CN109607778A - 一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除水体中硝酸盐的载体，由以下重量份的原料制成：硫粉、碳酸钙、硅酸钙、膨胀珍珠岩粉末40目、微量元素。本发明还公开了一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，包括以下步骤：S1、将硫粉、碳酸钙、硅酸钙、膨胀珍珠岩粉末40目、微量元素按照比例投放至干混机中混合均匀；S2、将混合均匀后的材料移至恒温造粒转炉中进行造粒制得载体颗粒；S3、将载体颗粒移至冷却槽冷却；S4、将冷却后的载体颗粒通过水下沥水传送带输送至干燥机；S5、按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。本发明的优点是制得的载体颗粒对水体中硝酸盐去除效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉污水处理领域和河道、湿地、地下水的水质改善领域，特别涉及一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法。
背景技术
随着环境的污染程度和国家对环保的重视，国家和地方对于污水的治理标准和检测已经提升到一个新的高度。2016年以前，国家和地方对污水的检测项目主要涉及COD、BOD5、SS、pH、氨氮和总磷，现有和2013年后新建污水场站，通过原有工艺改进，尾部加入深度处理单元，对现有5项检测指标已经能够达到合格标准。但是，随着环保要求的水质排放标准的提高和总量排放思想的总体布局，总氮已经列入检测项目，并成为目前在运营阶段污水场站的主要难以合格的检测项目。
总氮是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。在经过处理的污水中，有机氮的数值已经很低，基本在0.5mg/L以下，NH4+态氮的含量也能够降低到标准值以内，基本低于2.5mg/L，此时水体中含氮污染物主要为NO3-和NO2-态氮元素。因此，解决污水场站和微污染源水体的总氮达标问题，主要的关键因素是NO3-和NO2-态氮的去处，即通过各种方法，发生反硝化作用，使水中的NO3-和NO2-态氮被还原为N2，从而从水体中彻底除去。
目前，国内还没有大规模工业用反硝化载体生产的报道，处于实验室阶段的实验性研究。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种去除水体中硝酸盐的载体，其具有将污染水体的含氮污染物NO3-和NO2-态氮被还原为N2，净化水体的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其具有制得去除水体中硝酸盐的载体，将含氮污染物NO3-和NO2-态氮被还原为N2，净化水体的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种去除水体中硝酸盐的载体，该载体由以下重量份的原料制成：
硫粉80~120份、碳酸钙90~160份、硅酸钙180~220份、膨胀珍珠岩粉末40目30~70份、微量元素5~15份。
通过采用上述技术方案，本发明中制得的载体无需添加菌源，可进行热加工；载体原材料易得，产品易于储存和运输；载体颗粒在使用过程中，专效反硝化微生物挂膜快，不需要投加碳源，细菌活性好，对水体中硝酸盐和亚硝酸盐去除效率高，有效净化水体的优点。
本发明进一步设置为：所述微量元素选自Cu、Fe、Co、Na、Mg所组成的组。
本发明进一步设置为：所述微量元素源自以下组合物：CuSO4·5H2O 1~3份、FeSO4·7H2O 0.5~1.5份、FeCL3·6H2O 0.5~1.5份、CoCL3·6H2O 1~3份、NaMo·2H2O 1~3份、MgSO4·7H2O 1~3份。
本发明进一步设置为：该载体由以下重量份的原料制成：
硫粉90~110份、碳酸钙100~150份、硅酸钙190~210份、膨胀珍珠岩粉末40目40~60份、微量元素7.6~12.4份；
其中，微量元素源自以下组合物：CuSO4·5H2O 1.5~2.5份、FeSO4·7H2O 0.8~1.2份、FeCL3·6H2O 0.8~1.2份、CoCL3·6H2O 1.5~2.5份、NaMo·2H2O 1.5~2.5份、MgSO4·7H2O1.5~2.5份。
为实现上诉的第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉、碳酸钙、硅酸钙、膨胀珍珠岩粉末40目、微量元素CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O、FeCL3·6H2O、CoCL3·6H2O、NaMo·2H2O和MgSO4·7H2O按照比例投放至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒制得载体颗粒；
S3、冷却：将造粒成型后的载体颗粒移至冷却槽冷却；
S4、干燥：将冷却后的颗粒通过水下沥水传送带输送至干燥机；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
其中，造粒工艺的粒径要求为4-20mm，载体颗粒成品比重为1.1-1.25 t/m3。
本发明进一步设置为：S2步骤中所述恒温造粒转炉温度设定在150~180℃，转速为10-60r/min旋转时间为0.5~2h。
本发明进一步设置为：S2步骤中所述造粒时间为0.5~2h。
本发明进一步设置为：S3步骤中所述冷却时间为0.05~0.25h。
本发明进一步设置为：S4步骤中所述热风干燥温度设为60~70℃，干燥时间为10~30min。
本发明进一步设置为：S5步骤中所述筛分中孔径要求为4-20mm的细筛。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明中制得的载体无需添加菌源，可进行热加工；载体原材料易得，产品易于储存和运输；载体产品可以有不同的粒径和级配，可根据不同工程需要，自行按级配填；载体颗粒在使用过程中，专效反硝化微生物挂膜快，不需要投加碳源，细菌活性好，对水体中硝酸盐和亚硝酸盐去除效率高，有效净化水体的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中所有原料均可市售得到。
