公布日：2022.01.21
申請(qǐng)日：2021.11.27
分類(lèi)號(hào)：C02F3/00(2006.01)I;C02F3/32(2006.01)I;C01B25/32(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種組合填料，其特征在于，主要由骨粒炭和礫石混合組成，所述骨粒炭采用如下方法制備而成：S1、預(yù)處理：選取動(dòng)物骨骼，并剔除動(dòng)物骨骼上的肉和筋；S2、脫脂：將預(yù)處理后的動(dòng)物骨骼置于高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)脫脂，得到無(wú)脂骨骼；S3、粉碎：對(duì)脫脂后的無(wú)脂骨骼進(jìn)行破碎，并篩選粒徑為1cm～2cm的骨粒備用；S4、炭化：在缺氧環(huán)境下對(duì)骨粒進(jìn)行加熱炭化，制得骨粒炭。本發(fā)明的組合填料和污水處理方法均具有良好適應(yīng)性，有利于改善除磷脫氮效果等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種組合填料，其特征在于，主要由骨粒炭和礫石混合組成，所述骨粒炭采用如下方法制備而成：S1、預(yù)處理：選取動(dòng)物骨骼，并剔除動(dòng)物骨骼上的肉和筋；S2、脫脂：將預(yù)處理后的動(dòng)物骨骼置于高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)脫脂，得到無(wú)脂骨骼；S3、粉碎：對(duì)脫脂后的無(wú)脂骨骼進(jìn)行破碎，并篩選粒徑為1cm～2cm的骨粒備用；S4、炭化：在缺氧環(huán)境下對(duì)骨粒進(jìn)行加熱炭化，制得骨粒炭。
2.如權(quán)利要求1所述的組合填料，其特征在于，在骨粒炭的制備過(guò)程中，粉碎前先將無(wú)脂骨骼進(jìn)行烘干處理。
3.如權(quán)利要求2所述的組合填料，其特征在于，烘干處理時(shí)，烘干溫度為160℃，烘干時(shí)間為48h。
4.如權(quán)利要求1所述的組合填料，其特征在于，在骨粒炭的制備過(guò)程中，預(yù)處理時(shí)，采用丙酮清洗動(dòng)物骨骼，去除脂肪和結(jié)締組織。
5.如權(quán)利要求1所述的組合填料，其特征在于，在骨粒炭的制備過(guò)程中，采用密閉雙溫區(qū)管式爐對(duì)骨粒進(jìn)行炭化加熱，加熱前，對(duì)密閉雙溫區(qū)管式爐抽真空并通入氮?dú)狻?/p>
6.如權(quán)利要求5所述的組合填料，其特征在于，炭化加熱時(shí)逐漸升溫至溫度T，并保持在溫度T下加熱4小時(shí)以上，溫度T≥400℃。
7.如權(quán)利要求6所述的組合填料，其特征在于，炭化加熱時(shí)，升溫速率為10℃/分鐘。
8.如權(quán)利要求1所述的組合填料，其特征在于，選取的動(dòng)物骨骼為大型獸類(lèi)的骨骼。
9.如權(quán)利要求9所述的組合填料，其特征在于，所述大型獸類(lèi)為牛、豬、羊或馬，所述骨粒炭與礫石的體積比為1:9～3:7。
10.一種污水處理方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～9中任一權(quán)利要求所述的組合填料制作人工濕地對(duì)污水進(jìn)行處理。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種對(duì)污水的適應(yīng)性好，有利于改善除磷脫氮效能的組合填料和采用該組合填料的污水處理方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
一種組合填料，其特征在于，主要由骨粒炭和礫石混合組成，所述骨粒炭采用如下方法制備而成：
S1、預(yù)處理：選取動(dòng)物骨骼，并剔除動(dòng)物骨骼上的肉和筋；
S2、脫脂：將預(yù)處理后的動(dòng)物骨骼置于高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)脫脂，得到無(wú)脂骨骼；
S3、粉碎：對(duì)脫脂后的無(wú)脂骨骼進(jìn)行破碎，并篩選粒徑為1cm～2cm的骨粒備用；
