CN100398438C - 活性鬃毛炭的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活性鬃毛炭的制备工艺及其在生物接触氧化中的应用。制备工艺包括脱脂、炭化、活化和粉碎筛分四个步骤。应用时将鬃毛炭颗粒填料填入鬃毛炭生物滤池，微生物经过接种、培养、驯化后，能够在鬃毛炭表面迅速形成生物膜，净化污水过程中产生的衰老的生物膜在生物膜与污水产生的水流剪切力作用下会自然脱落。其具有以下优点：(1)鬃毛炭作为新型接触氧化池填料，比表面积大、质量轻、易挂膜、环保。(2)原材料价格低廉，容易获取，制作简单，具有较高的经济和环境效益。(3)鬃毛炭既可以做生物填料，也可以做水处理的吸附剂(如吸附酚、汞等污染物)。(4)活性鬃毛炭在生物接触氧化中的应用装置处理效果好、操作简单、耗能少。

Description

活性鬃毛炭的制备工艺
技术领域
本发明涉及污水净化中生物膜填料的制备工艺及其应用，具体地说是一种活性鬃毛炭的制备工艺及其在生物接触氧化中的应用。
背景技术
我们知道，在屠宰场、制鬃厂、制刷厂、毛纺厂的生产过程中产生大量废弃鬃毛，绝大部分厂家采用的处理方法是倾倒、堆积，由于鬃毛在自然界中很难降解，大量鬃毛堆积在田地里污染土壤和空气，造成了严重的环境污染和资源浪费。
将废弃的鬃毛炭化后，其外部为微孔，内部为纤维结构，具有比表面积大、质量轻、环保的特点。开发鬃毛炭制备工艺及其利用装置，不仅变废为宝，而且将有助于污水治理工艺的发展，可带来显著的环境和经济效益。
生物接触氧化池中的填料是微生物生存的载体，其特性对接触氧化池中的生物量、氧的利用率和污水与生物的接触情况等起着重要的作用，因此填料是影响生物接触氧化池处理效果的重要因素。填料主要考虑的是比表面积大、孔隙率高、价格低、对生物无毒害的材料。
目前还没有对鬃毛进行加工作为填料的报道，也没有相关鬃毛炭制备工艺的报道。
发明内容
本发明提供一种工艺简单、制作方便、比表面积大、孔隙率高、价格低、对生物无毒害的活性鬃毛炭的制备工艺及其在生物接触氧化中的应用。
本发明是采用下述技术方案实现的：
一种活性鬃毛炭的制备工艺，包括脱脂、炭化、活化和粉碎筛分四个步骤，具体如下：
(1)脱脂：将收集来的鬃毛用浓度为3％--5％的NaOH溶液浸泡20--30分钟，之后用清水洗涤至中性，在100-120℃下烘干或者自然晾干；
(2)炭化：将脱脂后的鬃毛在隔绝空气的条件下加热干馏，在炭化炉中逐步升温至320-350℃，恒温持续4-6小时，冷却至室温，炭化结束；
(3)活化：在350-450℃下通入水蒸气2-3小时；
(4)粉碎筛分：将炭化后的大块鬃毛炭粉碎、过筛至所需的粒径，得到黑褐色颗粒。
活性鬃毛炭在生物接触氧化中的应用：
A、将制备好的活性鬃毛炭颗粒填料填入鬃毛炭生物接触氧化池；
B、污水从进水管流入经配水管进入鬃毛炭生物接触氧化池，空气通过曝气装置进入氧化池；污水通过氧化池时，填料截流了污水中的悬浮物，同时把胶体和溶解性物质吸附在自己表面，有机物使微生物很快的繁殖起来，逐渐在鬃毛炭表面形成了生物膜；
C、生物膜形成之后，栖息在生物膜上的微生物即摄取污水中的有机污染物作为营养，对污水中的有机物进行氧化、降解作用，因而污水通过生物接触氧化池后得到净化，最后经过三维膜滤网的过滤作用后从出水管排出；
D、净化污水的过程中产生的衰老的生物膜在生物膜与污水产生的水流剪切力的作用下自然脱落。
本发明的主要优点如下：
(1)鬃毛炭作为新型接触氧化池填料，减少大量难降解废弃鬃毛的污染，制成的填料具有比表面积大、质量轻、环保、易形成生物膜的特点，起到很好的氧化、降解有机物作用。
(2)原材料价格低廉，容易获取，且制作简单，具有较高的经济和环境效益。
(3)鬃毛炭既可以做生物填料，也可以做水处理的吸附剂(如吸附酚、汞等污染物)。
(4)活性鬃毛炭在生物接触氧化中应用是生物接触氧化池，该装置处理效果好、操作简单、耗能少。
附图说明
图1为活性鬃毛炭的制备工艺流程图；
图2为活性鬃毛炭在生物接触氧化中应用的生物接触氧化池结构示意图；
图3为三维膜滤网部分放大示意图。
