CN108046409A - 一种双固定化快速启动功能碳源填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双固定化快速启动功能碳源填料及其制备方法，该填料包括以下组分及重量百分比含量：硬质纤维素类农业废弃物45～55％、海绵铁12～14％、原生矿物材料10～15％、天然粘结剂3～5％、凹凸棒土10～20％、硅酸盐水泥6～10％，由挤条机挤出成型制得。与现有技术相比，本发明将物理吸附、化学还原和生物修复作用有机结合，使填料具有吸附固持和土著微生物增强的双重固定化功能，提供满足微生物生长所需的营养盐、电子供体及微生物固定化载体，快速启动脱氮反应，避免二次污染问题，具有制作方便、成型性好、经济可行、安全无污染等特点，有效解决目前地下水生物修复领域存在的问题，实现资源循环利用的目的，具有广阔的应用前景。

Description

一种双固定化快速启动功能碳源填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种修复填料，具体涉及一种双固定化快速启动功能碳源填料及其制备方法。
背景技术
地下水硝酸盐污染具有普遍性。针对该问题，除异位处理外，向地下水中增加化学还原剂和有机碳，进而使硝酸盐还原成氮气从地下水中脱离的原位修复技术，也是学术界及工程界普遍采用的方法之一。海绵铁作为填料已成功用于地下水中硝酸盐污染原位修复，但过程中易产生氨氮，造成二次污染，且易于结块造成填充反应区堵塞及硝酸盐去除效率不稳定。外加碳源是影响地下水硝酸盐原位处理效率及其可行性的重要因素。有研究者将甲烷、果糖、葡萄糖、甲醇、醋酸、丙酸等易于微生物利用的有机物作为碳源材料，但这类材料的成本较高，投加量难以控制，实施过程复杂。
近年来部分研究者采用水不溶性固体有机物作为反硝化菌的碳源，包括聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸(PLA)、聚β-羟基丁酸(PHB)、聚β-羟基丁酸戊酸醋(PHBV)、聚ε-己内酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、脂肪族聚碳酸酯、热塑性淀粉、聚乙烯醇(PVA)等。这些人工合成的高分子碳源材料具有释碳可控、利用率高等优点，但它存在着材料制作繁琐、制备成本高、对人体健康和环境存在潜在危害等缺点，限制了其工程应用。
农业废弃物的资源化利用与处置是我国环境治理面临的重要问题。目前，全世界每年有高达8900亿吨富含纤维素的植物作为废弃物被丢弃于自然界中，在我国一些农业区也较为普遍。农业废弃物可作为硝酸盐去除的碳源材料，但目前以农业废弃物为基料的碳源填料存在制作产出量较低，有效修复基质含量不高，修复过程启动较慢等缺点，限制了农业废弃物作为填充基质修复地下水硝酸盐污染的实际工程应用。
中国专利CN102627822B公开了一种改性PVA-淀粉控释碳源材料及其制备方法，其中改性PVA-淀粉控释碳源材料的原料按质量份数构成为：PVA 23-52份，玉米淀粉27-49份，硼酸3-17份，凹凸棒石8-30份，但由于PVA材料属于高分子塑性材料，具有潜在环境危害性，同时，以PVA为碳源原料，没有充分发挥农业废弃物作为有机碳源的优势；此外，该方法在实验室中具有一定操作性，但实际中还存在着材料制作繁琐、制备成本高等问题，而且冷冻技术无法批量制作，不适宜大面积推广使用。
中国专利CN104098083A公开了一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法，此材料涉及一种以生物质丝瓜络作为碳源制备纳米碳材料的方法，该材料脱氮效果好，但该技术方案需要在惰性气体、超高温环境、酸性环境等条件下进行多步骤制备，制作环境要求较高，工艺过程难于控制，这将会导致材料制作时效及成本均偏高，且超高温环境，超声环境难于在实地应用中实现，不利于大规模推广应用。
中国专利CN 106186358 A公开了一种生物炭粘胶纤维缓释碳源填料及制备方法，所述缓释碳源填料以粘胶纤维为骨架及缓释碳源，所述缓释碳源填料的质量百分比含量为：粘胶纤维85～95％，生物炭5～15％，所述生物炭平均粒径为50～100μm，粒径小于60μm的生物炭占比不低于30％，粒径大于100μm的生物炭占比不超过20％，所述生物炭最大粒径不超过200μm。但上述材料中的生物炭在300～700℃条件下厌氧热解，这容易导致填料的可利用性生物质量减少，不利于原生生物的富集。再者，该填料形状与尺寸单一，无法根据实际需要进行灵活调整。最后，该填料制备过程中生物悬浊液需要研磨至200um，须在实验室条件下进行，实际应用中难于控制。
现有填料制作工艺繁琐、产出率低、生产成本高，填料形状及尺寸无法根据实际需要灵活调整，填充后修复反应启动较慢，且修复水体产生的二次污染，硬质纤维素类农业废弃物有效利用率不高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种双固定化快速启动功能碳源填料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种双固定化快速启动功能碳源填料，包括以下组分及重量百分比含量：
进一步优选的，该填料为条形状，由挤条机挤出成型制得，填料表面及内部呈微孔渗透结构，有利于内部有机质渗透，填料横截面可呈圆形、多边形、梅花形等可根据设计需求灵活调整的多种形状，作为微生物附着载体，可增大填料比表面积，提高微生物附着量，填料的长度和横截面直径可根据设计要求进行灵活调整。
进一步优选的，所述的硬质纤维素类农业废弃物为花生壳、核桃壳、树枝、棉花壳中的一种或多种混合物，并粉碎至粒径在16-20目。相对于秸秆纤维素类农业废弃物，花生壳、核桃壳、树枝、棉花壳的长度和韧性均小于秸秆类农业废弃物，易于粉碎，降低制作成本。
