CN102531157A - 一种曝气生物滤池填料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曝气生物滤池填料及其制备方法，其中曝气生物滤池填料的原料按质量百分比构成为：骨料75-85％，铁氧化物5-30％，造孔剂10-20％，上述原料经粉碎和煅烧后得到曝气生物滤池填料。本发明曝气生物滤池填料具有孔隙率高、比表面积大、强度高、耐水性能强、吸水率高等优点，而且相对于市售陶粒和颗粒沸石，本发明多孔陶粒具有对磷的高吸附性能，而且当其吸附饱和后通过二次煅烧，可以重复利用，不会对环境造成污染。
Description
一、技术领域
本发明涉及农副产品废弃物的回收再利用，具体地说是一种曝气生物滤池填料及其制备方法。
二、背景技术
近几十年来，随着现代工业和城市建设的发展，我国城市的环境污染问题特别是水污染问题特别严重，同时水资源问题也日趋紧张。我国是一个人均水资源匮乏的国家，仅为世界人均值的1/4，而且时空分布不均，开发利用难度大，许多地区和城市严重缺水。于此同时，全国年排污量约为350亿立方米，但城市污水集中处理率仅为7％，80％的污水未经有效处理就排入江河湖海，使我国水污染情况日益严重，并进一步加剧了水资源的短缺。
曝气生物滤池，是20世纪80年代末90年代初再普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，最初用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。该技术不仅可用于水体富营养化处理，而且可广泛地被用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造和造纸等高浓度废水中，同时也可进行中水处理。随着研究的深入，曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS/CODBOD5/硝化、脱氮的作用，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池，再保证处理效果的前提下使处理工艺简化。
生物滤料作为曝气生物滤池的核心组成部分，影响着该工艺的处理效果和运行控制，故选择合适的滤料对曝气生物滤池工艺的推广和应用意义重大，目前国内外曝气生物滤池填料存在一些共同的缺点，如孔隙率小，表面结铀，烧制填料温度过高，强度差，易破碎等缺点，限制了曝气生物滤池在我国污水处理中的应用，因此开发一种好的滤料势在必行。
三、发明内容
本发明旨在提供一种曝气生物滤池填料及其制备方法，所要解决的技术问题是提供一种孔隙率大、强度高、比表面积大的曝气生物滤池填料。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明曝气生物滤池填料，其特征在于其原料按质量百分比构成为：
骨料75-85％，铁氧化物5-30％，造孔剂10-20％；
所述骨料为凹凸棒石粘土、高岭土、蒙脱石、硅藻土中的一种或几种，若为几种混合时，比例任意；
所述铁氧化物是含铁的质量百分比不小于30％的铁氧化物；
所述造孔剂为锯末、秸秆、树叶中的一种或几种，若为多种时比例任意。
本发明曝气生物滤池填料的制备方法，包括粉碎和煅烧过程，其特征在于：
所述粉碎是将骨料、铁氧化物和造孔剂分别过200目筛后混合得到混合料；
所述煅烧是向混合料中加水后造粒成型，加水量为混合料质量的30-50％，控制颗粒粒径为5-8mm，自然晾干后在空气中于500-900℃煅烧1-3小时。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明使用的骨料选自任何一种不向水体释放有毒有害物等特性的廉价矿物其原料来源广、价格低廉。
2、本发明使用的造孔剂都是将农产品的废弃物和残渣资源化、降低了污染、使固体废弃物资源化。
3、本发明曝气生物滤池填料的煅烧温度低，能够达到节能环保。
4、本发明曝气生物滤池填料的孔隙率达到70-98％，强度高、比表面积(BET Surface Area)达到61-100m2/g、耐水性能好，而且相对于市售陶粒和颗粒沸石，本发明曝气生物滤池填料具有对磷的高吸附性能，而且当其吸附饱和后通过二次煅烧，可以重复利用，不会对环境造成污染。
四、附图说明
图1为本发明曝气生物滤池填料的SEM照片。其中图a、图b是填料外表面的SEM照片，图c、图d是陶粒内表面的SEM照片。从图1可以看出，曝气生物滤池填料的孔状结构在三维方向贯通，且气孔分布比较均匀。大量较大气孔的存在，使得制备的曝气生物滤池填料具有较大的比表面积和很好的吸附性能。且曝气生物滤池填料表面无毒，适合微生物生长。
图2为本发明曝气生物滤池填料的挂膜(负载微生物)后的SEM照片。其中图a、图b、是填料外表面负载微生物的SEM照片，图c、图d是填料内表面负载微生物的SEM照片。从图2可以看出，曝气生物滤池填料的内外表面孔洞中都负载了大量微生物(生物膜)，包括丝状菌、杆菌、球型菌、菌胶团。说明曝气生物滤池填料具有粗糙的表面、较大的孔隙率、比表面积大、表面无毒性非常适合微生物繁殖。