实施例1
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，各个原料以重量kg数计，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉100kg、碳酸钙125kg、硅酸钙200kg、膨胀珍珠岩粉末40目50kg、微量元素10kg，源自CuSO4·5H2O 2kg、FeSO4·7H2O 1kg、FeCL3·6H2O 1kg、CoCL3·6H2O 2kg、NaMo·2H2O 2kg和MgSO4·7H2O 2kg按照比例投放至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒，恒温转炉的温度为165℃，转速为30r/min，旋转时间为1 h，造粒时间为1.25h，制得载体颗粒；
S3、载体冷却：将成型后的载体颗粒移至冷却槽进行水浴冷却0.15h；
S4、干燥：将冷却后的载体颗粒运用65℃的热风进行干燥，干燥时间为20min；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
其中，造粒工艺中，载体颗粒粒径为20mm，载体颗粒的成品比重为1.175 t/m3。
实施例2
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，各个原料以重量kg数计，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉80kg、碳酸钙90kg、硅酸钙180kg、膨胀珍珠岩粉末40目30kg、微量元素5kg，包括CuSO4·5H2O 1kg、FeSO4·7H2O 0.5kg、FeCL3·6H2O 0.5kg、CoCL3·6H2O 1kg、NaMo·2H2O 1kg和MgSO4·7H2O 1kg
移至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒，恒温造粒转炉的温度为150℃，转速为10r/min，旋转时间为0.5h，造粒时间为0.5h，制得载体颗粒；
S3、载体冷却：将成型后的载体颗粒移至冷却槽进行冷却0.05h；
S4、干燥：将冷却后的载体颗粒运用60℃的热风进行干燥，干燥时间为10min；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
其中，造粒工艺中，载体颗粒粒径为4mm，载体颗粒的成品比重为1.1 t/m3。
实施例3
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，各个原料以重量kg数计，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉120kg、碳酸钙160kg、硅酸钙220kg、膨胀珍珠岩粉末40目70kg、微量元素15kg，包括CuSO4·5H2O 3kg、FeSO4·7H2O 1.5kg、FeCL3·6H2O 1.5kg、CoCL3·6H2O3kg、NaMo·2H2O 3kg和MgSO4·7H2O 3kg移至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒，恒温造粒转炉的温度为180℃，转速为60r/min，旋转时间为2h，造粒时间为2h，制得载体颗粒；
S3、载体冷却：将成型后的载体颗粒移至冷却槽进行冷却0.25h；
S4、干燥：将冷却后的载体颗粒用70℃的热风进行干燥，干燥时间为30min；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
其中，造粒工艺中，载体颗粒粒径为15mm，载体颗粒的成品比重为1.25t/m3。
实施例4
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，各个原料以重量kg数计，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉90kg、碳酸钙100kg、硅酸钙190kg、膨胀珍珠岩粉末40目40kg、微量元素7.6kg，包括CuSO4·5H2O 1.5kg、FeSO4·7H2O 0.8kg、FeCL3·6H2O 0.8kg、CoCL3·6H2O 1.5kg、NaMo·2H2O 1.5kg和MgSO4·7H2O 1.5kg移至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒，恒温造粒转炉的温度为160℃，转速为20r/min，旋转时间为0.8h，造粒时间为1.2h，制得载体颗粒；
S3、载体冷却：将成型后的载体颗粒移至冷却槽进行冷却0.1h；
S4、干燥：将冷却后的载体颗粒用65℃的热风进行干燥，干燥时间为15min；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
其中，造粒工艺中，载体颗粒粒径为10mm，载体颗粒的成品比重为1.16 t/m3。
实施例5
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，各个原料以重量kg数计，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉110kg、碳酸钙150kg、硅酸钙210kg、膨胀珍珠岩粉末40目60kg、微量元素12.4kg，包括CuSO4·5H2O 2.5kg、FeSO4·7H2O 1.2kg、FeCL3·6H2O 1.2kg、CoCL3·6H2O 2.5kg、NaMo·2H2O 2.5kg和MgSO4·7H2O 2.5kg移至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒，恒温造粒转炉的温度为170℃，转速为40r/min，旋转时间为1.2h，造粒时间为1.5h，制得载体颗粒；
S3、载体冷却：将成型后的载体颗粒移至冷却槽进行冷却0.2h；
S4、干燥：将冷却后的载体颗粒用67℃的热风进行干燥，干燥时间为25min；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
