[发明专利]一种蜂窝状微生物载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物固定载体，具体为一种蜂窝状微生物载体及其制备方法。

背景技术

固定微生物技术是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或微生物定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用。目前，在废气或废水处理的生物反应器和生物反应池中利用载体以固定微生物，有利于提高生物反应器内微生物（尤其是特殊功能的微生物）的浓度，有利于微生物抵抗不利环境的影响，有利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间，提高生物法处理废水或废气的效率。当前固定微生物通常采用的载体有焦炭、砂砾、瓷环、塑料填料等，但是这些载体存在机械强度低，容易解体，使用寿命短，只能在表面形成生物膜，生物量相对较少，材料成本高昂，而且微生物生长环境相对单一。这些问题导致了固定微生物技术未能广泛应用于实际废水的处理。因此开发一种经济、高效、耐用的新型固定化载体对固定微生物废水处理技术的推广应用具有非常积极的意义。

随着世界工业生产的发展，城市人口的增加，城市工业废水与生活污水的排放量日益增多，污泥是污水处理后的产物，其产量巨大并逐年增加，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态，它是介于液体和固体之间的浓稠物，很难通过沉降进行固液分离，由于污泥含有重金属及病原菌等有害物质，如果处置不当，会污染土壤和地下水，也可能污染河流、湖泊及海洋等地表水体，其中的重金属和有毒有机物容易通过生态系统中的食物链迁移富集，对生态环境和人体健康具有长期潜在的危害性，因此污泥污染问题已经成为全世界环境保护领域广泛关注的焦点。

目前，污泥主要资源化利用途径有燃烧发电、生产建筑建材、制备活性炭、土地利用及污泥堆肥技术等，污水污泥焚烧灰还可以作为植栽土壤和土壤改良试剂。 

发明内容

本发明提供了一种蜂窝状微生物载体及其制备方法，以解决污泥对环境存在的危害和污染，实现污泥的资源化利用，同时降低微生物载体的成本。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种蜂窝状微生物载体，由下列质量百分比的原料组成：污泥30%~60%，含碳物质20%~40%，胶粘剂2%~20%，添加剂1%~10%。

制备所述的蜂窝状微生物载体的方法，包括以下步骤：（1）将污泥和含碳物质干燥、研磨，粒度以100%通过100目筛为准；（2）将污泥、含碳物质、胶粘剂、添加剂按上述质量百分比混合，所述混合物中四种物质的质量百分比总和为100%；（3）将步骤（2）得到的混合物在捏合机中充分搅拌、捏合，然后将捏合好的塑性泥料用蜂窝钢模具在挤出机上用l0~15Mpa的压力成型，制成表面光滑、蜂窝孔道结构完整的柱形或条形蜂窝坯体，然后在110~130℃条件下干燥20~24小时；（4）将得到的干燥蜂窝坯体在无氧或缺氧条件下炭化，炭化温度为300~400℃，炭化时间为1~3小时，制得炭化蜂窝体；（5）将得到的炭化蜂窝体采用水蒸气或CO₂活化，活化温度为700~1000℃，活化时间为2~4小时，制得本发明所述的蜂窝状微生物载体。上述步骤中，所述捏合机、挤出机、蜂窝钢模具均为公知结构。

所述的污泥为生活污水污泥、工业废水污泥或给水污泥中的任意一种或是几种以任意比例混合的混合物。

所述的含碳物质是秸秆、木屑或废纸中的任意一种或是几种以任意比例混合的混合物。

所述的胶粘剂是煤焦油、环氧树脂、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或酚醛树脂中的任意一种或是几种以任意比例混合的混合物。

所述的添加剂是碳酸钙、羟基磷灰石或乙二胺四乙酸二钠中的任意一种或是几种以任意比例混合的混合物。

上述原料中，污泥和含碳物质主要是提供碳元素，在缺氧情况下煅烧、活化之后形成具有吸附作用的活性炭，胶粘剂的作用主要是增加载体的强度，提高使用寿命，添加剂主要是对载体进行改性，应用于不同废气或废水处理。

本发明能将污泥转化为蜂窝状微生物载体，不仅能解决污泥的环境污染问题，实现污泥的资源化，同时利用了秸秆、木屑和废纸等一些含碳物质的废弃物，充分体现了废物资源化和清洁生产的环保理念，而且降低了微生物载体的生产成本，变废为宝。此外，本发明得到的蜂窝状微生物载体同时具有微孔、中孔、大孔或超大孔，可以在内部和表面固定各种不同的微生物菌群，在载体中形成稳定的多样化环境，载体中大量微孔的存在还可以吸附有害组分，提高净化效率。