CN102718466B - 一种多介质生物滤料及其制备方法 - Google Patents

一种多介质生物滤料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多介质生物滤料及其制备方法，多介质生物滤料呈小球状，包括改性蒙脱土、活性炭、电气石，改性蒙脱土、活性炭、电气石的组分重量百分比为：改性蒙脱土40%~55%、活性炭20%~35%、电气石20%~30%。制备方法包括制备改性蒙脱土，将40%~55%改性蒙脱土、20%~35%活性炭、20%~30%电气石混合均匀，在旋转成球机中按成球工艺制成滤料球，成球大小3mm-8mm；将滤料球放入烘箱，按100°C煅烧2h～4h，400°C煅烧2h～4h，700°C煅烧1h～2h；煅烧完毕，自然冷却，得到多介质生物滤料。本发明的滤料使用改性蒙脱土、活性炭、电气石为原料制备成颗粒，表面不规整，比表面积大，利于微生物挂膜和保护微生物，具有菌群成活率高、吸附能力强、能辅助脱色及降解化学需氧量等特点。

Description

一种多介质生物滤料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多介质生物滤料，还涉及该生物滤料的制备方法；该多介质生物滤料的组分包括改性蒙脱土、活性碳和电气石，该制备方法包括改性蒙脱土，将改性蒙脱土、活性碳和电气石混合制球、烧结等步骤。
背景技术
曝气生物滤池是20世纪90年代兴起的一种污水处理工艺，已在欧美和日本得到广泛应用。其原理是在一级处理的基础上，以颗粒状滤料及附着在其上的微生物膜为处理介质，充分发挥物理过滤作用、吸附作用以及反应器内微生物的食物多级捕食作用、生物代谢作用等实现污染在在同一单元反应器内去除。曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有出水水质好、占地面积小、有机负荷高、投资少、氧利用效率高等优点。
滤料是曝气生物滤池的核心组成部分，决定着曝气生物滤池的除污性能和除污效率，因此，对滤料的研究和发展成为曝气生物滤池法除污的关键。
现有的陶瓷滤料只有菌群挂膜效应，脱色效果不佳，菌群成活率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种多介质生物滤料，提高现有陶瓷滤料的脱色效果和菌群成活率。
本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种多介质生物滤料的制备方法，制备出一种高效的多介质生物滤料，提高现有陶瓷滤料的脱色效果和菌群成活率。
本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种多介质生物滤料，呈小球状，其特征在于，该多介质生物滤料包括均匀混合的改性蒙脱土、活性碳、电气石，所述改性蒙脱土、活性碳、电气石的组分重量百分比为：改性蒙脱土40%～55%、活性碳20%～35%、电气石20%～30%；
所述改性蒙脱土按如下步骤制备而得：
A1、将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液；
A2、在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为80℃～120℃，时间为4h～8h；
A3、陈化完成后，自然冷却,经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
在本发明的多介质生物滤料中，所述多介质生物滤料的小球粒径大于等于3毫米、小于等于8毫米。
本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：提供一种多介质生物滤料的制备方法，其特征在于，包括：
S1、制备改性蒙脱土；
S2、将40%～55%改性蒙脱土、20%～35%活性碳、20%～30%电气石混合均匀；
S3、在旋转成球机中按成球工艺制成滤料球；成球大小3mm-8mm；
S4、将上述滤料球风干后放入烘箱中，在无氧条件下或者氮气氛围下按如下程序加热煅烧：100℃煅烧2h～4h，400℃煅烧2h～4h，700℃煅烧1h～2h；将煅烧后的陶瓷球取出，自然冷却，即得到多介质生物滤料；
步骤S3的成球工艺为：在经步骤S2得到的混合粉料A中加入直径在0.2mm～3mm范围的粘土球芯并混合均匀，混合粉料A的重量百分比为50%～70%，粘土球芯的重量百分比为30%～50%，在不断喷入水雾的条件下旋转成滤料球。
在本发明的多介质生物滤料的制备方法中，所述步骤S1中改性蒙脱土的制备包括如下步骤：
A1、将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液；
A2、在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为80℃～120℃，时间为4h～8h；
A3、陈化完成后，自然冷却,经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
在本发明的多介质生物滤料的制备方法中，所述钛柱液的制备方法如下：配制浓度为3～5mol/L的盐酸溶液，置入三口瓶中，在通风橱及冰浴槽内将四氯化钛缓慢加入所述盐酸溶液中，反应完成制得钛柱液。
实施本发明的多介质生物滤料及其制备方法，与现有技术比较，其有益制备效果是：
1.由于滤料使用改性蒙脱土、活性碳、电气石为原料制备而成，颗粒表面不规整，比表面积大，利于微生物挂膜和保护微生物，具有菌群成活率高、吸附能力强、能辅助脱色及降解化学需氧量等特点；
2.滤料粒径大小适中，既满足脱氮，又满足水力负荷要求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步说明：
本发明的多介质生物滤料为小球状陶瓷滤料，组分包括均匀混合的改性蒙脱土、活性碳和电气石，组分重量百分比为：改性蒙脱土40%、活性碳35%、电气石25%。
改性蒙脱土按照如下方法步骤1～3制备得到。
在其他实施例中，可以采用如下组分重量百分比：改性蒙脱土50%、活性碳20%、电气石30%。
在其他实施例中，还可以采用如下组分重量百分比：改性蒙脱土55%、活性碳25%、电气石20%。
多介质生物滤料的小球粒径大于等于3毫米、小于等于8毫米。例如，取滤料小球粒径为4毫米～7毫米，可得到满意的除污效果。
多介质生物滤料制备方法实施例一
在本发明的多介质生物滤料制备方法包括：
1.将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液。
2.在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为80℃，时间为4h。其中，钛柱液采用如下方法制备：配制浓度为3～5mol/L的盐酸溶液，置入三口瓶中，在通风橱及冰浴槽内将四氯化钛缓慢加入盐酸溶液中，反应完成制得钛柱液。
3.陈化完成后，自然冷却，经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
4.将40%改性蒙脱土、35%活性碳、25%电气石混合均匀，在该混合粉料A中加入直径在0.2mm～3mm范围的粘土球芯并混合均匀，混合粉料A的重量百分比为70%，粘土球芯的重量百分比为30%，加入旋转成球机，在不断喷入水雾的条件下旋转成滤料球，成球大小3毫米～8毫米。
5.将上述滤料球风干后放入烘箱中，在无氧条件下或者氮气氛围下按如下程序加热煅烧：100℃煅烧2h～4h，400℃煅烧2h～4h，700℃煅烧1h～2h。
6.最后，将煅烧后的陶瓷球取出，自然冷却，即得到高效多介质生物滤料。
多介质生物滤料制备方法实施例二
在本发明的多介质生物滤料制备方法包括：
1.将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液。
2.在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为100℃，时间为6h。
3.陈化完成后，自然冷却，经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
4.将50%改性蒙脱土、20%活性碳，30%电气石混合均匀，在该混合粉料A中加入直径在0.2mm～3mm范围的粘土球芯并混合均匀，混合粉料A的重量百分比为50%，粘土球芯的重量百分比为50%，加入旋转成球机，在不断喷入水雾的条件下旋转成滤料球，成球大小3毫米～8毫米。
5.将上述滤料球风干后放入烘箱中，在无氧条件下或者氮气氛围下按如下程序加热煅烧：100℃煅烧2h～4h，400℃煅烧2h～4h，700℃煅烧1h～2h。
6.最后，将煅烧后的陶瓷球取出，自然冷却，即得到一种高效多介质生物滤料。
多介质生物滤料制备方法实施例三
在本发明的多介质生物滤料制备方法包括：
1.将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液。
2.在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为120℃，时间为8h。
3.陈化完成后，自然冷却，经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
4.将55%改性蒙脱土、25%活性碳，20%电气石混合均匀，在该混合粉料A中加入直径在0.2mm～3mm范围的粘土球芯并混合均匀，混合粉料A的重量百分比为60%，粘土球芯的重量百分比为40%，加入旋转成球机，在不断喷入水雾的条件下旋转成滤料球，成球大小3毫米～8毫米。
5.将上述滤料球风干后放入烘箱中，在无氧条件下或者氮气氛围下按如下程序加热煅烧：100℃煅烧2h～4h，400℃煅烧2h～4h，700℃煅烧1h～2h。
6.最后，将煅烧后的陶瓷球取出，自然冷却，即得到一种高效多介质生物滤料。

