CN105645571A - 一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法 - Google Patents

一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法，该方法以废弃牡蛎壳为原料，将牡蛎壳煅烧15~30min，煅烧温度为780℃~820℃之间，制得改性牡蛎壳，所述的改性牡蛎壳用作曝气生物池滤料。根据上面方法生成的改性牡蛎壳用于曝气生物池滤料时，对磷的吸收效果十分显著。

Description

一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法
技术领域
本发明涉及生活污水生物处理的方法领域，特别涉及一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法。
背景技术
曝气生物滤池是在70年代末80年代初出现于欧洲的一种生物膜法处理生活污水的工艺。与传统的活性污泥法相比，曝气生物滤池中活性微生物的浓度要高的多，反应器体积小，且不需二沉池，占地面积少，还具有模块化结构、便于自动控制和臭气少等优点。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径的滤料，污水进入滤池，并通过由滤料组成的滤层，在滤料表面形成有微生物栖息的生物膜。在污水通过滤层的同时，空气进入滤料，并由滤料的间隙上升，与污水相接触，在这一过程中，高浓度的生物膜在自身代谢作用下对污染物进行快速净化。同时，污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的活性污泥，被滤料截留，不会随出水流出，因此，滤池具有二沉池的功能。运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜。
滤料是生物膜的载体，同时兼有截留悬浮物质的功能，直接影响生物滤池的效能。中国专利号200510118987.8的发明专利就公开了一种牡蛎壳填料硝化曝气生物池，硝化曝气生物池采用海产养殖带来的大量废弃物牡蛎壳作为滤料，牡蛎壳作为一种废弃材料，其物理构造为角质层、棱柱层、珍珠层组成，含有丰富的CaCO3和大量微孔，具有较强的吸附能力和生物负载力，微生物可在牡蛎壳表面生长并形成生物膜，是一种非常好的生物膜载体，这种牡蛎壳填料硝化曝气生物池具有很强的氨氮去除能力，但对磷的吸附能力有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法，这种改性牡蛎壳对磷的吸收能力特别强。
本发明的技术方案是：一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、以废弃牡蛎壳为原料，破碎成块，通过筛分获得粒径3～50mm的牡蛎壳；
步骤2、将所述的牡蛎壳煅烧15～30min，煅烧温度为780℃至820℃之间，制得改性牡蛎壳，所述的改性牡蛎壳用作曝气生物池滤料。
根据上面方法生成的改性牡蛎壳用作曝气生物池滤料时，对磷的吸收效果良好。
进一步的，上述的利用牡蛎壳制备曝气生物池滤料的方法中：所述的步骤2中，煅烧温度为800℃，煅烧时间为20min。
通过这种方法生成的改性牡蛎壳作为曝气生物池滤料对磷去除率可达到95.24％。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1是曝气生物滤池实验装置图。
图2不同改性条件下牡蛎壳对磷的去除效果图。
图3是本发明实施例1的产品对PO4 3--P的等温吸附曲线。
图4A是本发明实施例1的产品对COD去除效果图。
图4B是本发明实施例1的产品对NH4 +-N去除效果图。
图4C是本发明实施例1的产品对TN去除效果图。
图4D是本发明实施例1的产品对PO4 3--P去除效果图。
具体实施方式
实施例1，本实施例是一种利用牡蛎壳制备曝气生物池滤料的方法，该方法是将选择的牡蛎壳在800℃下煅烧20min生成改性牡蛎壳，利用改性的牡蛎壳作为曝气生物池滤料，这样可以有效地去除待处理的水中的磷，磷的去除率达到95.24％。
实施例2，本实施例是一种利用牡蛎壳制备曝气生物池滤料的方法，该方法是将选择的牡蛎壳块在800℃下煅烧30min生成改性牡蛎壳，利用改性的牡蛎壳作为曝气生物池滤料，这样可以有效地去除待处理的水中的磷，磷的去除率达到95％。
实施例3，本实施例是一种利用牡蛎壳制备曝气生物池滤料的方法，该方法是将选择的牡蛎壳块在800℃下煅烧40min生成改性牡蛎壳，利用改性的牡蛎壳作为曝气生物池滤料，这样可以有效地去除待处理的水中的磷，磷的去除率达到98％。
实施例4，本实施例是一种利用牡蛎壳制备曝气生物池滤料的方法，该方法是将选择的牡蛎壳块在800℃下煅烧60min生成改性牡蛎壳，利用改性的牡蛎壳作为曝气生物池滤料，这样可以有效地去除待处理的水中的磷，磷的去除率达到98.5％。
以下对上述的实施例所产生的曝气生物池滤料与其它方式生成的曝气生物池滤料进行实验，比较磷的去除率。
