CN110182966A - 一种生物絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生物絮凝剂及其制备方法，属于污染治理技术领域。本发明提供了一种生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：将活性污泥进行微曝气处理，得到预处理活性污泥，所述活性污泥为污水处理厂生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥；将所述预处理活性污泥与芽孢杆菌混合后进行曝气处理，得到曝气产物；将所述曝气产物与碳源、尿素和磷酸三钠混合后，再依次添加辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌，得到半胶体状物质；将所述半胶体状物质干燥后粉碎，得到所述生物絮凝剂。

Description

一种生物絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污染治理技术领域，尤其涉及一种生物絮凝剂及其制备方法。
背景技术
生物絮凝剂是一类由微生物产生的，可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的特殊高分子代谢产物。该类絮凝剂是具有高效、廉价、无毒、无二次污染的水处理剂，可广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品工业和发酵工业等领域。生物絮凝剂是典型的环境友好型功能材料，适应当代可持续发展的理念，对人体健康和环境保护都有很重要的现实意义。
现有的生物絮凝剂存在絮凝效果不佳、脱色性差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物絮凝剂及其制备方法。本发明制得的生物絮凝剂絮凝效果好，同时具有优异的脱色性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
将活性污泥进行微曝气处理，得到预处理活性污泥，所述活性污泥为污水处理厂生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥；
将所述预处理活性污泥与芽孢杆菌混合后进行曝气处理，得到曝气产物；
将所述曝气产物与碳源、尿素和磷酸三钠混合后，再依次添加辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌，得到半胶体状物质；
将所述半胶体状物质干燥后粉碎，得到所述生物絮凝剂。
优选地，所述活性污泥的浓度为6000～8000mg/L。
优选地，所述微曝气处理的温度为22～25℃，溶解氧为2～3mg/L。
优选地，所述活性污泥、芽孢杆菌、碳源、尿素、磷酸三钠、辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌的质量比为2:1:1:0.1:0.01:4:0.1:0.5:0.5。
优选地，所述碳源包括葡萄糖和/或醋酸钠。
优选地，所述辅料包括钠基膨润土、沸石粉、淀粉和柠檬酸中的一种或几种。
优选地，所述增稠剂包括阴离子聚丙烯酰胺和/或非离子聚丙烯酰胺。
优选地，所述生物激活酶包括过氧化氢酶和/或淀粉酶。
优选地，所述干燥的温度为100～105℃，时间为0.5～1.5h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的生物絮凝剂，所述生物絮凝剂的动力粘度为2000～12000cps，分子链线性程度≥95％。
本发明提供了一种生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：将活性污泥进行微曝气处理，得到预处理活性污泥，所述活性污泥为污水处理厂生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥；将所述预处理活性污泥与芽孢杆菌混合后进行曝气处理，得到曝气产物；将所述曝气产物与碳源、尿素和磷酸三钠混合后，再依次添加辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌，得到半胶体状物质；将所述半胶体状物质干燥后粉碎，得到所述生物絮凝剂。本发明制得的生物絮凝剂动力粘度(25℃)为2000～12000cps，分子链线性程度≥95％，化学性质稳定，耐酸碱(pH5～11)，适用温度范围广(0～50℃)，极易溶于水，可生物降解；分子链上有大量活性功能团，能有效与废水中的胶体颗粒表面产生氢键和范德华力，具有极强的吸附、架桥和网捕能力。生物蛋白絮凝剂还可与聚铝或聚铁产品协同使用，降低聚铝或聚铁的使用量，减少上清液中铁离子或铝离子的残留。