Claims (5)

1.一种多介质生物滤料，呈小球状，其特征在于，该多介质生物滤料包括均匀混合的改性蒙脱土、活性碳、电气石，所述改性蒙脱土、活性碳、电气石的组分重量百分比为：改性蒙脱土40%～55%、活性碳20%～35%、电气石20%～30%；
所述改性蒙脱土按如下步骤制备而得：
A1、将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液；
A2、在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为80℃～120℃，时间为4h～8h；
A3、陈化完成后，自然冷却,经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
2.如权利要求1所述的多介质生物滤料，其特征在于，所述多介质生物滤料的小球粒径大于等于3毫米、小于等于8毫米。
3.一种多介质生物滤料的制备方法，其特征在于，包括：
S1、制备改性蒙脱土；
S2、将40%～55%改性蒙脱土、20%～35%活性碳、20%～30%电气石混合均匀；
S3、在旋转成球机中按成球工艺制成滤料球；成球大小3mm-8mm；
S4、将上述滤料球风干后放入烘箱中，在无氧条件下或者氮气氛围下按如下程序加热煅烧：100℃煅烧2h～4h，400℃煅烧2h～4h，700℃煅烧1h～2h；将煅烧后的陶瓷球取出，自然冷却，即得到多介质生物滤料；
步骤S3的成球工艺为：在经步骤S2得到的混合粉料A中加入直径在0.2mm～3mm范围的粘土球芯并混合均匀，混合粉料A的重量百分比为50%～70%，粘土球芯的重量百分比为30%～50%，在不断喷入水雾的条件下旋转成滤料球。
4.如权利要求3所述的多介质生物滤料制备方法，其特征在于，所述步骤S1中改性蒙脱土的制备包括如下步骤：
A1、将钠基蒙脱土分散到去离子水中，搅拌、静置，得到钠基蒙脱土悬浮液；
A2、在搅拌条件下，将已制备的钛柱液滴入蒙脱土悬浮液中，充分搅拌、混合，倒入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，密封后置于烘箱中陈化处理，温度为80℃～120℃，时间为4h～8h；
A3、陈化完成后，自然冷却,经固液分离，将固体清洗至中性，自然风干，研磨制得改性蒙脱土。
5.如权利要求4所述的多介质生物滤料制备方法，其特征在于，所述钛柱液的制备方法如下：配制浓度为3～5mol/L的盐酸溶液，置入三口瓶中，在通风橱及冰浴槽内将四氯化钛缓慢加入所述盐酸溶液中，反应完成制得钛柱液。
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