CN111137969B - 生物滤池填料的制备方法和曝气生物滤池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物滤池填料的制备方法和曝气生物滤池，该制备方法包括：将Fe3O4粉末、活性炭粉加入硅烷偶联剂水溶液中，超声并搅拌，制成悬浮液；在所述悬浮液中加入羧甲基纤维素，调制成料浆，然后干燥、研磨，制成复合粉体；称取火山岩颗粒30～40重量份，粉煤灰20～30重量份，粘土30～40重量份，造孔剂4～8重量份，所述复合粉体35～50重量份，混合均匀，加水25～35重量份，造粒，制成颗粒；所述颗粒预热至105～115℃，再在500～700℃焙烧，冷却，磁化，制成生物滤池填料。该方法工艺简单，所制得的生物滤池填料氨氮去除率高，去污能力强，能保证较好的机械强度。

Description

生物滤池填料的制备方法和曝气生物滤池
技术领域
本发明涉及生物滤池技术领域，尤其是涉及一种生物滤池填料的制备方法和曝气生物滤池。
背景技术
曝气生物滤池技术集污水生物处理与深层过滤于一体，较之于传统污水处理工艺，具有占地面积小、能耗低、效率高、便于管理等诸多优点。填料是曝气生物滤池的重要组成部分，常见的填料有石英砂、无烟煤、活性炭以及石榴石、钛铁矿石等天然材料，还有陶粒等烧制材料，这些填料或多或少还存在强度差、孔隙率小、对微生物吸附性不佳等缺陷，限制了曝气生物滤池技术在水处理领域的推广应用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种生物滤池填料的制备方法，该方法工艺简单，所制得的填料氨氮去除率高，去污能力强。
本发明还提出一种曝气生物滤池，其应用上述制备方法制得的生物滤池填料。
根据本发明的第一方面实施例的生物滤池填料的制备方法，包括步骤：
S1.将Fe3O4粉末、活性炭粉加入硅烷偶联剂水溶液中，超声并搅拌，制成悬浮液；
S2.在所述悬浮液中加入羧甲基纤维素，调制成料浆，然后干燥、研磨，制成复合粉体；
S3.称取火山岩颗粒30～40重量份，粉煤灰20～30重量份，粘土30～40重量份，造孔剂4～8重量份，所述复合粉体35～50重量份，混合均匀，加水25～35重量份，造粒，制成颗粒；
S4.所述颗粒预热至105～115℃，再在500～700℃焙烧，冷却，磁化，制成生物滤池填料。
根据本发明实施例的生物滤池填料的制备方法，至少具有如下有益效果：
活性炭粉与Fe3O4粉末复配，充分利用Fe3O4的磁场效应及活性炭的吸附效应，利于微生物附着在填料表面，并提高其生物活性。复合粉体中羧甲基纤维素起粘结作用，其与硅烷偶联剂搭配，提高活性炭与Fe3O4的界面结合，使两者在后续造粒过程中不易分离，其中Fe3O4磁化后能形成磁场，提高微生物的活性，并使具有顺磁性的氧更容易富集在填料表面，因而微生物更容易在填料表面富集，活性炭用于提高吸附强度，二者搭配，可为微生物营造良好的繁殖条件，提高生物膜的致密性，进而提高水处理效率。
上述复合粉体与火山岩颗粒、粉煤灰、粘土、造孔剂按一定配比搭配，得到多孔结构的生物滤池填料。其中，对造孔剂的类型没有特别限定，具体实施例为重量比3:1的碳酸氢铵和淀粉的混合物。复合粉体中硅烷偶联剂和羧甲基纤维素能提高孔隙率，且分散在成孔界面的复合粉体利于形成开孔结构，有利于微生物的截留与累积。
该方法工艺简单，产品去污效果好，有一定的承载能力，反冲洗时不易破碎，使用过程中不易板结，具有显著的产业化应用价值。
根据本发明的一些实施例，步骤S1中，Fe3O4粉末与活性炭粉的重量比为(4～8):1。