进一步优选的，所述的原生矿物材料为沸石、活性炭、坡缕石中的一种或多种混合物，粒径在10-30目，吸附性能好，可对水体中的氨氮、大分子有机物进行有效吸附。
进一步优选的，所述的天然粘结剂为田菁粉，为植物粉状原料(用量小)，对环境无潜在危害，避免了其他高分子粘结剂引起的修复水体二次污染问题，此外，田菁粉粘性较好，使用量低，有助于降低成本。
进一步优选的，所述的海绵铁的粒径在70-90目。
所述的双固定化快速启动功能碳源填料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硬质纤维素类农业废弃物清水冲洗、晾干，粉碎；
(2)将原料按配比混匀，加水搅拌至原料呈粘稠状，投入挤条机挤出成型；
(3)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料，后得到条形状填料；
(4)观察挤出的填料，至预期规格要求，得到条状圆柱形填料，将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗，即得成品。
本发明将硬质纤维素类农业废弃物、海绵铁、原生矿物材料以及天然粘结剂混合均匀作为原料，通过物理吸附、化学还原和生物修复作用的相互耦合，制作具有吸附固持二次污染及土著高效脱氮微生物增强功能的填料，具有吸附固持和土著微生物增强的双重固定化功能，且可快速启动脱氮反应，为地下水去除硝酸盐提供安全、高效、持续的修复材料。
具体机理为：硬质纤维素类农业废弃物和海绵铁，提供满足微生物生长所需的营养盐、电子供体，海绵铁化学还原目标污染物，纤维素材料释放有机碳；填料的条形状结构为微生物提供固定化载体，较大的比表面积可提高微生物附着量，在丰富有机质的环境下，微生物逐步富集，营造脱氮菌成为优势菌群的生长和反应环境，通过生物降解过程作用和化学还原作用联合去除地下水中的硝酸盐，从而达到修复净化的目的。原生矿物质材料具有良好的阳离子交换与吸附能力，加入适量沸石、活性炭和坡缕石等粘土矿物，可以短时间内将NH4 +以及大分子有机物吸附，避免进入修复水体引起氨氮浓度及色度升高等二次污染问题。天然粘结剂使得原料均匀交联，避免填料在水体中漂浮、解体及结块堵塞。
与现有技术相比，本发明具有以下突出的效果：
1、本发明将物理吸附、化学还原和生物修复作用有机结合，使填料具有吸附固持和土著微生物增强的双重固定化功能，可提高微生物丰度及活性，快速启动修复反应体系，避免以往填料修复反应启动较慢的问题；同时，该填料可吸附出水中氨氮及大分子显示有机物，避免二次污染。
2、本发明填料制备方法可实现整个制作环境均在室温中进行，制作步骤简便、一次成型，产量较高，满足大规模实际工程应用(生产能力可达6t/天)，避免了目前较多填料需要高温、高压等复杂环境，以及溶解、冷凝等较多制作步骤而导致的产量较低及无法大规模推广等问题。
3、本发明填料制备方法可实现填料长度、横截面直径及比表面积根据设计需要进行灵活调整，满足多种实际要求，实用性强。
4、本发明增加了填料的比表面积，提高微生物附着量，填料的微孔结构，均匀释放有机碳，提高有机碳的微生物可利用性及水体可生化性。
5、本发明填料所需的制作原料均无环境潜在危害，且利用硬质纤维素农业废弃物，实现以废治废，大幅度降低制备成本，性价比高。
本发明提供满足微生物生长所需的营养盐、电子供体及微生物固定化载体，避免二次污染问题，具有制作方便、经济可行，安全无污染等特点，有效解决目前地下水生物修复领域存在的问题，实现资源循环利用的目的，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明双固定化快速启动功能碳源填料的立面示意图；
图2为本发明双固定化快速启动功能碳源填料的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化快速启动功能填料，其制备过程是：
(1)将花生壳和核桃壳用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至20目备用；
(3)海绵铁粉碎至80目备用；
(4)将花生壳和核桃壳混合物、沸石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内，其中，填料的组成及质量百分比如下：花生壳和核桃壳混合粉55％、海绵铁14％、沸石10％、田菁粉3％、凹凸棒土12％、普通硅酸盐水泥6％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为圆型、多边型以及梅花型的圆柱状填料；将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗。经测试，填料颗粒强度约为80N/颗～85N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源填料的颗粒强度(10～25N/颗)。
经测试，进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为5.7～7.9mg/L，去除效果达到85.6～90.5％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.08-1.6氨氮/mg/g，表明该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
花生壳和核桃壳混合粉浸入水体24h，出水色度为380；填料浸入水体24h，出水色度为145度，使用该填料，显著降低了出水色度。
实施例2
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化功能填料，其制备过程是：
(1)将花生壳和核桃壳混合物用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至16目备用；
(3)海绵铁粉碎至70目备用；