其中，造粒工艺中，载体颗粒粒径为12mm，载体颗粒的成品比重为1. 19t/m3。
对比例
对比例1
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，微量元素的量为2.4kg，具体地说，CuSO4·5H2O 0.4kg、FeSO4·7H2O 0.4kg、FeCL3·6H2O0.4kg、CoCL3·6H2O 0.4kg、NaMo·2H2O 0.4kg和MgSO4·7H2O 0.4kg。
对比例2
一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，硫粉的量为50kg。
性能检测试验
检测试验1
将上述各个实施例和对比例中制得的颗粒载体进行硝态氮中试试验，试验步骤为，在500ml灭菌锥形瓶中加入含硝酸盐的水体，测出进水中总氮和氨氮含量，再将颗粒载体放入锥形瓶中，经反应器滤床处理4h，取出水再测量总氮和氨氮的含量，设置平行试验五组，并取中试结果数据的平均值，试验结果如下：
| 检测项目 | 进水总氮（mg/l） | 进水氨氮(mg/l) | 进水硝态氮(mg/l) | 出水总氮(mg/l) | 出水氨氮(mg/l) | 出水硝态氮(mg/l) | 硝酸盐去除率% |
| 实施例1 | 10.59 | 0. 24 | 10.35 | 0.81 | 0.106 | 0.704 | 93.2 |
| 实施例2 | 12.3 | 0. 32 | 11.98 | 0.932 | 0.016 | 0.916 | 92.9 |
| 实施例3 | 9.25 | 0.58 | 8.67 | 0.82 | 0.083 | 0.737 | 91.5 |
| 实施例4 | 11.56 | 0. 25 | 11.31 | 0.92 | 0.015 | 0.905 | 92 |
| 实施例5 | 12.5 | 0. 18 | 12.32 | 0.94 | 0.078 | 0.862 | 93 |
| 对比例1 | 10.5 | 0.26 | 10.24 | 2.21 | 0.357 | 1.843 | 82 |
| 对比例2 | 12.3 | 0.45 | 11.85 | 2.812 | 0.205 | 2.607 | 78 |
由上表可以看出，本发明中制得的载体对水体中硝酸盐去除效率高达91.5%以上。
检测试验2
将实施例1中制得的颗粒载体与市场上常用的陶粒填料和火山岩填料做对比试验，试验结果为：使用陶粒填料和火山岩填料，挂膜周期在1-1.5个月，且需要投加碳源和微量元素，使用本颗粒载体，挂膜周期在15-20天，表明制得的载体颗粒在使用过程中，专效反硝化微生物挂膜快，不需要投加碳源，细菌活性好。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种去除水体中硝酸盐的载体，其特征在于，该载体由以下重量份的原料制成：
硫粉80~120份、碳酸钙90~160份、硅酸钙180~220份、膨胀珍珠岩粉末40目30~70份、微量元素5~15份。
2.根据权利要求1所述的一种去除水体中硝酸盐的载体，其特征在于，所述微量元素选自Cu、Fe、Co、Na、Mg所组成的组。
3.根据权利要求2所述的一种去除水体中硝酸盐的载体，其特征在于，所述微量元素源自以下组合物：CuSO4·5H2O 1~3份、FeSO4·7H2O 0.5~1.5份、FeCL3·6H2O 0.5~1.5份、CoCL3·6H2O 1~3份、NaMo·2H2O 1~3份、MgSO4·7H2O 1~3份。
4.根据权利要求1所述的一种去除水体中硝酸盐的载体，其特征在于，该载体由以下重量份的原料制成：
硫粉90~110份、碳酸钙100~150份、硅酸钙190~210份、膨胀珍珠岩粉末40目40~60份、微量元素7.6~12.4份；
其中，微量元素源自以下组合物：CuSO4·5H2O 1.5~2.5份、FeSO4·7H2O 0.8~1.2份、FeCL3·6H2O 0.8~1.2份、CoCL3·6H2O 1.5~2.5份、NaMo·2H2O 1.5~2.5份、MgSO4·7H2O1.5~2.5份。
5.一种如权利要求3或4任一所述的一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料混合：将硫粉、碳酸钙、硅酸钙、膨胀珍珠岩粉末40目、微量元素CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O、FeCL3·6H2O、CoCL3·6H2O、NaMo·2H2O和MgSO4·7H2O按照比例投放至干混机中混合均匀；
S2、造粒：将混合均匀的上述材料移至恒温造粒转炉中进行造粒制得载体颗粒；
S3、冷却：将造粒成型后的载体颗粒移至冷却槽冷却；
S4、干燥：将冷却后的颗粒通过水下沥水传送带输送至干燥机；
S5、筛分：按需要筛分出符合要求的载体颗粒，袋装储存，并将不符合要求的载体颗粒返回S2步骤中重新造粒。
6.根据权利要求5所述的一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其特征在于，S2步骤中所述恒温造粒转炉温度设定在150~180℃，转速为10-60r/min旋转时间为0.5~2h。
7.根据权利要求5所述的一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其特征在于，S2步骤中所述造粒时间为0.5~2h。
8.根据权利要求5所述的一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其特征在于，S3步骤中所述冷却时间为0.05~0.25h。
9.根据权利要求5所述的一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其特征在于，S4步骤中所述热风干燥温度设为60~70℃，干燥时间为10~30min。
10.根据权利要求5所述的一种去除水体中硝酸盐的载体的加工方法，其特征在于，S5步骤中所述筛分中孔径要求为4-20mm的细筛。
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