其中1.池体，2.进水管，3.出水管，4.配水管，5.曝气装置，6.格栅支架，7.排泥口(反冲洗进水口)，8.三维膜滤网，9.反冲洗出水口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，活性鬃毛炭的制备工艺：
实施例1：(1)脱脂：将收集来的鬃毛用浓度为3％的NaOH溶液浸泡30分钟，之后用清水洗涤至中性，在100℃下烘干或者自然晾干；
(2)炭化：将脱脂后的鬃毛在隔绝空气的条件下加热干馏，在炭化炉中逐步升温至320℃，恒温持续6小时，冷却至室温，炭化结束；
(3)活化：在350℃下通入水蒸气3小时；
(4)粉碎筛分：用粉碎机将炭化后的大块鬃毛炭粉碎、过筛至所需的粒径，得到黑褐色颗粒。
实施例2：(1)脱脂：将收集来的鬃毛用浓度为5％的NaOH溶液浸泡20分钟，之后用清水自来水洗涤至中性，在120℃下烘干或者自然晾干；
(2)炭化：将脱脂后的鬃毛在隔绝空气的条件下加热干馏，在炭化炉中逐步升温至350℃，恒温持续4小时，冷却至室温，炭化结；
(3)活化：在450℃下通入水蒸气2小时；
(4)粉碎筛分：用粉碎机将炭化后的大块鬃毛炭粉碎、过筛至所需的粒径，得到黑褐色颗粒。
实施例3：(1)脱脂：将收集来的鬃毛用浓度为4％的NaOH溶液浸泡25分钟，之后用清水自来水洗涤至中性，在110℃下烘干或者自然晾干；
(2)炭化：将脱脂后的鬃毛在隔绝空气的条件下加热干馏，在炭化炉中逐步升温至335℃，恒温持续5小时，冷却至室温，炭化结束；
(3)活化：在400℃下通入水蒸气2.5小时；
(4)粉碎筛分：用粉碎机将炭化后的大块鬃毛炭粉碎、过筛至所需的粒径，得到黑褐色颗粒。
活性鬃毛炭在生物接触氧化中应用：如图2、图3所示，鬃毛炭生物接触氧化池池体1中的格栅支架6上填充鬃毛炭颗粒，提供充足的溶解氧及适宜水温、pH值，再投加营养液，进行挂膜。污水经进水管2通过配水管4进入鬃毛炭生物接触氧化池池体1内。曝气装置5在配水管之上，曝气装置采用阻力小耗能少的穿孔管布气，其上设有多个出气口，空气经曝气装置5进入鬃毛炭生物接触氧化池池体1。污水通过氧化池时，填料截流了污水中的悬浮物，同时把胶体和溶解性物质吸附在自己表面，其中的有机物使微生物很快的繁殖起来，逐渐形成了生物膜。鬃毛炭生物接触氧化池池体1中的生物膜由于曝气作用处于流体状态，污水中的污染物依靠曝气的充氧和搅拌作用跟鬃毛炭上生长的生物膜充分接触，对污水中污染物实现高效的降解。栖息在生物膜上的微生物即摄取污水的有机污染物作为营养，对污水中的有机物进行氧化、降解作用，因而污水再通过生物接触氧化池时能得到净化。处理后的水经过鬃毛炭生物接触氧化池池体1的三维膜滤网8的过滤作用后，由出水管3流出。三维膜滤网8的过滤材料选用三维滤布，三维滤布是一种新型的净化材料，有过滤效率高，不易堵塞的优点。三维膜滤网8是在无盖的圆柱形框架的底上固定上此种三维膜滤布构成的，之后将其倒置，固定在鬃毛炭生物接触氧化池在出水口之下。用其代替传统装置中的溢流堰，使整个装置结构紧凑，节省空间；出水效果好，从而更加有效地解决了生物接触氧化池的出水混浊的问题。
为解决氧化池内易堵塞的问题，本装置提供两种方法：在鬃毛炭生物接触氧化池1的最下部设有一个排泥口7，使老化脱落的生物膜顺利的排离鬃毛炭生物接触氧化池1；排泥口7的另外一个作用作为反冲洗装置的进水口，与反冲洗出水口9组成一套反冲洗系统。设计为水冲，水通过排泥口7进入池体1，冲走老化生物膜和悬浮物，通过反冲出水口9排出；恢复鬃毛炭生物膜的处理能力。

Claims (1)

1.一种活性鬃毛炭的制备工艺，其特征在于，包括脱脂、炭化、活化和粉碎筛分四个步骤，具体如下：
(1)脱脂：将收集来的鬃毛用浓度为3％--5％的NaOH溶液浸泡20--30分钟，之后用清水洗涤至中性，在100-120℃下烘干或者自然晾干；
(2)炭化：将脱脂后的鬃毛在隔绝空气的条件下加热干馏，在炭化炉中逐步升温至320-350℃，恒温持续4-6小时，冷却至室温，炭化结束；
(3)活化：在350-450℃下通入水蒸气2-3小时；
(4)粉碎筛分：用粉碎机将炭化后的大块鬃毛炭粉碎、过筛至所需的粒径，得到黑褐色颗粒。
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