[发明专利]一种改性生物膜载体及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物膜载体技术领域，具体涉及一种改性生物膜载体及其制备方法和应用。本发明提供了一种改性生物载体的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维依次进行第一保温和第二保温，得到所述改性生物膜载体；所述第一保温的温度为150～250℃；所述第二保温的温度为250～650℃。本发明提供的制备方法，第一保温阶段处理可将碳纤维表面的树脂浆分解，避免使用大量有机溶剂浸泡洗涤除浆，更有利于扩大生产；第二保温阶段处理促进碳纤维氧化和烧失，实现碳纤维改性。实验效果表明，本发明提供的改性生物膜载体长时间运行后好氧单元单位质量碳纤维生物量可达10～12g/g，缺氧单元单位质量碳纤维生物量达3～5g/g。

技术领域

本发明属于生物膜载体技术领域，具体涉及一种改性生物膜载体及其制备方法和应用。

背景技术

生物膜法是污水处理的主要方法之一，生物膜法对污水水质、水量变化有较强的适应性，产生污泥少，无污泥膨胀问题，尤其对低浓度的污水具有较好的处理效果，已广泛应用于处理城市污水和工业废水中。生物膜是生物膜法处理的基础。而生物膜的产生和生长离不开载体材料的使用。水处理生物膜载体即应用于城市污水和工业废水的二级生物处理中生物膜法的生物细胞及酶固定过程中所需要的介质，处于生化阶段的生物反应器或生化池内，即业内常说的生物填料；生物膜载体在生物膜法工艺中具有核心关键作用。

早在20世纪90年代，日本学者已开始开展碳纤维作为生物膜载体净化自然水体的研究，但当时碳纤维价格昂贵、使用成本过高，限制了其应用的发展。随着碳纤维国产化程度提升，碳纤维价格有所下降，国产碳纤维价格仅为进口产品的1/2。国内越来越多学者开展碳纤维生物膜载体在水处理中的研究工作，尤其是将碳纤维材料进行改性，获得更好的生物相容性。

现有对碳纤维材料进行改性的技术主要有电化学改性、湿法改性(包括酸性氧化、碱性氧化)、阳离子负载以及化学接枝等改性技术，这些改性技术都要先用乙醇或丙酮浸泡碳纤维产品，洗去纤维表面的树脂浆，干燥后再进行改性，在改性过程中会产生大量有机溶剂，既增加改性成本又容易产生污染，不利于产业化推广，限制了改性碳纤维在生物膜载体领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性生物膜载体，对污水中的COD和氨氮具有良好去除效果；本发明还提供了一种改性生物膜载体的制备方法，成本低廉，简单易行，不产生二次污染；本发明还提供了一种改性生物膜载体的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种改性生物载体的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维依次进行第一保温和第二保温，得到改性生物膜载体；

所述第一保温的温度为150～250℃；所述第二保温的温度为250～650℃。

优选的，所述碳纤维包括聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维和木质素纤维基碳纤维中的一种或多种。

优选的，所述第一保温的时间为5～15min。

优选的，所述第二保温的时间为30～180min。

优选的，所述第一保温和第二保温的气氛为含氧气氛。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性生物膜载体。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性生物膜载体在水处理领域的应用。

优选的，所述应用的方式优选为将所述改性生物膜载体应用于水处理工艺的缺氧单元和/或好氧单元。

优选的，所述缺氧单元和好氧单元中，所述改性生物膜载体的填充密度独立地为100～1000g/m³。

优选的，所述缺氧单元和好氧单元中的水流方式为上向流进出水方式。