【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于反硝化脱氮滤料，具体涉及一种冶金固废基自养反硝化脱氮滤料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、与传统异养反硝化技术相比，自养反硝化技术是以硫、铁、氢等替代碳源作为电子供体，通过自养反硝化实现生物-化学脱氮的一种新型脱氮技术，该技术具有无需投加碳源，成本低廉，无二次污染，污泥产生量少等优点而成为脱氮领域的研究热点。
2、在众多电子供体中，硫磺由于来源广泛，价格优势明显等优点广泛用于自养反硝化脱氮系统。通常采用液体硫磺或化学硫磺高温熔融后冷切破碎筛分或者直接水下造粒得到脱氮滤料。然而，单纯的硫自养反硝化滤料在脱氮过程中存在以下问题：1)生化反应启动慢，经常需要1-2周才能达到既定脱氮效果；2)自养反硝化脱氮过程中产生大量大的h+，从而造成出水酸性偏高，水质达标困难，酸性环境也抑制脱氮细菌等生物体活性，影响后续生化反应；3)单一的硫磺堆积强度不够，造成在脱氮模块中滤料积压粉化，影响脱氮效果。如何进一步提升硫基自养反硝化滤料脱氮效能成为业界关注的热点。
3、钢渣是炼钢过程中排出的一种工业废渣，其主要成分为硅酸二钙(2cao·sio2)、硅酸三钙(3cao·sio2)、钙镁橄榄石(cao-ro-sio2)、铁酸钙(cao·fe2o3)、铁酸二钙(cao·fe2o3)、游离氧化钙(f-cao)、固溶体ro相、铁颗粒以及多种有价元素。通常情况下，每生产1t钢，就会产生100-150kg钢渣。中国是钢铁生产和消费大国，钢产量占全球的53.9％。2020年，中国粗钢产量10.2亿吨，钢渣产量1.6亿吨，与此同时
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种冶金固废基自养反硝化脱氮滤料及其制备方法和应用。该冶金固废基反硝化脱氮滤料以硫电子供体材料作为主体活性组分，以钢渣作为协效活性组分，两种组分存在明显硫-铁协同自养反硝化作用机制，启动时间比目前市场常见脱氮滤料启动时间快2-4天。同时，其对不同工况的适应能力和高通量条件下脱氮处理能力均明显优于市场常见脱氮滤料。
2、技术方案：为了达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种冶金固废基反硝化脱氮滤料，包括如下重量份的原料：
4、硫电子供体材料：100-350份，钢渣：0.5-150份。
5、作为优选方案，所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料包括如下重量份的原料：
6、硫电子供体材料：180-320份，钢渣：5-80份。
7、作为优选方案，所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料包括如下重量份的原料：
8、硫电子供体材料：250-290份，钢渣：10-60份。
9、进一步优选的，所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料包括如下重量份的原料：
10、硫电子供体材料：270份，钢渣：25-40份。
11、作为具体实施方案，所述硫电子供体材料为硫磺、硫铁矿、硫代硫酸钠中的一种或几种的混合物。
12、进一步的，所述硫磺为固体硫磺或液体硫磺，或其任意比例的混合物。
13、作为具体实施方案，所述钢渣为热泼渣、浅盘渣、热闷渣、风淬渣、滚筒渣、嘉恒渣、精炼渣、铁水脱硫渣中的一种或几种的混合物。
14、本专利技术还提供了所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料的制备方法，包括以下步骤：
15、s1：将硫电子供体材料加热搅拌至融化得到活性组分熔液，保持熔融温度；
16、s2：将钢渣加入至活性组分熔液中，搅拌至均匀，获得脱氮滤料母液；
17、s3：将脱氮滤料母液通过0.1-20mm孔洞结构，冷却成型，获得所述冶金固废基反硝化脱氮滤料。
18、作为具体实施方案，步骤s1中，所述熔融温度为120-200℃；步骤s2中，所述搅拌条件下温度为120-200℃。
19、作为具体实施方案，步骤s3中，所述孔洞的直径为0.1-20mm。
20、本专利技术最后提供了所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料在含硝态氮废水脱氮中的应用。
21、本专利技术脱氮滤料中，钢渣中含有的硅酸二钙、硅酸三钙等碱性成分可中和硫自养反硝化生成的h+，从而保证出水ph值稳定性；同时，钢渣中含有大量铁颗粒，其也可以作为电子供体，通过铁自养反硝化作用脱除硝态氮，并通过铁自养反硝化进程消耗大量h+，维持系统ph值稳定性。钢渣与含硫电子供体通过硫-铁协效机制强化脱氮滤料与废水中硝态氮氧化还原作用，加快滤料脱氮启动进程；钢渣中含有的fe、si、ca、p、mg等有价元素也可为脱氮菌的生长提供营养，促进脱氮菌的快速生长。上述因素综合作用有利于脱氮菌的生长和挂膜，保证菌落处于良好状态，提升脱氮效率；此外，钢渣中含有铁酸钙、铁酸二钙、ro相等无机矿物成分具有明显的增强作用，可有效提升硫基脱氮滤料的物理强度，如提高物理堆积强度，保证滤料在运行过程中的堆积稳定性。通过以上作用，本冶金固废基反硝化脱氮滤料脱氮效率比常规市售脱氮滤料高20％-50％，并且在各种极端温度条件下具有良好的脱氮处置效果，可适用于不同浓度的含硝态氮废水的快速处置。
22、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：
23、1、本专利技术提供的冶金固废基反硝化脱氮滤料含有主体活性组分、协效活性组分，主体活性组分中主要含有活性组分为硫磺、硫铁矿、硫代硫酸钠等含硫电子供体，协效活性组分为钢渣，钢渣中微米级铁颗粒，与含硫电子供体通过硫-铁协效机制强化脱氮滤料与废水中硝态氮氧化还原作用，加快滤料脱氮启动进程；
24、2、钢渣中含有的fe、si、ca、p、mg等元素对于脱氮菌的菌落生长和完善具有重要的促进作用；钢渣的碱性成分(硅酸二钙、硅酸三钙)也可有效维持出水ph值，保证菌落处于良好状态；
25、3、钢渣中含有的多种无机成分可以有效提升滤料堆积强度，保证滤料在运行过程中的堆积稳定性。冶金固废基反硝化脱氮滤料可适用于不同浓度的含硝态氮废水的快速处置。
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1.一种冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
3.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
4.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，所述硫电子供体材料为硫磺、硫铁矿、硫代硫酸钠中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，所述硫磺为固体硫磺或液体硫磺，或其任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，所述钢渣为热泼渣、浅盘渣、热闷渣、风淬渣、滚筒渣、嘉恒渣、精炼渣、铁水脱硫渣中的一种或几种的混合物。
7.权利要求1-6任一项所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述熔融温度为120-200℃；步骤S2中，所述搅拌条件下的温度为120-20
9.根据权利要求7所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述孔洞的直径为0.1-20 mm。
10.权利要求1-6任一项所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料在含硝态氮废水脱氮中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
3.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
4.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，所述硫电子供体材料为硫磺、硫铁矿、硫代硫酸钠中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，所述硫磺为固体硫磺或液体硫磺，或其任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的冶金固废基反硝化脱氮滤料，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱明新，侯浩言，唐刚，潘顺龙，孙轶民，陈斌，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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