[發明專利]自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料及制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010464300.0
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111362405B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 陳方鑫;馮傳平;郝彥;彭彤;唐晟曄
• 申請（專利權）人: 北京淶澈科技發展有限公司;安徽淶澈水務科技有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健;陳國軍

1.一種自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料，其特征在于：由含硫物質、農林廢棄物有機物和礦物粘合劑組成；其制備方法包括以下步驟：

1)取含硫物質、農林廢棄物有機物混勻；

2)向步驟1)所得混合物中添加礦物粘合劑，混勻得到混合料；

3)使用機械造粒機將步驟2)制備的混合料進行造粒，得固體材料；

4)將步驟3)制備的固體材料進行熱處理，熱處理結束后于干燥環境中冷卻至室溫，即得自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料；

步驟4)所述熱處理，利用熱流動氣體對步驟3)所得固體材料進行熱處理：

熱處理溫度為120-165℃，熱流動氣體溫度獲得算法為：

固體材料外層與熱流動氣體交換的總能量分為三個部分組成：

1.由熱流動氣體對固體材料外層的對流換熱方式的傳遞熱量；

2.熱流動氣體對于固體材料的輻射送熱；

3.干燥的水分蒸汽流失部分熱量；

它們之間關系如下：

1）對流傳熱換熱方式的能量表示為：

(1)

其中為對流換熱系數，由系統測算可得；為熱流動氣體溫度；為固體材料溫度；為固體材料表面對流換熱的面積；

2）輻射送熱表示為：

(2)

其中：為輻射送熱系數；

3）水分蒸汽流失的熱量：

在熱處理過程中，固體材料中的一部分水分會通過固體材料外層表面蒸發到熱流動氣體中，這部分能量會進入到熱流動氣體中；

(3)

其中為單位時間從固體材料中蒸發到熱流動氣體中的水分質量；為水分在當前溫度下的比熱；為水蒸氣在當前溫度下的比熱；為水在該溫度下的氣化潛熱；

因此，固體材料從熱流動氣體中得到的能量為：

(4)

另外整個熱處理過程，熱流動氣體作為能量的提供者，其失去的總能量為：

(5)

其中為單位時間的熱流動氣體質量；為當前溫度下熱流動氣體的比熱；為此時熱流動氣體的含水量；為單位時間的熱流動氣體的溫度變化；

因此，從能量守恒方程來看，能量的需求與供給相等；即熱流動氣體的能量供給等于固體材料得到的能量和周圍環境的傳遞的熱量損失之和；

有如下的關系：

(6)

(7)

其中熱量損失為常數，由熱處理設備決定；

通過以上公式（1）~（7）實時獲得放熱最為穩定的熱流動氣體溫度，進而控制熱流動氣體使熱處理達到所需要獲得的溫度。

2.根據權利要求1所述的自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料，其特征在于：所述含硫物質與農林廢棄物有機物的質量比為(1-3):1；礦物粘合劑質量占含硫物質、農林廢棄物有機物與礦物粘合劑總質量的百分比為10-40%wt。

3.根據權利要求1所述的自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料，其特征在于：所述含硫物質為純度為90%wt以上的100-200目硫磺粉末或純度85%wt以上的60-150目硫鐵礦；農林廢棄物有機物為木屑、秸稈、稻殼中的一種或多種，粒徑為100-200目；礦物粘合劑為水泥、硅酸鹽礦物粉末、石灰粉末或水玻璃。

4.一種權利要求1-3任一項所述的自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)取含硫物質、農林廢棄物有機物混勻；

2)向步驟1)所得混合物中添加礦物粘合劑，混勻得到混合料；

3)使用機械造粒機將步驟2)制備的混合料進行造粒，得固體材料；

4)將步驟3)制備的固體材料進行熱處理，熱處理結束后于干燥環境中冷卻至室溫，即得自養異養協同生物反硝化法脫氮用材料；

步驟2)所述礦物粘合劑為水泥、硅酸鹽礦物粉末、石灰粉末或水玻璃；礦物粘合劑質量占含硫物質、農林廢棄物有機物與礦物粘合劑總質量的百分比為10-40%wt。