(4)按照填料配比，将花生壳和核桃壳混合粉、沸石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内，其中，填料的组成及质量百分比如下：花生壳和核桃壳混合粉50％、海绵铁12％、沸石15％、田菁粉3％、凹凸棒土14％、普通硅酸盐水泥6％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为光滑圆型的圆柱状填料，如图1、2所示，将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗。
经测试，填料颗粒强度约为85N/颗～95N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源材料的颗粒强度(10～25N/颗)。
进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为7.9～11.5mg/L，去除效果达到79.1～86.8％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.10-1.70氨氮/mg/g。该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
花生壳和核桃壳混合粉浸入水体24h，出水色度为330；填料浸入水体24h，出水色度为95度。使用该填料，显著降低了出水色度。
实施例3
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化功能填料，其制备过程是：
(1)将花生壳和核桃壳混合物用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至16目备用；
(3)海绵铁粉碎至90目备用；
(4)按照填料配比，将花生壳和核桃壳混合粉、沸石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内。其中，填料的组成及质量百分比如下：花生壳和核桃壳混合粉45％、海绵铁12％、沸石15％、田菁粉3％、凹凸棒土15％、普通硅酸盐水泥10％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为光滑圆型的圆柱状填料；将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗。
经测试，填料颗粒强度约为90N/颗～105N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源材料的颗粒强度(10～25N/颗)。
进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为8.7～11.3mg/L，去除效果达到79.5～85.5％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.10-1.72氨氮/mg/g。该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
花生壳和核桃壳混合物浸入水体24h，出水色度为325；填料浸入水体24h，出水色度为90度。使用该填料，显著降低了出水色度。
实施例4
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化功能填料，其制备过程是：
(1)将花生壳和核桃壳混合物用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至20目备用；
(3)海绵铁粉碎至80目备用；
(4)按照填料配比，将树枝和棉花壳混合粉、活性炭、坡缕石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内。其中，填料的组成及质量百分比如下：花生壳和核桃壳混合粉45％、海绵铁12％、沸石10％、田菁粉5％、凹凸棒土18％、普通硅酸盐水泥10％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为对称多边型的圆柱状填料；将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗；
经测试，填料颗粒强度约为100N/颗～120N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源材料的颗粒强度(10～25N/颗)。
进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为7.1～10.5mg/L，去除效果达到80.9～88.2％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.08-1.60氨氮/mg/g。该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
花生壳和核桃壳混合粉浸入水体24h，出水色度为300；填料浸入水体24h，出水色度为80度。使用该填料，显著降低了出水色度。
实施例5
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化功能填料，其制备过程是：
(1)将树枝用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至16目备用；
(3)海绵铁粉碎至80目备用；
(4)按照填料配比，将树枝粉、活性炭、坡缕石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内。其中，填料的组成及质量百分比如下：树枝粉55％、海绵铁14％、沸石12％、田菁粉3％、凹凸棒土10％、普通硅酸盐水泥6％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为对称多边型的圆柱状填料；将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗。