本发明制得的生物絮凝剂能够对高浊度饮用水、染料废水、造纸废水、河道、湖泊等治理，快速清除藻类，提高水体透明度，降解水体中COD、BOD、悬浮物，消解池底沉积底泥、有机残渣，防止水体富营养化，消除硫化氢、土臭素和氨引起的臭味，维持良好的生物圈，提高水体自净能力，促使单一生态系统向复合型生态系统演替等实际水体都有着很好的处理效果，能大大减少化学絮凝剂的用量和危害，具有生物相容性、生物可降解和环境友好等优点，是替代传统絮凝剂的良好选择。本发明制得的生物絮凝剂在除浊、除油、去除金属离子、抑制污泥膨胀、促进污泥脱水等方面的效率高于传统的无机及有机絮凝剂，且用量少，应用范围广，沉淀物过滤性好，对人体无毒副作用；具有优异的脱色性，用于墨水、蜜糖废水、纸浆废水(黑液)、颜料废水等有色废水的处理，能有效的凝聚水溶性的色素，尤其对高分子絮凝剂不能去除的着色物质也有优异的脱色效果；能用于特殊废水的处理，如畜产高浓度有机废水、含有建筑材料的高浓度无机废水以及需要回收的食品及餐饮行业产生的废水，生物絮凝剂因其特有的高效性、无毒性以及可消除二次污染等优点，处理废水后均可达到满意效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1制得的生物絮凝剂的实物图；
图2从左到右依次为造纸黑液、传统药剂处理后的造纸黑液以及使用实施例1的生物絮凝剂处理的造纸黑液的照片；
图3为实施例2印染废水处理前后的照片。
具体实施方式
本发明提供了一种生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
将活性污泥进行微曝气处理，得到预处理活性污泥，所述活性污泥为污水处理厂生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥；
将所述预处理活性污泥与芽孢杆菌混合后进行曝气处理，得到曝气产物；
将所述曝气产物与碳源、尿素和磷酸三钠混合后，再依次添加辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌，得到半胶体状物质；
将所述半胶体状物质干燥后粉碎，得到所述生物絮凝剂。
本发明对所述活性污泥的具体来源没有特殊的限定。
在本发明中，所述活性污泥的浓度优选为6000～8000mg/L。
在本发明中，所述微曝气处理的温度优选为22～25℃，更优选为 23～24℃，溶解氧优选为2.5～4.5mg/L，更优选为3.5mg/L。
在本发明中，所述曝气处理的温度优选为22～25℃，更优选为23～24℃，时间优选为2h，溶解氧优选为2.5～4.5mg/L，更优选为3.5mg/L。
在本发明中，所述活性污泥、芽孢杆菌、碳源、尿素、磷酸三钠、辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌的质量比优选为 2:1:1:0.1:0.01:4:0.1:0.5:0.5。
在本发明中，所述碳源优选包括葡萄糖和/或醋酸钠。
在本发明中，所述辅料优选包括钠基膨润土、沸石粉、淀粉和柠檬酸中的一种或几种。在本发明中，所述辅料能够吸收水分。
在本发明中，所述增稠剂优选包括阴离子聚丙烯酰胺和/或非离子聚丙烯酰胺。
在本发明中，所述生物激活酶优选包括过氧化氢酶和/或淀粉酶。
在本发明中，所述半胶体状物质的含水率优选低于40％。
在本发明中，所述干燥的温度优选为100～105℃，时间优选为0.5～1.5h，更优选为2/3h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的生物絮凝剂，所述生物絮凝剂的动力粘度为2000～12000cps，分子链线性程度≥95％。
本发明还提供了上述技术方案所述生物絮凝剂在废水处理中的应用。
在本发明中，所述应用时，生物絮凝剂与废水的用量比优选为0.5：9.5，所述废水的pH值优选为6～8，温度优选为18～22℃，搅拌速度优选为 40～60rpm。
下面结合实施例对本发明提供的一种生物絮凝剂及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
首先取正常运转的污水处理厂(市政污水和工业污水)生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥，污泥浓度控制在6000mg/L，取出后20份含水活性污泥，在22℃的微曝气状态下，溶解氧控制在2.5mg/L，然后添加10份芽孢杆菌继续曝气两小时，按再添加10碳源(葡萄糖)，1份尿素，0.1磷酸三钠，继续控制温度，溶氧条件下，开起反应釜搅拌添加40份辅料(钠基膨润土)，使水份被辅料吸收至粥状物，添加5份增稠剂(阴离子聚丙烯酰胺)，5份生物激活酶(过氧化氢酶)，5份干粉式厌氧菌，继续搅拌1小时，将含水率低于40％以下的半胶体状物质，取出放置烘干箱，温度控制在105℃，烘干2/3 小时，取出粉碎成细粉即得到成品，照片如图1所示，为淡黄色产物。
生物絮凝剂的应用
造纸黑液