根据本发明的一些实施例，步骤S2中，所述羧甲基纤维素用量为Fe3O4粉末、活性炭粉总重量的1～15％。
根据本发明的一些实施例，步骤S3中，所述颗粒的粒径为3～6mm。
根据本发明的一些实施例，步骤S4中，在磁化前，还包括步骤：对焙烧后的颗粒进行筛分，控制粒径为3～6mm。
根据本发明的一些实施例，所述火山岩颗粒粒径为1～2mm。
根据本发明的第二方面实施例的曝气生物滤池，其包括根据本发明上述第一方面实施例的制备方法制得的生物滤池填料。
根据本发明实施例的曝气生物滤池，至少具有如下有益效果：
利用上述生物滤池填料高孔隙率及对微生物的诱导、吸附和截留作用，有利于硝化菌的附着生长，提高氨氮的去除效率，填料机械强度大，反冲洗时不易破碎，使用中不易不板结，使用寿命长。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
实施例1
生物滤池填料的制备方法，包括步骤：
(1)Fe3O4粉末、活性炭粉按重量比为6:1，加入KH550水溶液中，KH550用量为固体份重量的1％，在50℃下超声并搅拌40min，制成悬浮液；
(2)在步骤(1)制得的悬浮液中加入羧甲基纤维素，用量为Fe3O4粉末、活性炭粉总重量的3％，调制成料浆，然后干燥、研磨，制成复合粉体；
(3)将火山岩(黑色)，用破碎机破碎，破碎后过筛，选择1～2mm粒径的颗粒作为生料；
(4)称取步骤(3)的生料35重量份、粉煤灰25重量份、粘土35重量份、造孔剂5重量份、上述复合粉体42重量份，高速混合，再加水30重量份进行混合，混合料送入成球盘进行造粒，获得粒径3～6mm的颗粒；其中，造孔剂为重量比3:1的碳酸氢铵和淀粉的混合物；
(5)将步骤(4)所得颗粒送入电炉预热至110℃，预热完毕立刻送入600℃的电阻炉中焙烧，焙烧完毕后，用冷却机将颗粒冷却至室温，筛分出粒径3～6mm的颗粒，在磁场中磁化30min，制成生物滤池填料。
实施例2
生物滤池填料的制备方法，包括步骤：
(1)Fe3O4粉末、活性炭粉按重量比为8:1，加入KH550水溶液中，KH550用量为固体份重量的1.2％，在50℃下超声并搅拌50min，制成悬浮液；
(2)在步骤(1)制得的悬浮液中加入羧甲基纤维素，用量为Fe3O4粉末、活性炭粉总重量的5％，调制成料浆，然后干燥、研磨，制成复合粉体；
(3)将火山岩(黑色)，用破碎机破碎，破碎后过筛，选择1～2mm粒径的颗粒作为生料；
(4)称取步骤(3)的生料40重量份、粉煤灰28重量份、粘土40重量份、造孔剂6重量份、上述复合粉体45重量份，高速混合，再加水35重量份进行混合，混合料送入成球盘进行造粒，获得粒径3～6mm的颗粒；其中，造孔剂为重量比3:1的碳酸氢铵和淀粉的混合物；
(5)将步骤(4)所得颗粒送入电炉预热至110℃，预热完毕立刻送入600℃的电阻炉中焙烧，焙烧完毕后，用冷却机将颗粒冷却至室温，筛分出粒径3～6mm的颗粒，在磁场中磁化30min，制成生物滤池填料。
实施例3
生物滤池填料的制备方法，包括步骤：
(1)Fe3O4粉末、活性炭粉按重量比为4:1，加入KH550水溶液中，KH550用量为固体份重量的0.5％，在50℃下超声并搅拌50min，制成悬浮液；
(2)在步骤(1)制得的悬浮液中加入羧甲基纤维素，用量为Fe3O4粉末、活性炭粉总重量的5％，调制成料浆，然后干燥、研磨，制成复合粉体；
(3)将火山岩(黑色)，用破碎机破碎，破碎后过筛，选择1～2mm粒径的颗粒作为生料；