经测试，填料颗粒强度约为80N/颗～90N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源材料的颗粒强度(10～25N/颗)。
进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为4.1～6.3mg/L，去除效果达到88.5～93.2％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.09-1.63氨氮/mg/g。该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
树枝和棉花壳混合粉浸入水体24h，出水色度为380；填料浸入水体24h，出水色度为155度。使用该填料，显著降低了出水色度。
实施例6
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化功能填料，其制备过程是：
(1)将树枝和棉花壳混合物用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至20目备用；
(3)海绵铁粉碎至80目备用；
(4)按照填料配比，将树枝和棉花壳混合粉、沸石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内。其中，填料的组成及质量百分比如下：树枝和棉花壳混合粉55％、海绵铁14％、活性炭和坡缕石混合物10％、田菁粉3％、凹凸棒土12％、普通硅酸盐水泥6％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为光滑圆型的圆柱状填料；将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗。
经测试，填料颗粒强度约为80N/颗～95N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源材料的颗粒强度(10～25N/颗)。
进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为4.5～7.1mg/L，去除效果达到87.1～92.5％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.01-1.02氨氮/mg/g。。该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
树枝和棉花壳混合粉浸入水体24h，出水色度为560；填料浸入水体24h，出水色度为160度。使用该填料，显著降低了出水色度。
实施例7
本实施例中，用于地下水污染修复的吸附固持和土著高效脱氮微生物增强的快速启动双固定化功能填料，其制备过程是：
(1)将树枝和棉花壳用清水冲洗2次，通风晾干3～4天，备用；
(2)将步骤(1)得到的天然纤维素原料粉碎至20目备用；
(3)海绵铁粉碎至80目备用；
(4)按照填料配比，将树枝和棉花壳混合粉、活性炭、坡缕石、田菁粉、海绵铁、凹凸棒土、普通硅酸盐水泥按比例调配并充分混匀，加入适量水，直至原料呈粘稠状，启动挤压成型机，将原料逐步投入进料口内。其中，填料的组成及质量百分比如下：树枝和棉花壳混合粉45％、海绵铁12％、活性炭和坡缕石混合物15％、田菁粉3％、凹凸棒土15％、普通硅酸盐水泥10％；
(5)制作过程中，一边投加混合原料，一边加水，观察挤条机制作的填料情况，如果粉状原料无法粘结或粘结不紧实，以及成型的填料呈现松散状态，继续添加适量水，以便粉状原料呈粘结状且成型填料呈紧实状；
(6)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料。观察挤出的填料，至预期规格要求，得到横截面为对称多边型的圆柱状填料；将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗。
经测试，填料颗粒强度约为90N/颗～100N/颗，显著高于以淀粉为粘结剂的碳源材料的颗粒强度(10～25N/颗)。
进水浓度为55～60mg/L的硝酸盐污染水体，经过装有该材料的反应区，稳定运行两个月之后，其出水浓度为6.1～9.4mg/L，去除效果达到82.9～89.8％。
向一系列250ml锥形瓶分别装入10g填料，注入100ml不同浓度氨氮溶液，其浓度范围为0.5～40mg/L，初始pH为8.0，充入N2后加塞密封放于25℃恒温振荡器中震荡，转速为75r/min，振荡60min后取样离心5min(8000r/min)，取上清液测定氨氮浓度。经测定，填料对氨氮吸附性能为0.03-1.28氨氮/mg/g。该填料可有效吸附出水中氨氮，避免氨氮引起的二次污染问题。
树枝和棉花壳混合粉浸入水体24h，出水色度为490；填料浸入水体24h，出水色度为105度。使用该填料，显著降低了出水色度。

Claims (8)

1.一种双固定化快速启动功能碳源填料，其特征在于，包括以下组分及重量百分比含量：
2.根据权利要求1所述的一种双固定化快速启动功能碳源填料，其特征在于，该填料为条形状，由挤条机挤出成型制得，填料表面及内部呈微孔渗透结构。
3.根据权利要求2所述的一种双固定化快速启动功能碳源填料，其特征在于，所述填料的横截面呈圆形、多边形或梅花形。
4.根据权利要求1所述的一种双固定化快速启动功能碳源填料，其特征在于，所述的硬质纤维素类农业废弃物为花生壳、核桃壳、树枝、棉花壳中的一种或多种混合物，并粉碎至粒径在16-20目。
