公布日：2022.01.21
申请日：2021.11.27
分类号：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
本发明公开了一种组合填料，其特征在于，主要由骨粒炭和砾石混合组成，所述骨粒炭采用如下方法制备而成：S1、预处理：选取动物骨骼，并剔除动物骨骼上的肉和筋；S2、脱脂：将预处理后的动物骨骼置于高压蒸汽灭菌锅内脱脂，得到无脂骨骼；S3、粉碎：对脱脂后的无脂骨骼进行破碎，并筛选粒径为1cm～2cm的骨粒备用；S4、炭化：在缺氧环境下对骨粒进行加热炭化，制得骨粒炭。本发明的组合填料和污水处理方法均具有良好适应性，有利于改善除磷脱氮效果等优点。
权利要求书
1.一种组合填料，其特征在于，主要由骨粒炭和砾石混合组成，所述骨粒炭采用如下方法制备而成：S1、预处理：选取动物骨骼，并剔除动物骨骼上的肉和筋；S2、脱脂：将预处理后的动物骨骼置于高压蒸汽灭菌锅内脱脂，得到无脂骨骼；S3、粉碎：对脱脂后的无脂骨骼进行破碎，并筛选粒径为1cm～2cm的骨粒备用；S4、炭化：在缺氧环境下对骨粒进行加热炭化，制得骨粒炭。
2.如权利要求1所述的组合填料，其特征在于，在骨粒炭的制备过程中，粉碎前先将无脂骨骼进行烘干处理。
3.如权利要求2所述的组合填料，其特征在于，烘干处理时，烘干温度为160℃，烘干时间为48h。
4.如权利要求1所述的组合填料，其特征在于，在骨粒炭的制备过程中，预处理时，采用丙酮清洗动物骨骼，去除脂肪和结缔组织。
5.如权利要求1所述的组合填料，其特征在于，在骨粒炭的制备过程中，采用密闭双温区管式炉对骨粒进行炭化加热，加热前，对密闭双温区管式炉抽真空并通入氮气。
6.如权利要求5所述的组合填料，其特征在于，炭化加热时逐渐升温至温度T，并保持在温度T下加热4小时以上，温度T≥400℃。
7.如权利要求6所述的组合填料，其特征在于，炭化加热时，升温速率为10℃/分钟。
8.如权利要求1所述的组合填料，其特征在于，选取的动物骨骼为大型兽类的骨骼。
9.如权利要求9所述的组合填料，其特征在于，所述大型兽类为牛、猪、羊或马，所述骨粒炭与砾石的体积比为1:9～3:7。
10.一种污水处理方法，其特征在于，采用如权利要求1～9中任一权利要求所述的组合填料制作人工湿地对污水进行处理。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种对污水的适应性好，有利于改善除磷脱氮效能的组合填料和采用该组合填料的污水处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种组合填料，其特征在于，主要由骨粒炭和砾石混合组成，所述骨粒炭采用如下方法制备而成：
S1、预处理：选取动物骨骼，并剔除动物骨骼上的肉和筋；
S2、脱脂：将预处理后的动物骨骼置于高压蒸汽灭菌锅内脱脂，得到无脂骨骼；
S3、粉碎：对脱脂后的无脂骨骼进行破碎，并筛选粒径为1cm～2cm的骨粒备用；
S4、炭化：在缺氧环境下对骨粒进行加热炭化，制得骨粒炭。
骨粒炭的主要成分为羟基磷灰石，可降低结晶成核位垒，羟基磷灰石作催化剂促使进水钙离子和磷酸盐沉淀成为新的羟基磷灰石。骨粒炭表面沉淀得到的羟基磷灰石可以继续做为催化剂促进新的羟基磷灰石沉淀，不易出现饱和失效现象，可以长期除磷。
而砾石的主要成分为碳酸钙，将骨粒炭与砾石混合成组合填料对污水进行处理时，可以实现对磷的深度处理，处理时，砾石可溶解一定的Ca2+提高饱和度，从而更容易实现沉淀，能够适应多种污水，在砾石溶解Ca2+而改善沉淀的基础上，还可以减少组合填料中骨粒炭的占比，从而降低成本。采用上述组合填料进行污水处理，无需额外投放药剂，运行成本低，管理方便。另外，沉淀在骨粒炭上的羟基磷灰石是一种高品质的磷源，可作缓释磷肥回收。
作为优化，在骨粒炭的制备过程中，粉碎前先将无脂骨骼进行烘干处理。这样，可以让骨骼更脆，便于后续粉碎。
作为进一步优化，烘干处理时，烘干温度为160℃，烘干时间为48h。
作为优化，在骨粒炭的制备过程中，预处理时，采用丙酮清洗动物骨骼，去除脂肪和结缔组织。
作为优化，在骨粒炭的制备过程中，采用密闭双温区管式炉对骨粒进行炭化加热，加热前，对密闭双温区管式炉抽真空并通入氮气。
这样，通过氮气可以保证密闭双温区管式炉内处于缺氧环境或无氧环境，有利于骨骼的炭化。
作为进一步优化，炭化加热时逐渐升温至温度T，并保持在温度T下加热4小时以上，温度T≥400℃。
骨粒炭中的胶原蛋白升温过程发生氨基酸的热效应，氨基酸热解后的可溶性物质可作为缓释碳源为反硝化提供电子供体，提高人工湿地脱氮效能。根据氨基酸的热效应，400℃温度下的胶原蛋白质量损失约为50％，随着温度的升高，胶原蛋白质量损失逐渐增大，而且在400℃下，氨基酸结构被破坏，可产生溶于水的可溶性物质，做为缓释碳源加强反硝化过程，且这部分碳源不会过量释放，拥有同步脱氮除磷的能力的，同时保证出水COD不超标。
作为进一步优化，炭化加热时，升温速率为10℃/分钟。
作为优化，选取的动物骨骼为大型兽类的骨骼。
相比于其他小型动物或禽类，大型兽类的骨骼里胶原蛋白胶原蛋白含量更高，制成骨粒炭后的脱氮效果更好。另外，作为填料，需要一定的强度和粒径，粒径太小会发生堵塞，对于小型动物或禽类的骨骼，如鸡骨和鱼骨等，强度较低，易于粉碎，一方面，这些骨骼在粉碎过程中产生的骨粒粒径小，致使符合粒径要求的骨粒数量少；另一方面，即便筛选出符合粒径要求的骨粒，在炭化过程和后续作为填料长期浸泡在水下环境中，也容易碎化成粒径更小的骨粒，容易造成堵塞，影响污水处理效率。
作为进一步优化，所述大型兽类为牛、猪、羊或马。
一种污水处理方法，其特征在于，采用如上所述的组合填料制作人工湿地对污水进行处理。
综上所述，本发明的组合填料和污水处理方法均具有良好适应性，有利于改善除磷脱氮效果等优点。
（发明人：陈一;刘涛;蔡然;张功良;罗南;王征戍;郭富成）