某造纸黑液造纸过程中产生的制浆蒸煮废液统称为造纸黑液，其所含污染物占造纸厂排污的90％以上，是造纸厂的最大污染源。造纸原料—植物秸秆等的28％半纤维素、25％木质素以及木糖、钾、氮、磷等物质进入黑液被废弃，这些物质均难以被微生物降解。造纸黑液有机物含量高、色度高、pH 值高，成为水处理行业的一大难题，将本实施例制得的生物絮凝剂用于处理造纸黑液，生物絮凝剂10g添加到100mL造纸黑液中，在22℃、搅拌速度为40rpm下进行生物絮凝，结果如表1所示。
表1实施例1生物絮凝剂的处理效果
对比例
使用传统药剂10g对造纸黑液100mL进行处理。
图2为从左到右依次为造纸黑液、传统药剂处理后的造纸黑液以及使用实施例1的生物絮凝剂处理的造纸黑液的照片，图2中，从左到右，颜色依次为黑色、浑浊的白色以及澄清透明，根据图2可以看出，本发明制得的生物絮凝剂都有良好的絮凝效果，且具有高效的特点。
实施例2
首先取正常运转的污水处理厂(市政污水和工业污水)生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥，污泥浓度控制在6000～8000mg/L，取出后20 份含水活性污泥，在25℃的微曝气状态下，溶解氧控制在3.5mg/L，然后添加10份芽孢杆菌继续曝气两小时，按再添加10碳源(醋酸钠)，0.02份尿素，0.01磷酸三钠，继续控制温度，溶氧条件下，开起反应釜搅拌添加50份辅料(淀粉)，使水份被辅料吸收至粥状物，添加5份增稠剂(非离子聚丙烯酰胺)，10份生物激活酶(淀粉酶)，10份干粉式厌氧菌，继续搅拌0.5 小时，将含水率低于40％以下的半胶体状物质，取出放置烘干箱，温度控制在100℃，烘干1.5小时，取出粉碎成细粉即得到成品。
生物絮凝剂的应用
油田废水
油田打井压裂产生的的污水和部分生活污水，呈黑棕色，含少量悬浮物，要求处理后CODCr＜50mg/L，将本实施例制得的生物絮凝剂用于处理油田废水，生物絮凝剂5g添加到100mL印染废水中，在20℃、搅拌速度为60rpm 下进行生物絮凝，结果如表2所示。
表2实施例2生物絮凝剂的处理效果
水样 COD<sub>cr</sub>(mg/L) COD<sub>cr</sub>去除率(％)
原水 100.6 175.5
实施例2处理后 45.4 54.9
图3为油田废水处理前后的照片，原始油田废水黑色溶液(图3左侧)，经生物絮凝剂处理后(图3右侧)，下部为黑色徐凝状物质，上部为澄清白色溶液，说明，本发明制得的生物絮凝剂具有优异的脱色性，用于墨水、蜜糖废水、纸浆废水(黑液)、油田废水，颜料废水等有色废水的处理，能有效的凝聚水溶性的色素，尤其对高分子絮凝剂不能去除的着色物质也有优异的脱色效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将活性污泥进行微曝气处理，得到预处理活性污泥，所述活性污泥为污水处理厂生化系统曝气池内带有菌胶团的活性污泥；
将所述预处理活性污泥与芽孢杆菌混合后进行曝气处理，得到曝气产物；
将所述曝气产物与碳源、尿素和磷酸三钠混合后，再依次添加辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌，得到半胶体状物质；
将所述半胶体状物质干燥后粉碎，得到所述生物絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性污泥的浓度为6000~8000mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述微曝气处理的温度为22~25℃，溶解氧为2~3mg/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性污泥、芽孢杆菌、碳源、尿素、磷酸三钠、辅料、增稠剂、生物激活酶和干粉式厌氧菌的质量比为2:1:1:0.1:0.01:4:0.1:0.5:0.5。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括葡萄糖和/或醋酸钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辅料包括钠基膨润土、沸石粉、淀粉和柠檬酸中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂包括阴离子聚丙烯酰胺和/或非离子聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物激活酶包括过氧化氢酶和/或淀粉酶。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100~105℃，时间为0.5~1.5h。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制得的生物絮凝剂，其特征在于，所述生物絮凝剂的动力粘度为2000~12000cps，分子链线性程度≥95%。
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