[发明专利]焦粒生物膜载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及到一种焦粒生物膜载体及其制备方法。

技术背景

自生物滤池成功运行以来，生物膜法因降解能力强，接触时间短，占地面积小且投资成本低等优点近年得以快速发展应用。因活性污泥法处理废水工艺成熟，运行、维护成本低等优点仍然是国内水处理最常用的方法。但活性污泥法占地面积大、剩余污泥多、脱氮效果差、容易发生污泥膨胀和污泥流失等缺点，人们通过采用生物膜法提高了生化处理的性能。而生物膜法中作为微生物载体材料决定了反应器内废水处理效果和传质效率。因此，生物载体是生物膜法水处理工艺的核心。生物和生物载体之间的吸附、结合紧密程度不但与生物的特性有关，还与生物载体材料性能紧密相连。因此，生物载体的表面特性、空隙率、比表面积和材料对生物的吸附、载体的传质和水处理能力有重要影响。可用于生物载体的材料从无机材料（如陶瓷、碎石、矿渣、沸石、活性炭等）到有机高分子材料（工业塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯烯和各种树脂等）及合成的有机无机高分子材料等等，不仅考虑了载体的性能（机械强度、稳定性、生物抑制性、亲憎水性等）、比表面积、生物的相容性等，还考虑了材料的取材、成本价格、制作条件等因素。

目前国内市场了广泛使用的无机和有机微生物载体/填料，这些生物载体存在许多缺点，比如材料成本高、加工工艺复杂，部分还存在二次污染等环境问题。比如采用的无机陶瓷材料，普遍存在密度大，孔隙率低和比表面积小，反应器内流态化动力消耗大等缺点；大部分的高分子有机载体才来自于石化衍生产品，如聚丙烯、聚乙烯等其亲水性差，微生物挂膜、微生物量等较差，且部分材料在环境中光解，甚至对环境生物有一定的毒性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供了一种焦粒生物膜及其制备方法。利用焦化企业筛分后的低价值焦粒颗粒，经处理后与生物降解材料聚乙烯醇共混制备的一种新型微生物载体。该微生物载体即具生物量大、挂膜快、制作成本低优点外，同时也增加了焦粒的附加值。

为实现上述目的，本发明所设计的一种焦粒生物膜载体，该载体按照重量份比为：焦粒︰聚乙烯醇︰交联剂=100~500︰30~100︰0.1~0.8。

进一步地，该载体按照重量份比为：焦粒︰聚乙烯醇︰交联剂=200~400︰40~80︰0.3~0.8

再进一步地，该载体按照重量份比为：焦粒︰聚乙烯醇︰交联剂=240︰80︰0.6。

再进一步地，所述焦粒粒径大小为15~300目。

再进一步地，所述交联剂为戊二醛、甲醛或乙二醛。

本发明还提供了一种焦粒生物膜载体的制备方法，包括以下步骤：

1）按所述重量比称取焦粒，将焦粒加入密闭的炭化室内在CO₂气体保护下升温到650~750℃加热1~3h，取出炭化焦粒后冷却至室温，

2）将步骤1）所得炭化焦粒加入强酸溶液中，处理时间1~5h；

3）将步骤2）处理后的焦粒颗粒采用强碱溶液浸渍0.5~2h，洗至中性，再用自来水清洗1~2次，干燥1~2h制成焦粒基质；

4）按所述重量份比量取相对重量的聚乙烯醇溶液和交联剂溶液；

5）将聚乙烯醇溶液与交联剂溶液进行交联10~24h；

6）将步骤3）所得焦粒基质加入交联后的聚乙烯醇溶液中搅拌2~5h，使聚乙烯醇凝胶能均匀涂敷在焦粒基质上面；

7）将步骤6）所得焦粒基质/聚乙烯醇共混物质倒在光洁的玻璃平板上或者容易脱模的模具中，晾干或风干；

8）脱膜后，取出后在80~150℃条件下进行烘干干燥、冷却后，造粒或切割成型，即得到焦粒生物膜载体。

作为优选方案，所述步骤1）中，焦粒粒径大小为15~300目。

作为优选方案，所述步骤2）中，强酸溶液的质量浓度为10~50%温度为80~100℃，强酸溶液为硝酸溶液、盐酸溶液或者硫酸溶液。

作为优选方案，所述步骤3）中，强碱溶液的质量浓度为6.4~31.7%，干燥温度为90~110℃，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液。

作为优选方案，所述步骤4）中，聚乙烯醇溶液质量溶度为3~10%，交联剂溶液为质量浓度为0.5~1.5%为戊二醛溶液、甲醛溶液或乙二醛溶液。

本发明优点如下：

（1）利用改性焦粒的具有较大比表面积及优良吸附性能，能提高载体的对微生物和污染物的吸附能力及挂膜量，进而有利于适应高浓度有机废水的处理，并具有较高的耐冲击负荷能力；