[发明专利]微磁载体制备方法、微磁载体及其活性污泥固定化方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种微磁载体的制备方法、以该制备方法制备的微磁载体及以微磁载体为核心的活性污泥固定化方法。

背景技术

在污水生物处理工艺中，微生物是去除污染物的主体。其污染物去除过程是一个包括物理、化学、生命等过程的复杂体系，和微生物的多酶体系与有机物间的系列催化反应直接相关，因此微生物的运动、生长、微生物酶活性以及微生物细胞内的传递特性在很大程度上会影响污水处理效率。

每一次污水生物处理工艺的进步所带来的污水处理效果的提高，其原因几乎都可以归结为通过时间或空间上工艺参数的调整，为活性污泥中更多的具有不同代谢特性的微生物群落创造了各自更为适宜的生存环境，从而更大限度地提高了它们的活性和对污染物的分解代谢能力。

早期研究者发现弱磁场对活性污泥中微生物可以产生正的磁生物效应而有效提高了微生物活性，加快了污染物降解的生化反应速率，从而提高了系统的处理效率。但在以往的工艺中只是在活性污泥中投加单一的磁粉，其吸附性能较弱而不能高效地固定和催化微生物活性；特别是在长期的磁场作用下，这些磁粉会产生记忆性磁性，易于在活性污泥中发生团聚，而失去其原有的功效。

纳米级的磁性微粒具有对外加磁场的响应性，在外磁场作用下可以与液相基质分离，且撤去外加磁场后，磁性微粒不会产生磁记忆性，因而在活性污泥中不会发生团聚，可以重新分散在液相基液中，产生提高微生物活性的效应。若能以纳米级的磁性微粒为核心，制备出具有一定粒径及良好吸附性能的承载微生物的微磁载体，并以微磁载体为核心进行活性污泥固定化，将会在现有采用单一的磁粉技术基础上更有效催化微生物活性，进一步加快污染物降解的生化反应速率，进而提高系统的处理效率及效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统磁粉法污水处理技术的不足，提供一种微磁载体的制备方法、以该制备方法制备的微磁载体及以微磁载体为核心的活性污泥固定化方法，从而在污水生物处理过程中有效提高了活性污泥中微生物活性，加快了污染物降解的生化反应速率，进一步提高了污水处理系统的处理效率及效果。

本发明的原理是：本发明以纳米级的磁性Fe₃O₄微粒为核心，采用聚乙烯醇作为包敷材料，运用固定剂戊二醛及交联剂海藻酸钠制备出微磁载体颗粒。在微磁载体表面形成一种多孔的聚乙烯醇聚合物即聚乙烯醇载体，通过其表面的吸附与固定作用，会驱使活性污泥中微生物易于聚集在以磁颗粒为核心的载体表面及孔隙内；这样既可利用磁微粒的弱磁场效应激发微生物的代谢活性，并诱导酶的合成和提高酶活，又可利用聚乙烯醇载体高效地吸附固定活性污泥，从而可提高系统内的活性污泥性能和处理能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微磁载体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将粒径为90-110nm的磁性Fe₃O₄微粒按照10-50g/L的质量体积比投加到质量浓度为8％-20％的聚乙烯醇溶液中，经超声振荡使其均匀分布；

(2)在85℃-95℃的溶液温度下，以500-1500r/min的转速，搅拌30-50min；

(3)依次加入体积比为1％-2％的质量浓度为25％的戊二醛溶液、体积比为1.5％的分析纯浓盐酸、体积比为0.5％-2％的质量浓度为2％的海藻酸钠溶液，继续以步骤(2)的转速搅拌，反应0.5h-1.5h，同时使溶液温度降至45℃-55℃；

(4)将步骤(3)的溶液经滤网过滤，并将截留的粒径≥50μm的微磁载体，依次用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗，最终在45℃条件下干燥24h，即得到以磁性Fe₃O₄微粒为核心表面包敷多孔的聚乙烯醇层的粒径为50-250μm的颗粒状微磁载体。

所述丙酮为分析纯丙酮、乙醇的质量浓度为70％，丙酮、乙醇和蒸馏水清洗的时间分别为15-25min。

根据所述的微磁载体的制备方法制得的微磁载体。

一种以微磁载体为核心的活性污泥固定化方法，其特征在于采用序批式反应器工艺：

(1)进水、反应器及接种介质：进水水质的BOD₅/COD大于0.3，反应器的直径高度比为1∶5～1∶10，接种介质采用如权利要求2所述的微磁载体的制备方法制得的微磁载体及常规污水二级生物处理活性污泥，接种后的活性污泥浓度为2-4g/L(干活性污泥质量/反应器有效容积)，微磁载体与活性污泥的质量比为1∶1～1∶3；