(4)称取步骤(3)的生料30重量份、粉煤灰22重量份、粘土30重量份、造孔剂4重量份、上述复合粉体35重量份，高速混合，再加水25重量份进行混合，混合料送入成球盘进行造粒，获得粒径3～6mm的颗粒；其中，造孔剂为重量比3:1的碳酸氢铵和淀粉的混合物；
(5)将步骤(4)所得颗粒送入电炉预热至110℃，预热完毕立刻送入600℃的电阻炉中焙烧，焙烧完毕后，用冷却机将颗粒冷却至室温，筛分出粒径3～6mm的颗粒，在磁场中磁化30min，制成生物滤池填料。
对比例
生物滤池填料的制备方法，包括步骤：
(1)将火山岩(黑色)，用破碎机破碎，破碎后过筛，选择1～2mm粒径的颗粒作为生料；
(2)称取步骤(1)的生料35重量份、粉煤灰25重量份、粘土35重量份、造孔剂5重量份、Fe3O4粉末36重量份、活性炭粉6重量份、0.4重量份KH550、羧甲基纤维素1.3重量份，高速混合，再加水30重量份进行混合，混合料送入成球盘进行造粒，获得粒径3～6mm的颗粒；其中，造孔剂为重量比3:1的碳酸氢铵和淀粉的混合物；
(3)将步骤(2)所得颗粒送入电炉预热至110℃，预热完毕立刻送入600℃的电阻炉中焙烧，焙烧完毕后，用冷却机将颗粒冷却至室温，筛分出粒径3～6mm的颗粒，在磁场中磁化30min，制成生物滤池填料。
将各实施例和对比例的生物滤池填料装入试验柱，柱体直径0.15m，高2m,填料高度1.2m，柱体侧壁对应于填料所在位置由上至下间隔设有3个取水口。接种活性污泥,加入适量葡萄糖作为碳源。进水硝酸盐氮浓度30mg/L，进水溶解氧2mg/L，连续培养和运行稳定后，测试氨氮去除率。
对比例的氨氮去除率为83％，实施例1至3氨氮去除率为95％以上，未出现破碎和板结现象。可见，本发明可以显著提高填料的氨氮去除率，能保证较好的机械强度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.生物滤池填料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1.将Fe3O4粉末、活性炭粉加入硅烷偶联剂水溶液中，超声并搅拌，制成悬浮液；
步骤S1中，Fe3O4粉末与活性炭粉的重量比为(4～8):1；
S2.在所述悬浮液中加入羧甲基纤维素，调制成料浆，然后干燥、研磨，制成复合粉体；
S3.称取火山岩颗粒30～40重量份，粉煤灰20～30重量份，粘土30～40重量份，造孔剂4～8重量份，所述复合粉体35～50重量份，混合均匀，加水25～35重量份，造粒，制成颗粒；
S4.所述颗粒预热至105～115℃，再在500～700℃焙烧，冷却，磁化，制成生物滤池填料。
2.根据权利要求1所述的生物滤池填料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述羧甲基纤维素用量为Fe3O4粉末、活性炭粉总重量的1～15％。
3.根据权利要求1所述的生物滤池填料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述颗粒的粒径为3～6mm。
4.根据权利要求3所述的生物滤池填料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，还包括步骤：对焙烧后的颗粒进行筛分，控制粒径为3～6mm。
5.根据权利要求1所述的生物滤池填料的制备方法，其特征在于，所述火山岩颗粒粒径为1～2mm。
6.一种曝气生物滤池，其特征在于，其应用根据权利要求1至5任一项所述的制备方法制得的生物滤池填料。
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