài)環(huán)境，具有巨大的市場(chǎng)需求，能夠產(chǎn)生較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境生態(tài)效益。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中污水處理試劑存在的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的是在于提供一種能針對(duì)性地高效率去除地表水體中的氮、磷，并協(xié)同去除有機(jī)物及重金屬Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)等的多功能脫氮除磷藥劑。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是在于提供一種簡(jiǎn)單、低成本制備所述多功能脫氮除磷藥劑的方法。