[發明專利]一種基于含硫尾礦的生物濾料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911080107.0
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110818077B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 凌琪;伍昌年;陸濤;陶森森;陳嘉雄;陳婷娜;李尚尚;包建宏
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學;安徽淏源清環境工程有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 洪玲

本發明涉及一種基于含硫尾礦的生物濾料及其制備方法和應用，屬于污水處理技術領域，本發明以含硫尾礦為原料，經機械力、化學活化和熱活化后，與剩余污泥制備的污泥生物炭及石灰石復配，在磷酸二氫鋁作為粘結劑的作用下制備獲得了一種新的生物濾料。該生物濾料可用于深度處理低C/N的二級出水，無需外加有機碳源，脫氮硫桿菌利用尾礦中硫進行自氧反硝化脫氮，能使TN濃度降至5mg/L以下，實現“以廢治廢”的目的。石灰石活化后的含硫尾礦和污泥生物炭作為生物膜載體，增加了生物濾料比表面積，也增加了微生物自氧反硝化傳質速率；磷酸二氫鋁作為粘結劑，操作便捷，有利于生物濾料形成均勻的結構，減少生物濾料自身結構缺陷，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，尤其涉及一種基于含硫尾礦的生物濾料及其制備方法和應用。

背景技術

農業過量施用氮肥以及生活污水、工業廢水的排放導致大量的氮進入水體環境，高含量的氮引起水體富營養化和水環境質量退化從而威脅人體健康。為強化城鎮生活污染治理，加快城鎮污水處理設施建設與改造，目前已啟動了人湖河道綜合治理、城市面源污染治理以及污水處理廠提標改造等一系列水環境治理工作。其中，城鎮污水處理廠提標改造是在出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A排放標準基礎上，進一步強化深度處理工藝的脫氮除磷功能，使污水處理廠出水COD、NH3-N、TP濃度達到地表水IV類標準，T N濃度降至5mg/L以下。

在城鎮污水處理廠提標改造過程中，尋求一種經濟有效的反硝化脫氮深度處理工藝非常重要。微生物進行反硝化脫氮，作為電子供體有有機碳源和無機碳源兩種。針對低C/N二級出水，采取投加有機碳源(如甲醇、乙酸、葡萄糖和乙酸鈉等)完成異養反硝化作用，操作難度大、運營成本高，還有可能造成殘留有機質的二次污染問題。選用無機碳源脫氮不產生殘余有機物，不需要投加有機碳源，降低投資及運行成本，自養微生物增殖率低，無生物污染風險。例如含硫物質作為無機碳源、電子供體，脫氮硫桿菌將硝態氮轉為氮氣，可用于去除水中硝態氮。目前常用的含硫物質有：單質硫、硫代硫酸鈉、硫鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦和菱鐵礦等，以此開發的生物濾料可作為無機碳源，供微生物進行反硝化脫氮，以去除城鎮污水中的硝態氮。

含硫尾礦是礦山開采后剩下的低品位含硫礦石，在自然力作用下容易發生風化，當圍巖地下水、小股溪流(山泉)、降水流經溶淋時，在物理、化學、生物等作用下產生嚴重影響周邊生態環境和人類健康的酸性廢水，目前沒有很好的消納途徑。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于含硫尾礦生物濾料及其制備方法和應用，以利用礦山開采后剩下的低品位含硫礦石開發一種新的生物濾料，作為無機碳源去除污水中的硝態氮，實現“以廢治廢”的目的。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明提供了一種基于含硫尾礦的生物濾料，該生物濾料的組分包括經石灰石活化處理的含硫尾礦、石灰石、污泥生物炭和粘結劑。

作為本發明進一步的優化方案，按質量份數計，所述生物濾料的組分及其質量份數包括：經石灰石活化處理的含硫尾礦70份、石灰石5份、污泥生物炭20份和粘結劑5份。

作為本發明進一步的優化方案，所述污泥生物炭為由剩余污泥經氯化鋅或磷酸活化后，在氮氣氛圍下經碳化處理制備獲得的。

作為本發明進一步的優化方案，所述粘結劑為磷酸二氫鋁。

本發明還提供了一種含硫尾礦在作為制備污水處理中的生物濾料中的應用。

本發明還提供了上述基于含硫尾礦的生物濾料的制備方法，包括以下步驟：

(1)含硫尾礦的活化處理

將含硫尾礦粉碎，加入石灰石混合均勻(按質量比9:1)，在惰性氛圍下400℃進行活化處理，獲得活化的含硫尾礦；

(2)污泥生物炭的制備