微生物親和性水處理輕質載體的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明為一種微生物親和性水處理輕質載體的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業技術的飛速發展及人口城鎮化進程的加快，水污染問題已日益加劇，不僅影響人們的身心健康，更阻礙了社會的進一步發展，因此技術需要改進才能適應現在社會的需要。因此，廢水處理技術已成為世界關注的重點問題，在目前的技術中，而生物膜法是生物法廢水處理技術的重點。
[0003]生物膜法利用附著生長與某些固體表面的微生物(即生物膜)，通過固、液相物質交換，污染物被載體表面的微生物降解的方法。生物膜附著的固體介質被稱為載體或填料，其是生物膜工藝的核心部分，不僅為微生物提供生長場所，而且還影響著微生物的生長環境、生長狀態。到現在為止，生物膜技術已發展將近90年，從簡單實心的卵石、爐渣等載體發展到現在比表面積大、孔隙度高的人工合成載體。目前生物膜載體填料的研究已得到了廣泛研究及應用，可大體分為無機和有機兩大類，無機類生物膜載體有硅酸鹽類、碳酸鹽類、碳纖維、礦渣和活性炭等，具有機械強度大、耐酸堿、使用壽命長等特點，大部分孔隙度高、吸附能力強。有機類生物膜載體又分為人工合成高分子載體及天然可降解高分子載體兩種，人工合成高分子載體有聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯泡沫等，比表面積大、孔隙度高，但是生物親和性不好，且會造成二次污染，可降解高分子有殼聚糖、纖維素等，對微生物無毒害、生物親和性好，傳質性能好，但是已被分解。當前在生物膜工藝中廣泛應用的微生物載體在生物親和性、穩定性、力學性能、掛膜效果及再生處理等方面暴露出很多不足，制約了生物膜法水處理技術的發展。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于解決上述所存在的問題，提供一種能夠激發微生物酶代謝活性的微生物親和型水處理輕質載體的制備方法。
[0005]本發明制備方法如下步驟:
(1)配料:按質量份數取料，電氣石40?55、含水量低于5~8%的干污水污泥12?34、粉煤灰8?16，造孔劑8?15;將上述原料研磨、篩分至200?400目后混合，加入助熔劑7?12、粘合劑6?10，混合均勻。
[0006]上述含水量低于5%的干污水污泥取自城市生活污水廠三級處理工藝脫水污泥，其中無機物主要有Si02、Al2O3、Fe203、CaO和MgO，質量約占32%?48%，有機物約占35%?54%;氮磷鉀等約占2?6%;助熔劑選取鈉鹽;造孔劑采用200?400目玉米秸桿粉，粘合劑采用水玻璃；
(2)再加入水，其水的加入質量為上述混合物料質量的60?70%，攪拌2?3h至混合均勻，機械造粒制成直徑8?1mm球形或邊長10?15mm的橢球形顆粒；
(3)顆粒經自然干燥8?12h后在恒溫培養箱100°C保溫3?6h，移至烘干箱在105°C條件下烘干2?8h，直至含水率降為10~30%;
(4)再轉入馬弗爐，以8?12°C/min的升溫方式逐漸提高，由室溫升至200°C，保溫30min后升溫至400°C保溫30 min;再升溫至600°C保溫30 min;最后升溫至溫度650~750°C，保溫40?60min，自然冷卻至室溫得到新型微生物親和型水處理輕質載體。
[0007]本發明的優點是，采用的電氣石具體可采用褐色天然電氣石粉，干污水污泥采用城市生活污水處理廠離心脫水后的污泥，粉煤灰具體可選用電廠的一級粉煤灰，造孔劑具體可選用農業生產中的秸桿，助熔劑及粘合劑分別選用鈉鹽及水玻璃，均為分析純。
[0008]所使用的電氣石是制備載體的主要原料;電氣石是一種以硼為特征的環狀硅酸鹽礦物，屬于三方晶系，其化學通式是XYsZ6Si6O18(BO3)3W4,式中X=Na、Ca、K、空位，Y=Mg2+、Fe2+、皿112+^13+、卩63+、1113+、1^，2=厶1、卩63+、03+、1%，1=0!1』、0.由于其發射遠紅外線(4~1411111波長)、永久電極性、含有有效的微量礦物質等特性，電氣石可自發性調節水溶液的PH為弱堿性，也可以產生活性分子H3O+和H3O2-，活化水分子，從而增強微生物體內的酶活性，促進微生物新陳代謝，促進微生物生長與繁殖。