五、具体实施方式
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例中曝气生物滤池填料的原料按质量百分比构成为：
凹凸棒石粘土78％，秸秆12％，针铁矿10％(含铁量30％)；
所述骨料为凹凸棒石粘土、高岭土、蒙脱石、硅藻土中的一种或几种的混合物；
所述铁氧化物是含铁的质量百分比不小于30％的铁氧化物物质；
所述造孔剂为锯末、秸秆、树叶中的一种或几种。
本实施例曝气生物滤池填料的制备方法如下：
将凹凸棒石粘土、秸秆和针铁矿分别过200目筛后混合得到混合料；
向混合料中加混合料质量30％的水后造粒成型，控制颗粒粒径为5-6mm，自然晾干后在空气中于800℃煅烧2小时即得曝气生物滤池填料。
将本实施例制备的曝气生物滤池填料作为曝气生物滤池中微生物的载体：
试验中所用接种污泥取自城市污水处理厂氧化沟中的污泥，首先将曝气生物滤池填料放入装有活性污泥的桶内浸泡3天，期间每日按C∶N∶P＝100∶5∶1投加营养物质。然后将浸泡的曝气生物滤池填料加入到反应器内进行闷曝接种微生物，用流量计控制曝气量2L/h-5L/h，2天后改为小流量进水，保持气水比在3∶1～10∶1之间，曝气生物滤池连续运行7天左右发现反应器底部范围内出现黄色或黄褐色的生物膜。由显微镜观察可发现蓝藻、草履虫、钟虫和大量的丝状菌等微生物。由于所选填料表面非常粗糙、比表面积大、孔隙率高、具有很多肉眼可见的小孔，为内部的贯通气孔提供了通道，因此吸附能力很强。第3天COD去除率迅速降低，然后又呈升高的趋势变化，说明生物膜己经开始生长，发生了生物降解作用。经过10天左右的时间，出水COD已比较稳定，去除率达到80％以上，说明异养微生物的生长繁殖速度很快。
曝气生物滤池自2011年5月下旬启动，经过7天的启动挂膜后进入正常运行阶段，连续运行5个月左右的时间，对主要污染物COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TP(磷)及SS(悬浮物)进行了连续监测。
在本试验中，气水比在2∶1-7∶1、水力负荷在0.3-0.8m3/(m2.h)的条件下。进水COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(总氮)、TP(磷)、SS分别为30-70mg/L、5-30mg/L、4-40mg/L、10-50mg/L时，5-60mg/L凹凸棒石粘土多孔陶粒曝气生物滤池对去除COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(总氮)、TP(磷)、SS去除率分别为85-97％、85-99％、85-93％、50-90％、90-95％。
实施例2：
本实施例中曝气生物滤池填料的原料按质量百分比构成为：
高岭土80％，树叶10％，赤铁矿10％(含铁量35％)。
本实施例曝气生物滤池填料的制备方法如下：
将高岭土、树叶和赤铁矿分别过200目筛后混合得到混合料；
向混合料中加混合料质量40％的水后造粒成型，控制颗粒粒径为5-7mm，自然晾干后在空气中于500℃煅烧2小时即得曝气生物滤池填料。
将本实施例制备的曝气生物滤池填料作为曝气生物滤池中微生物的载体：
试验中所用接种污泥取自城市污水处理厂氧化沟中的污泥，首先将曝气生物滤池填料滤料放入装有活性污泥的桶内浸泡3天，期间每日按C∶N∶P＝100∶5∶1投加营养物质。然后将浸泡的曝气生物滤池填料加入到反应器内进行闷曝接种微生物，用流量计控制曝气量2L/h-5L/h，2天后改为小流量进水，保持气水比在3∶1～10∶1之间，曝气生物滤池连续运行7天左右发现反应器底部范围内出现黄色或黄褐色的生物膜。由显微镜观察可发现蓝藻、草履虫、钟虫和大量的丝状菌等微生物.前2天的COD去除率较高，但挂膜过程不可能如此迅速.分析认为出水COD降低的主要原因是曝气生物滤池填料的物理吸附作用。由于所选填料表面非常粗糙、比表面积大、孔隙率高、具有很多肉眼可见的小孔，为内部的贯通气孔提供了通道，因此吸附能力很强。第3天COD去除率迅速降低，然后又呈升高的趋势变化，说明生物膜己经开始生长，发生了生物降解作用。经过10天左右的时间，出水COD已比较稳定，去除率达到65％以上，说明异养微生物的生长繁殖速度很快。
曝气生物滤池自2011年5月下旬启动，经过约10天的启动挂膜后进入正常运行阶段，连续运行5个月左右的时间，对主要污染物COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TP(磷)及SS(悬浮物)进行了连续监测。