采用如图1所示的曝气生物池实验装置，对表1所列对比产品和本发明实施例的产品对磷的去除率进行实验。
本实施验采用不同条件的牡蛎壳作为生物曝气池填料，表1所示的样本在箱式电阻炉中进行煅烧，煅烧温度在300℃～800℃之间，煅烧时间在10min～60min之间，得到#1到#21填料。其中#1填料未经煅烧，用于对比试验，#2～#6填料为300℃下煅烧10min～60min所得5种填料，#7～#11为400℃下煅烧10min～60min所得5种填料，#12～#16填料为600℃下煅烧10min～60min所得5种填料，#17～#21填料为800℃下煅烧10min～60min所得5种填料。
采用磷酸二氢钾配制磷浓度为6.0mg·L-1的溶液，分别称取3.0g改性前后的牡蛎壳放置于250mL的锥形瓶中，加入100mL上述溶液，于25℃恒温摇床中，以140r·min-1振荡24h后取样，水样经0.45μm滤膜过滤，取滤液测定磷酸盐浓度，结果如图2所示。从图中可以看出，溶液中磷酸盐浓度呈下降趋势，未改性牡蛎壳对磷酸盐的去除率为17.6％，在300℃下煅烧10min的牡蛎壳对磷酸盐的去除效率与未改性牡蛎壳相当。随着煅烧温度和时间的增加，去除效率缓慢增加，当温度升至800℃，改性牡蛎壳对磷酸盐去除效率有很大提升，在33.2％～98.9％之间。当煅烧10min时，其去除率为33.2％，随着煅烧时间增加至20min，去除率就提高至95.24％，之后煅烧时间增至30min～60min，对磷的去除率变化不大。推测牡蛎壳在800℃下煅烧20min的组分发生了显著改变，对磷的去除率显著提高。
另外还可以采用以下方法实验测出本实施例1对磷的去除效果好。
称取1g实施例1生成的改性牡蛎壳于250mL具塞三角瓶中，分别准确加入含PO4 3--P的质量浓度分别为1、5、10、20和30mg·L-1的KH2PO4溶液100mL。在25℃、140r·min-1条件下振荡24h后，用0.45μm醋酸纤维膜过滤后，测定滤出液中的PO4 3--P浓度，以溶液中PO4 3--P平衡浓度对填料平衡吸附量作填料等温PO4 3-吸附曲线如图3所示。并计算改性牡蛎壳对PO4 3-P的最大吸附容量qm。根据图3计算出，实施例1生成的改性牡蛎壳对磷的最大吸附容量qm约为1.67mg·g-1，约为牡蛎壳最大吸附容量的11倍(0.15mg·g-1)。当PO4 3--P初始浓度小于20mg·L-1时，改性牡蛎壳对磷的去除率在92％以上，可见其对磷具有高效吸附作用。
采用如图1所示的装置，将实施例1生成的改性牡蛎壳填装于曝气生物滤柱1中，所用的滤柱1为有机玻璃制成，该柱子实际尺寸为Φ20cm×100cm，其中样本的填充高度为70cm，其下层铺设砾石，上层填充上表的样本，进水口2设在滤柱1上端，出水口8设置在滤柱1底端。滤柱1进水由蠕动泵6控制，出水由流量计7控制，以保证进水流速与出水流速相同，滤柱1液面保持一定高度。进水桶5内的PO4 3--P浓度为6mg·L-1。曝所装置包括曝所管9、气体流量计4和空压机3在滤柱1运行初期采用接种挂膜的方式运行，所接种污泥取自某污水处理厂的曝气池。待挂膜成功后，停止污泥接种并持续运行该实验装置。在运行周期内，对出水中的COD、NH4 +-N、TN、PO4 3--P分别如图4A、图4B、图4C、图4D所示。
由图4A、B、C、D可以看到，本根据实施例1的方法所制备的改性牡蛎壳填装曝气生物滤柱对COD、氨氮、TN、TP皆有很好的去除效果。当进水COD浓度为300mg·L-1，NH4 +-N浓度为20mg·L-1，TN浓度为30mg·L-1，PO4 3--P浓度为6mg·L-1时，出水COD浓度低于40mg·L-1、NH4 +-N浓度低于3.5mg·L-1、TN浓度低于5mg·L-1、TP浓度低于0.5mg·L-1。对COD、NH4 +-N、TN、PO4 3--P的去除率分别为87％～100％、84％～95％、85％～96％、44％～99％。
试验证实，本发明所制备的改性牡蛎壳作为微生物载体，与传统的无机或有机填料相比，更适合微生物的生长，特别是反硝化细菌的生长，因此对TN的去除率很高。此外，除磷菌的作用，以及牡蛎壳中丰富的钙溶解而与磷酸根形成沉淀的化学除磷过程，使本发明中的曝气生物滤池对磷也有良好的去除效果。

Claims (3)

1.一种用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将废弃的牡蛎壳煅烧15~30min，煅烧温度为780℃至820℃之间，制得改性牡蛎壳，所述的改性牡蛎壳用作曝气生物池滤料。
2.根据权利要求1所述的用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法，其特征在于：煅烧温度为800℃，煅烧时间为20min。
3.根据权利要求1所述的用作曝气生物滤池填料的改性牡蛎壳的制备方法，其特征在于：煅烧前以废弃牡蛎壳为原料，破碎成块，通过筛分获得粒径3~50mm的牡蛎壳。
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