5.根据权利要求1所述的一种双固定化快速启动功能碳源填料，其特征在于，所述的原生矿物材料为沸石、活性炭、坡缕石中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种双固定化快速启动的功能碳源填料，其特征在于，所述的天然粘结剂为田菁粉。
7.根据权利要求1所述的一种双固定化快速启动功能碳源填料，其特征在于，所述的海绵铁的粒径在70-90目。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的双固定化快速启动的功能碳源填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硬质纤维素类农业废弃物清水冲洗、晾干，粉碎；
(2)将原料按配比混匀，加水搅拌至原料呈粘稠状，投入挤条机挤出成型；
(3)根据所制备填料的直径及长度要求，更换机器口径，并及时切断所制备填料，后得到条形状填料；
(4)观察挤出的填料，至预期规格要求，得到条状圆柱形填料，将材料自然风干1～3天或用烘箱在35～45℃烘干，至填料紧实，并满足在水中浸泡至少半年而不膨胀解体的程度，同时填料颗粒强度需大于80N/颗，即得成品。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110627335A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 北京中科奥水环保工程技术有限公司 一种黑臭水体底泥原位修复材料及其制备方法
CN110646485A (zh) * 2019-08-21 2020-01-03 北京建工环境修复股份有限公司 一种填料、启动装置及其制备方法和微生物传感器系统
CN110894100A (zh) * 2019-11-21 2020-03-20 四川大学 一种混合碳源及其制备方法和应用
CN110902821A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 宁波首创厨余垃圾处理有限公司 适于高浓度硝氮污水反硝化的固体碳源及其制备方法
CN111333203A (zh) * 2020-03-25 2020-06-26 北京城市排水集团有限责任公司 一种生态型缓释碳源及其制备方法和应用
CN114835257A (zh) * 2022-03-30 2022-08-02 大连海洋大学 一种快速吸附型铁掺杂多孔人工湿地填料及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103723824A (zh) * 2013-12-26 2014-04-16 南京大学 一种碳铁微电池缓释碳源填料及其制备方法
CN104150613A (zh) * 2014-09-01 2014-11-19 南京大学 一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法
CN106365305A (zh) * 2016-10-31 2017-02-01 郑州大学环境技术咨询工程公司 一种河流水体强化脱氮的生态基质颗粒的制备方法与应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103723824A (zh) * 2013-12-26 2014-04-16 南京大学 一种碳铁微电池缓释碳源填料及其制备方法
CN104150613A (zh) * 2014-09-01 2014-11-19 南京大学 一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法
CN106365305A (zh) * 2016-10-31 2017-02-01 郑州大学环境技术咨询工程公司 一种河流水体强化脱氮的生态基质颗粒的制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田维亮: "《化学工程与工艺专业实验》", 28 February 2015 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110646485A (zh) * 2019-08-21 2020-01-03 北京建工环境修复股份有限公司 一种填料、启动装置及其制备方法和微生物传感器系统
CN110646485B (zh) * 2019-08-21 2022-01-14 北京建工环境修复股份有限公司 一种填料、启动装置及其制备方法和微生物传感器系统
CN110627335A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 北京中科奥水环保工程技术有限公司 一种黑臭水体底泥原位修复材料及其制备方法
CN110894100A (zh) * 2019-11-21 2020-03-20 四川大学 一种混合碳源及其制备方法和应用
CN110894100B (zh) * 2019-11-21 2021-04-27 四川大学 一种混合碳源及其制备方法和应用
CN110902821A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 宁波首创厨余垃圾处理有限公司 适于高浓度硝氮污水反硝化的固体碳源及其制备方法
CN111333203A (zh) * 2020-03-25 2020-06-26 北京城市排水集团有限责任公司 一种生态型缓释碳源及其制备方法和应用
CN114835257A (zh) * 2022-03-30 2022-08-02 大连海洋大学 一种快速吸附型铁掺杂多孔人工湿地填料及其制备方法与应用
CN114835257B (zh) * 2022-03-30 2024-01-19 大连海洋大学 一种快速吸附型铁掺杂多孔人工湿地填料及其制备方法与应用

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