一种反硝化硫铁复合填料催化剂及其制备方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202510337499.3 | 申请日 | 2025-03-21 |
| 公开(公告)号 | CN119858975A | 公开(公告)日 | 2025-04-22 |
| 申请人 | 山东森洋环境技术有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 马成玲; 师新刚; | 第一发明人 | 马成玲 |
| 权利人 | 山东森洋环境技术有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 山东森洋环境技术有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：山东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：山东省潍坊市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：山东省潍坊市综合保税区桃园街2866号融智国际金融中心商务办公楼B座智谷产业园920室 | 邮编 | 当前专利权人邮编：261000 |
| 主IPC国际分类 | C02F3/28 | 所有IPC国际分类 | C02F3/28 ; C02F3/34 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京鼎德宝专利代理事务所 | 专利代理人 | 李广明; |
| 摘要 | 本 发明 适用于污 水 处理 技术领域，提供了一种反硝化硫 铁 复合填料催化剂及其制备方法，包括A料和B料，所述A料为菌种；所述B料包括微孔 骨料 、包覆料和 淀粉 层；所述微孔骨料包括 活性炭 、海绵铁、硫化 硅 和 碳 化硅；所述包覆料包括碳源、氮源、硫粉和铁粉；所述A料和B料的 质量 比为（1‑3）：（50‑90）；优选的，所述菌种包括脱氮硫杆菌、硫细菌和培养基，所述脱氮硫杆菌、硫细菌在培养基中的含量为（1～5）×1010CFU/ml、（0.5～1.5）×1010CFU/ml；所述培养基的组分及含量如下： 氯化铵 1‑2g、亚 硫酸 钠2‑5g、 磷酸 二氢 钾 1‑2g、 氯化钠 0.5‑1g、硫酸 钙 0.1‑0.2g、水1L。本发明所制得的催化剂用于 污水处理 ，不仅脱氮效率高，而且具有一定的可重复利用性，经济环保，成本低。 | ||
| 权利要求 | 1.一种反硝化硫铁复合填料催化剂，其特征在于，包括A料和B料，所述A料为菌种；所述B料包括微孔骨料、包覆料和淀粉层； |
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| 说明书全文 | 一种反硝化硫铁复合填料催化剂及其制备方法技术领域背景技术[0003] 污水处理的方法多种多样，可以根据污水的性质、处理需求和排放标准进行选择。常见的污水处理方法主要包括物理法、化学法和生物法三大类。物理法主要通过物理力学手段去除污水中的悬浮固体和颗粒物，通常用于污水的初级处理；化学法主要利用化学反应去除污水中的污染物，适用于处理水中的溶解性物质；生物法通过利用微生物的代谢作用降解水中的有机物，是处理污水的主要手段之一。 [0004] 现有的生物处理方法大多是硝化脱氮，这种方式需要较高的溶解氧浓度，且需要适宜的温度和pH值，由于是好氧反应，硝化过程需要消耗大量的氧气，增加了处理成本。对此，本申请提出一种反硝化硫铁复合填料催化剂及其制备方法。 发明内容[0005] 本发明目的是提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂及其制备方法，以解决现有技术中硝化脱氮需要较高的溶解氧浓度，且需要适宜的温度和pH值，由于是好氧反应，硝化过程需要消耗大量的氧气，增加了处理成本的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明第一方面提出一种反硝化硫铁复合填料催化剂，包括A料和B料，所述A料为菌种；所述B料包括微孔骨料、包覆料和淀粉层；所述微孔骨料包括活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅； 所述包覆料包括碳源、氮源、硫粉和铁粉； 所述A料和B料的质量比为（1‑3）：（50‑90）。 [0007] 优选的，所述菌种包括脱氮硫杆菌、硫细菌和培养基，所述脱氮硫杆菌、硫细菌在10 10 培养基中的含量为（1～5）×10 CFU/ml、（0.5～1.5）×10 CFU/ml。 [0010] 优选的，所述微孔骨料包覆在包覆料的外部，所述淀粉层包覆在微孔骨料的外部。 [0011] 优选的，所述微孔骨料中活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅的质量比为（0.2～0.8）：（0.5‑1.5）：（1‑2.7）：（1.4‑1.8）。 [0012] 优选的，所述包覆料中碳源、氮源、硫粉和铁粉的质量比为：（0.4～1）：（0.6‑1.3）：（1‑2.6）：（1.2‑2）。 [0013] 优选的，所述包覆料还包含微量元素，所述微量元素的质量比为整个包覆料的3‑6%。 [0014] 优选的，所述微量元素包括Fe2+、Cu2+和Zn2+。 [0015] 本发明第二方面提供一种本发明第一方面所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：按比例称取包覆料，然后称取微孔骨料加入适量水混合，溶解搅拌，包覆在包覆料外层，然后制备淀粉膜包覆在微孔骨料的外层，制得B料； 通过生物培养，制得A料； 将A料和B料单独包装，使用时混合。 [0017] 图1为本发明实施例3所得复合填料催化剂的电镜图。 具体实施方式[0018] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0019] 本发明提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，包括A料和B料，A料为菌种；B料包括微孔骨料、包覆料和淀粉层；微孔骨料包括活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅；包覆料包括碳源、氮源、硫粉和铁粉；A料和B料的质量比为（1‑3）：（50‑90）。 [0020] 进一步的，菌种包括脱氮硫杆菌、硫细菌和培养基，脱氮硫杆菌、硫细菌在培养基10 10 中的含量为（1～5）×10 CFU/ml、（0.5～1.5）×10 CFU/ml。 [0021] 进一步的，培养基的组分及含量如下：氯化铵1‑2g、亚硫酸钠2‑5g、磷酸二氢钾1‑2g、氯化钠0.5‑1g、硫酸钙0.1‑0.2g、水 1L。 [0022] 进一步的，包覆料中的碳源为葡萄糖，氮源为亚硝酸盐。 [0023] 进一步的，微孔骨料包覆在包覆料的外部，淀粉层包覆在微孔骨料的外部。 [0024] 进一步的，微孔骨料中活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅的质量比为（0.2～0.8）：（0.5‑1.5）：（1‑2.7）：（1.4‑1.8）。 [0025] 进一步的，包覆料中碳源、氮源、硫粉和铁粉的质量比为（0.4～1）：（0.6‑1.3）：（1‑2.6）：（1.2‑2）。 [0026] 进一步的，包覆料还包含微量元素，所述微量元素的质量比为整个包覆料的3‑6%；2+ 2+ 2+ 微量元素包括Fe 、Cu 和Zn 。 [0027] 以上催化剂的制备方法，包括以下步骤：按比例称取包覆料，然后称取微孔骨料加入适量水混合，溶解搅拌，包覆在包覆料外层，然后制备淀粉膜包覆在微孔骨料的外层，制得B料； 通过生物培养，制得A料； 将A料和B料单独包装，使用时混合。 [0028] 本发明中活性炭因其高比表面积和优异的吸附能力，能够吸附污水中的有机物和杂质；海绵铁提供反应所需的铁元素，参与还原反应，促进氮的去除；硫化硅和碳化硅则能增强填料的机械强度和稳定性，同时提供微孔结构，有利于微生物的附着和生长；包覆料中的葡萄糖和亚硝酸盐分别为微生物提供碳源和氮源，硫粉和铁粉则参与硫循环和铁的氧化还原反应，促进反硝化过程；淀粉层作为外层包覆，能够保护内部的微孔骨料和包覆料，防止其在水流冲刷下破损，同时提供额外的碳源供微生物利用。 [0029] 本发明可以有效降低污水处理过程中的溶解氧需求，通过反硝化作用去除氮元素，减少氧气消耗，进而降低处理成本。此外，该催化剂中的菌种能够在较低的温度和较宽的pH值范围内有效工作，提高了污水处理的适应性和灵活性，同时，微孔骨料和包覆料的组合设计，增强了填料的整体稳定性和耐用性，使得该催化剂在污水处理过程中具有较长的使用时效和较高的处理效率，提高了重复利用率。综上，本发明为污水处理领域提供了一种高效、经济、环保的解决方案。 [0030] 基于以上技术方案，本发明提供以下部分实施例：实施例1 [0031] 本实施例提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，包括A料和B料。 [0032] ①、A料为菌种：菌种包括脱氮硫杆菌、硫细菌和培养基，脱氮硫杆菌、硫细菌在培养基中的含量为 10 10 1×10 CFU/ml、0.5×10 CFU/ml； 培养基的组分及含量如下： 氯化铵1g、亚硫酸钠2g、磷酸二氢钾1g、氯化钠0.5g、硫酸钙0.1、水1L。 [0033] ②、B料包括微孔骨料、包覆料和淀粉层，微孔骨料包覆在包覆料的外部，淀粉层包覆在微孔骨料的外部：微孔骨料包括活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅；微孔骨料中活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅的质量比为0.2：0.5：1：1.4； 包覆料包括碳源、氮源、硫粉和铁粉，碳源为葡萄糖，氮源为亚硝酸盐；包覆料中碳源、氮源、硫粉和铁粉的质量比为0.4：0.6：1：1.2。 [0034] A料和B料的质量比为1：50。实施例2 [0035] 本实施例提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，包括A料和B料。 [0036] ①、A料为菌种：菌种包括脱氮硫杆菌、硫细菌和培养基，脱氮硫杆菌、硫细菌在培养基中的含量为 10 10 3×10 CFU/ml、1×10 CFU/ml； 培养基的组分及含量如下： 氯化铵1.5g、亚硫酸钠3g、磷酸二氢钾1.5g、氯化钠0.8g、硫酸钙0.15g、水1L。 [0037] ②、B料包括微孔骨料、包覆料和淀粉层，微孔骨料包覆在包覆料的外部，淀粉层包覆在微孔骨料的外部：微孔骨料包括活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅；微孔骨料中活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅的质量比为0.6：1：2.1：1.5； 包覆料包括碳源、氮源、硫粉和铁粉，碳源为葡萄糖，氮源为亚硝酸盐；包覆料中碳源、氮源、硫粉和铁粉的质量比为0.7：1：1.8：1.4。 [0038] A料和B料的质量比为2：73。实施例3 [0039] 本实施例提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，包括A料和B料。 [0040] ①、A料为菌种：菌种包括脱氮硫杆菌、硫细菌和培养基，脱氮硫杆菌、硫细菌在培养基中的含量为 10 10 5×10 CFU/ml、1.5×10 CFU/ml； 培养基的组分及含量如下： 氯化铵2g、亚硫酸钠5g、磷酸二氢钾2g、氯化钠1g、硫酸钙0.2g、水1L。 [0041] ②、B料包括微孔骨料、包覆料和淀粉层，微孔骨料包覆在包覆料的外部，淀粉层包覆在微孔骨料的外部：微孔骨料包括活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅；微孔骨料中活性炭、海绵铁、硫化硅和碳化硅的质量比为0.8：1.5：2.7：1.8； 包覆料包括碳源、氮源、硫粉和铁粉，碳源为葡萄糖，氮源为亚硝酸盐；包覆料中碳源、氮源、硫粉和铁粉的质量比为1：1.3：2.6：2。 [0042] A料和B料的质量比为3：90。 [0043] 对本实施例的复合填料催化剂进行电镜测试，如图1所示。实施例4 [0044] 本实施例提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，同实施例1，区别在于，包覆料还2+ 2+ 2+ 包含微量元素，微量元素的质量比为整个包覆料的3%；微量元素包括Fe 、Cu 和Zn 。 实施例5 [0045] 本实施例提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，同实施例2，区别在于，包覆料还2+ 2+ 2+ 包含微量元素，微量元素的质量比为整个包覆料的5%；微量元素包括Fe 、Cu 和Zn 。 实施例6 [0046] 本实施例提供一种反硝化硫铁复合填料催化剂，同实施例3，区别在于，包覆料还2+ 2+ 2+ 包含微量元素，微量元素的质量比为整个包覆料的6%；微量元素包括Fe 、Cu 和Zn 。 [0047] 以上实施例1‑6提供的催化剂的制备方法，包括以下步骤：按比例称取包覆料，然后称取微孔骨料加入适量水混合，溶解搅拌，包覆在包覆料外层，然后制备淀粉膜包覆在微孔骨料的外层，制得B料； 通过生物培养，制得A料； 将A料和B料单独包装，使用时混合。 [0048] 对以上实施例1‑6制得的催化剂用于污水处理，所得测试数据如下： [0049] 综上，本发明所制得的催化剂脱氮效率高，且可重复利用。 [0050] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 [0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 |
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