在本试验中，气水比在2∶1-7∶1的情况下，水力负荷在0.3-0.8m3/(m2.h)的条件下。进水COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(总氮)、TP(磷)、SS分别为30-100mg/L、5-30mg/L、4-40mg/L、10-50mg/L时，5-100mg/L曝气生物滤池填料曝气生物滤池对去除COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(总氮)、TP(磷)、SS去除率分别为87-97％、90-99％、85-93％、50-90％、90-95％。
实施例3：
本实施例中曝气生物滤池填料的原料按质量百分比构成为：
蒙脱石75％，锯末15％，磁铁矿10％(含铁量30％)。
本实施例曝气生物滤池填料的制备方法如下：
将蒙脱石、锯末和磁铁矿分别过200目筛后混合得到混合料；
向混合料中加混合料质量50％的水后造粒成型，控制颗粒粒径为5-7mm，自然晾干后在空气中于700℃煅烧3小时即得曝气生物滤池填料。
将本实施例制备的曝气生物滤池填料作为曝气生物滤池中微生物的载体：
试验中所用接种污泥取自城市污水处理厂氧化沟中的污泥，首先将曝气生物滤池填料滤料放入装有活性污泥的桶内浸泡3天，期间每日按C∶N∶P＝100∶5∶1投加营养物质。然后将浸泡的曝气生物滤池填料加入到反应器内进行闷曝接种微生物，用流量计控制曝气量2L/h-5L/h，2天后改为小流量进水，保持气水比在3∶1～8∶1之间，曝气生物滤池连续运行8天左右发现反应器底部范围内出现黄色或黄褐色的生物膜。由显微镜观察可发现蓝藻、草履虫、钟虫和大量的丝状菌等微生物。前2天的COD去除率较高，但挂膜过程不可能如此迅速.分析认为出水COD降低的主要原因是曝气生物滤池填料的物理吸附作用。由于所选填料表面非常粗糙、比表面积大、孔隙率高、具有很多肉眼可见的小孔，为内部的贯通气孔提供了通道，因此吸附能力很强。第3天COD去除率迅速降低，然后又呈升高的趋势变化，说明生物膜己经开始生长，发生了生物降解作用。经过10天左右的时间，出水COD已比较稳定，去除率达到70％以上，说明异养微生物的生长繁殖速度很快。
曝气生物滤池自2011年5月下旬启动，经过约10天的启动挂膜后进入正常运行阶段，连续运行5个月左右的时间，对主要污染物COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TP(磷)及SS(悬浮物)进行了连续监测。
在本试验中，气水比在2∶1-6∶1的情况下，水力负荷在0.3-0.8m3/(m2.h)的条件下。进水COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(总氮)、TP(磷)、SS分别为10-50mg/L、5-30mg/L、4-40mg/L、10-50mg/L时，5-100mg/L，曝气生物滤池填料曝气生物滤池对去除COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(总氮)、TP(磷)、SS去除率分别为85-97％、85-99％、85-93％、60-90％、90-95％。
Claims (2)
1.一种曝气生物滤池填料，其特征在于其原料按质量百分比构成为：
骨料75-85％，铁氧化物5-30％，造孔剂10-20％；
所述骨料为凹凸棒石粘土、高岭土、蒙脱石、硅藻土中的一种或几种的混合物；
所述铁氧化物是含铁的质量百分比不小于30％的铁氧化物；
所述造孔剂为锯末、秸秆、树叶中的一种或几种。
2.一种权利要求1所述的曝气生物滤池填料的制备方法，包括粉碎和煅烧过程，其特征在于：
所述粉碎是将骨料、铁氧化物和造孔剂分别过200目筛后混合得到混合料；
所述煅烧是向混合料中加水后造粒成型，加水量为混合料质量的30-50％，控制颗粒粒径为5-8mm，自然晾干后在空气中于500-900℃煅烧1-3小时。
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Application publication date: 20120704 Assignee: ANHUI MEIZIRAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: Hefei University of Technology Contract record no.: 2015340000012 Denomination of invention: Aerating biological filter pool filler and production thereof Granted publication date: 20140806 License type: Exclusive License Record date: 20150302 |
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