[发明专利]一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一中改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：S1：配置固含量为1％～15％的硫铁矿粉浆液，所述硫铁矿粉的粒径＜10μm；S2：将膨胀珍珠岩颗粒置于表压为﹣0.1～﹣0.05Mpa的负压容器中，向所述负压容器中注入所述硫铁矿粉浆液；所述膨胀珍珠岩颗粒的粒径为0.5～4mm，且所述膨胀珍珠岩颗粒表面孔径大于所述硫铁矿粉的粒径；S3：向所述负压容器中加入水，静置5～120min，收集下沉颗粒，所述下沉颗粒为所述改性膨胀珍珠岩颗粒。本发明提供了一种改性膨胀珍珠岩颗粒载体、制备这种载体的方法及其在特定反应器中的污水处理应用，污水处理效果好，可实施性强，值得推广。

技术领域

本发明涉及膨胀珍珠岩颗粒制备领域以及污水处理领域，具体是一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

随着环境容量以及水环境问题的日益突出，对环境保护的要求不断提高。现有污水处理厂均面临着将出水水质从一级B标准提升至一级A标准甚至更高标准的要求。目前常用的污水生物处理方法分为两类：(1)一类为活性污泥方法，特点是处理污水的微生物在生物反应器中处于悬浮状态；(2)第二类为污水处理微生物附着生长法，微生物附着于某种形式的载体表面固定化生长。上述两类污水生物处理方法从发明至今已有超过一百年的历史，经过一系列的改进和完善给人类的用水带来了极大的保障，但目前两类方法受技术本身的限制发展已陷入瓶颈。活性污泥法受限制因素包括：(1)受限于悬浮生长特性，微生物多样性不完善，影响深度处理效果；(2)受限于污水处理工艺过程参数，部分关键微生物的生长周期受限；(3)受限于进水的水质变化，微生物生长营养要素供给波动，影响生物活性及实际处理效果。而污水处理微生物附着生长法则的受限制因素包括颗粒回收循环利用能耗、载体对于电子供体的负载效果以及颗粒在污水处理中的应用装置。

如公开号为CN 110627226 A公开的一种无机复合粉末载体及其在城镇污水处理强化生物脱氮中的应用中使用的复合粉末载体，利用膨胀珍珠岩颗粒较大的表面能并采用湿式滤过性搅拌的方式，将纳米级无机替代碳源紧密吸附在硅藻土、凹凸棒土、珍珠岩或沸石膨胀珍珠岩颗粒上。

该种膨胀珍珠岩颗粒制备简易且负载效果较好，但仍有以下缺陷：首先，载体与替代碳源之间粒径差较小，载体当量粒径为10微米级，而所述替代碳源粉体当量粒径为纳米级，导致替代碳源粉体的吸附效果不够紧密，后期使用时极易脱附；其次，采用湿性过滤搅拌的方式，替代碳源粉体于载体之上分布不均，而且单位质量膨胀珍珠岩颗粒负载量少，对于后续微生物附着生长不利以及微生物菌落(包括反硝化菌、聚磷菌等)的形成不利，也会导致后续负载硫铁矿粉的膨胀珍珠岩颗粒投加量大、投加频率高、成本损耗高；最后，在载体污水处理应用的方面，对比文件所述有机复合粉末载体投入污水处理生化池后进行搅拌，一方面，混合机械搅拌无法分离老化污泥颗粒与新鲜的污泥颗粒，另一方面，机械搅拌不适用于粒径较大的载体，易造成粒径较大的载体结构破碎。

为解决上述问题，本发明利用真空负载法将硫铁矿粉负载在膨胀珍珠岩颗粒上，所述膨胀珍珠岩是珍珠岩焙烧后的制成品，具有低容重、孔隙率高、化学性能稳定以及无生物毒性等特征。膨胀珍珠岩作为填料应用于污水处理，具有高度多孔结构，粒度分布均匀，可为微生物的生长提供附着点。然而，膨胀珍珠岩存在机械强度低，易破碎，挂膜周期长等问题。

与此同时，本发明利用到的污水处理反应装置为公开号CN113860487A公开的，一种名为好氧颗粒污泥培养装置的污水处理装置，利用活性污泥法和微生物附着生长法构建复合生物反应器，复合生物反应器中包括悬浮生长的微生物和生物载体，以使复合生物反应器中形成“双泥”(即活性污泥和含生物载体的污泥)共生的微生物系统，以增加生物处理单元的微生物生长量，提高污水处理过程中的脱氮除磷效率。

发明内容

本发明提供一种改性膨胀珍珠岩颗粒及其制备方法和应用，旨在解决现有技术中载体负载效果不佳，污水处理过程中微生物富集环境差、污水处理效率低、能耗大等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种改性膨胀珍珠岩颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：