S4、炭化：在缺氧環(huán)境下對(duì)骨粒進(jìn)行加熱炭化，制得骨粒炭。
骨粒炭的主要成分為羥基磷灰石，可降低結(jié)晶成核位壘，羥基磷灰石作催化劑促使進(jìn)水鈣離子和磷酸鹽沉淀成為新的羥基磷灰石。骨粒炭表面沉淀得到的羥基磷灰石可以繼續(xù)做為催化劑促進(jìn)新的羥基磷灰石沉淀，不易出現(xiàn)飽和失效現(xiàn)象，可以長(zhǎng)期除磷。
而礫石的主要成分為碳酸鈣，將骨粒炭與礫石混合成組合填料對(duì)污水進(jìn)行處理時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磷的深度處理，處理時(shí)，礫石可溶解一定的Ca2+提高飽和度，從而更容易實(shí)現(xiàn)沉淀，能夠適應(yīng)多種污水，在礫石溶解Ca2+而改善沉淀的基礎(chǔ)上，還可以減少組合填料中骨粒炭的占比，從而降低成本。采用上述組合填料進(jìn)行污水處理，無(wú)需額外投放藥劑，運(yùn)行成本低，管理方便。另外，沉淀在骨粒炭上的羥基磷灰石是一種高品質(zhì)的磷源，可作緩釋磷肥回收。
作為優(yōu)化，在骨粒炭的制備過(guò)程中，粉碎前先將無(wú)脂骨骼進(jìn)行烘干處理。這樣，可以讓骨骼更脆，便于后續(xù)粉碎。
作為進(jìn)一步優(yōu)化，烘干處理時(shí)，烘干溫度為160℃，烘干時(shí)間為48h。
作為優(yōu)化，在骨粒炭的制備過(guò)程中，預(yù)處理時(shí)，采用丙酮清洗動(dòng)物骨骼，去除脂肪和結(jié)締組織。
作為優(yōu)化，在骨粒炭的制備過(guò)程中，采用密閉雙溫區(qū)管式爐對(duì)骨粒進(jìn)行炭化加熱，加熱前，對(duì)密閉雙溫區(qū)管式爐抽真空并通入氮?dú)狻?/p>
這樣，通過(guò)氮?dú)饪梢员ＷC密閉雙溫區(qū)管式爐內(nèi)處于缺氧環(huán)境或無(wú)氧環(huán)境，有利于骨骼的炭化。
作為進(jìn)一步優(yōu)化，炭化加熱時(shí)逐漸升溫至溫度T，并保持在溫度T下加熱4小時(shí)以上，溫度T≥400℃。
骨粒炭中的膠原蛋白升溫過(guò)程發(fā)生氨基酸的熱效應(yīng)，氨基酸熱解后的可溶性物質(zhì)可作為緩釋碳源為反硝化提供電子供體，提高人工濕地脫氮效能。根據(jù)氨基酸的熱效應(yīng)，400℃溫度下的膠原蛋白質(zhì)量損失約為50％，隨著溫度的升高，膠原蛋白質(zhì)量損失逐漸增大，而且在400℃下，氨基酸結(jié)構(gòu)被破壞，可產(chǎn)生溶于水的可溶性物質(zhì)，做為緩釋碳源加強(qiáng)反硝化過(guò)程，且這部分碳源不會(huì)過(guò)量釋放，擁有同步脫氮除磷的能力的，同時(shí)保證出水COD不超標(biāo)。
作為進(jìn)一步優(yōu)化，炭化加熱時(shí)，升溫速率為10℃/分鐘。
作為優(yōu)化，選取的動(dòng)物骨骼為大型獸類(lèi)的骨骼。
相比于其他小型動(dòng)物或禽類(lèi)，大型獸類(lèi)的骨骼里膠原蛋白膠原蛋白含量更高，制成骨粒炭后的脫氮效果更好。另外，作為填料，需要一定的強(qiáng)度和粒徑，粒徑太小會(huì)發(fā)生堵塞，對(duì)于小型動(dòng)物或禽類(lèi)的骨骼，如雞骨和魚(yú)骨等，強(qiáng)度較低，易于粉碎，一方面，這些骨骼在粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的骨粒粒徑小，致使符合粒徑要求的骨粒數(shù)量少；另一方面，即便篩選出符合粒徑要求的骨粒，在炭化過(guò)程和后續(xù)作為填料長(zhǎng)期浸泡在水下環(huán)境中，也容易碎化成粒徑更小的骨粒，容易造成堵塞，影響污水處理效率。
作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述大型獸類(lèi)為牛、豬、羊或馬。
一種污水處理方法，其特征在于，采用如上所述的組合填料制作人工濕地對(duì)污水進(jìn)行處理。
綜上所述，本發(fā)明的組合填料和污水處理方法均具有良好適應(yīng)性，有利于改善除磷脫氮效果等優(yōu)點(diǎn)。
（發(fā)明人：陳一;劉濤;蔡然;張功良;羅南;王征戍;郭富成）
