[发明专利]一种用于水处理的轻质生物载体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种用于水处理的轻质生物载体及其制备方法和应用。

背景技术

曝气生物滤池是一种生物膜法污水处理工艺，该工艺主要采用颗粒填料作为生物膜附着的载体，通过附着在载体上的生物膜及胞外聚合物的吸附截留作用、微生物氧化分解作用实现去除水中污染物。曝气生物滤池微生物浓度高，集生物氧化和截留悬浮固体一体，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好等优点。

曝气生物滤池所用填料，根据其采用原料的不同，可分为无机填料、有机高分子填料，常用的无机填料有：砾石、陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐、沸石等。有机高分子填料有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯PE、各类树脂，塑料（包括各种泡沫材料），纤维。有机高分子材料由于价格较贵、挂膜性能不佳等原因，在曝气生物滤池中应用较少。而无机填料由于价格便宜、孔隙率高、比表面积大、机械强度较好等原因，近年来在曝气生物滤池中得到广泛应用。特别是陶粒，由于其价廉易得、挂膜性能良好，逐渐成为曝气生物滤池应用最为普遍的滤料。

但是目前在曝气生物滤池中应用以及市面上所出售的陶粒填料密度较大，一般为1.5-2.5g/cm³，运行过程中填料易沉积在反应池的底部，随着曝气生物滤池运行时间的延长，由于滤料的机械截留、接触及生物凝聚作用，使无机胶体颗粒不断地截留在填料的孔隙中间，同时，曝气生物滤池的填料之间的间隙由于生物膜不断地生长和它对脱落生物膜的截留作用会不断地变小，水头损失在不断增加。填料的堵塞，会导致过水量的减少，产生沟流，使出现出水短路，严重影响处理效果。同时膜的厚度超过这一范围时，氧的传递速率减小，影响微生物的繁殖，这也将对处理效果产生巨大的影响力。另一方面填料层堵塞后，必须进行反冲洗，利用水或气的压力将堵塞板结的填料冲开，利用水力剪切将老化的生物膜和堵塞在填料空隙间的物质反冲出去冲洗过程中，由于现有的陶粒密度大，反冲洗的压力损失很大，造成了相当大的能耗。与此同时，反冲洗过程中由于要满足压力水头，所以水的剪切力很大，很容易造成冲洗过度，导致有益生物膜脱落，所以反冲洗后一般还存在着出水水质下降的现象。因此，研制出密度较小的轻质生物陶粒成为提高曝气生物滤池处理效果的关键。

而轻质生物载体的研制，主要在于原材料的选择和内部空隙率的控制。现有的轻质生物陶粒在烧烧制时，多采用化学类造孔剂，价格较贵，造孔效果不佳。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于水处理的轻质生物载体及其制备方法和应用，所述轻质生物载体主要由粘土、淤泥、珍珠岩、造孔剂为原料，经高温烧结而成。造孔剂采用废弃生物质材料，价廉易得，且所制得的轻质生物载体具有密度与水接近、表面均匀布满尖角状突起、比表面积大、孔隙率高、强度高、稳定性好、易于微生物附着及挂膜等优点，旨在解决现有采用化学类造孔剂作为造孔剂，不仅价格较贵，而且造孔效果不佳的问题。

本发明的技术方案如下：

一种用于水处理的轻质生物载体，其中，所述轻质生物载体的制备原料，按照重量百分比计，包括以下组分：

粘土40%～50%，淤泥20%～30%，珍珠岩20%～30%，生物质造孔剂5%～15%，化学造孔剂1%～2%。

所述的用于水处理的轻质生物载体，其中，所述生物质造孔剂为稻壳、花生壳、木屑中的一种或几种。

所述的用于水处理的轻质生物载体，其中，所述化学造孔剂可以为MgCO₃。

一种用于水处理的轻质生物载体的制备方法，其中，所述用于水处理的轻质生物载体的制备方法包括以下步骤：

原料干燥：将粘土、淤泥、珍珠岩在太阳下晒干或自然晾干，造孔剂烘干或在太阳下晒干；

混料配比：将原料按粘土40%～50%，淤泥20%～30%，珍珠岩20%～30%，生物质造孔剂5%～15%，化学造孔剂1%～2%的比例混合均匀；

研磨过筛：将配料后的原料送入球磨机研磨成粉料，并过200目筛；

造粒成型：向粉料中加水搅拌均匀，加水量为粉料重量的15%～20%；投入到造粒机中进行造粒；

粒料干燥：将造好的粒料置于阳光下或自然状态下晾干；

预热烧结：将干燥好的粒料投入到回转窑中，烧胀陶化；

出窑后自然冷却。

所述的用于水处理的轻质生物载体的制备方法，其中，所述粒料的形状为球形颗粒状，粒径为3～8mm。