[0009]所使用的干污水污泥也是制備載體的主要原料;干污水污泥是取自城市生活污水處理工藝的脫水后污泥，其中有機物含量高，干燥后含水率下降到5~8%，其中無機物主要有Si02、Al203、Fe203、Ca0和MgO等，質量約占32%?48%，有機物約占35%?54%;氮磷鉀等占2~6%。污泥中的無機成分可以為載體提供基本骨架，有機成分可以增加比表面積、孔隙度及減輕載體重量。
[0010]所使用的粉煤灰是制備載體的主要原料;粉煤灰是電廠中從煤燃燒后煙氣中手機下來的細灰，主要的氧化物組成為Si02、Al203、Fe0、Fe203、Ca0、Ti02、S02，粉煤灰具有較強的吸附活性及很強的吸水性。粉煤灰的活性主要來自于活性(玻璃體)和活性(玻璃體)在一定堿性條件下水化作用，粉煤灰中少量的Mg0、Na20、K20等生成較多玻璃體，在水化反應中會促進堿硅反應，粉煤灰中SO3在燒制的過程中部分會以SO2的形式揮發出去，增加孔隙度。
[0011]所使用的造孔劑，采用200?400玉米秸桿粉，含有30%?35%的碳水化合物、2%?4%的蛋白質和0.5% — 1%的脂肪，是一種天然的高分子有機物質，不但可以減輕載體重量，增加載體的比表面積及孔隙度，而且會增強載體的生物親和性。
[0012]助所使用的助熔劑選用鈉鹽，降低燒制溫度，促進玻璃化作用。
[0013]所使用的粘合劑采用水玻璃，為分析純;其耐酸堿、耐高溫、粘結力強，可增強載體的物理性能。
[0014]本發明中，其成型過程包括干燥、恒溫及烘干三個階段，其中干燥是自然干燥，其目的是使顆粒干料的部分水蒸發，使各組分繼續水化反應，生成更多的膠凝質水化物，提高載體的早期強度。恒溫是在恒溫培養箱養護，其目的是使顆粒生料發生水化反應及水熱合成反應的主要階段，可以增強載體的機械強度。烘干是在干燥箱105°C的條件下烘干2?3h，這一階段的目的是使載體生料的自由水逐漸脫去，減少顆粒生料因為水的脫去而開裂的可會K。
[0015]因此，本發明具有比表面積大，孔隙率高，可以改善微生物的生長環境，提高載體的微生物親和性，能夠增強微生物體內細胞的酶代謝活性，從而提高污水處理效能。可應用于工業、農業及城市污水處理等方面;對于提高載體的掛膜效果和生物膜工藝的污水處理效率有著重要的意義。
【附圖說明】
[0016]圖1是物理性能較優的實施例3中制備的載體N2吸附-脫附等溫圖，測得02號載體的比表面積為3.863m2/g;
圖2是實施例3制備的載體作為填料用于的SBBR系統，模擬城市生活污水，圖2是SBBR的一個周期中COD、氨氮的去除率變化情況，COD去除率達到了 87.3%、氨氮去除率達到87.9%。
【具體實施方式】
[0017]本發明結合以下示例做進一步說明:
實施例1
一種微生物親和性水處理輕質載體，按照如下步驟制備:
(1)按照配方稱取各組分:按質量分數，電氣石40、含水量低于5~8%的干污水污泥12、粉煤灰8、200?400目的玉米秸桿粉8，將上述原料研磨至200?400目的細粉后混合，再加入鈉鹽
7、水玻璃6混合均勻制成混合物料；
(2)加入水的質量為混合物料質量的60?70%，攪拌2h，機械造粒制成直徑8?1mm的球形或邊長8?15mm的橢球形生料顆粒；
(3)顆粒生料先自然干燥8h，然后移至恒溫培養箱100°C條件下養護3h，載移至烘干箱105°C的條件下烘干2h，此時顆粒生料含水率為10~30%;
(4)將顆粒生料放在馬弗爐中，以8°C/min的升溫速度，從室溫升至200°C，保溫30min;然后升溫至400°C，保溫30 min;再升溫至600°C保溫30 min;最后升溫至溫度650°C，保溫40min，然后爐子自然冷卻至室溫。
[0018]制得的載體的各項性能為:顆粒的平均粒