CN114751507B - 一种曝气生物滤池有机填料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种曝气生物滤池新型填料及其制备方法,该新型填料采用废旧膜丝与活性炭作为主要原料,经包覆处理后通过培养处理将水处理用菌种稳定附着于废旧膜丝和活性炭上;本发明通过废旧膜丝所带来的微生物培养基环境,极大有利于降低水处理用菌剂的添加量,节省成本;同时极大的有利于降低水处理用菌剂的损耗,且培养及驯化所需时间可进一步大幅降低。本发明所提供的曝气生物滤池新型填料可用于中小型微污染湖库水源的给水处理,可去除引起CODMn、色度、嗅味等问题的有机污染物,减轻后续膜工艺处理压力。
Description
技术领域
本发明属于水净化处理领域,涉及一种曝气生物滤池新型填料及其制备方法。
背景技术
我国目前农村人口约有5.10亿人,但目前农村规模化供水工程供水人口仅占农村人口的50%,而饮用水经过集中净化处理的比例仅为65.3%,约35%的农村人口饮水水源取自附近的水库、湖泊以及河流。由于农饮水的水源污染严重,农村人口的饮水健康受到了严重的威胁,尤其是偏远地区的农村。
偏远地区农村主要面临着居民点分散,通常表现为单个居民点居民人数较少、地形复杂等,但同时其水源地水源在受到污染的情形下,难以通过传统的水处理工艺进行水质净化。这主要是因为在这种地区使用传统的水处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)所需建设的给水厂以及附属的管网规模大,投资建设以及维护成本较高,且出水水质、水量以及水压难以保持稳定,运行管理也较为困难。偏远地区农村需要投资较低、占地灵活、维护方便、处理能力高效稳定的水处理技术来解决农村饮水问题。
在实践过程中,曝气生物滤池结合超滤膜技术更为符合农村地区水资源现实处理需求,曝气生物滤池是一种主要运用附着在填料上的微生物来对进水中的污染物进行生物降解,实现水质提升的水处理工艺。后续一般附加超滤膜工艺去除剩余的浊度,生物污泥等污染物,使出水达到预定标准。
而曝气生物滤池的水处理效果主要取决于其过滤填料,为进一步提高曝气生物滤池水处理净化质量,势必需要对过滤填料进行创新。
发明内容
为了进一步提高曝气生物滤池的水处理效果,本发明提供一种曝气生物滤池新型填料及其制备方法,该新型填料采用废旧膜丝与活性炭作为主要原料,经包覆处理后通过培养处理将水处理用菌种稳定附着于废旧膜丝和活性炭上;本发明通过废旧膜丝所带来的微生物培养基环境,极大有利于降低水处理用菌剂的添加量,节省成本;同时极大的有利于降低水处理用菌剂的损耗,且培养及驯化所需时间可进一步大幅降低。
为实现上述目的,本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择废旧膜丝经预处理为外径不大于2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为(60~90): (60~90)的比例充分混合均匀,得混合物料;
(3)将步骤(2)所得混合物料与包覆用溶液混合均匀,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(0.5~1)的比例添加水处理用菌剂,然后进行包覆处理为外径4~5mm的新型填料颗粒,将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
或为,
将步骤(2)所得混合物料进行包覆处理为外径4~5mm的新型填料颗粒;然后将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(1~2)的比例添加水处理用菌剂,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,二次培养处理7~12天,即得曝气生物滤池新型填料。
其中,步骤(1)中所述废旧膜丝选择为水处理应用过程中所更替回收的膜材料组分,主要是因污染严重无法恢复或是因破损失效,从而无法继续进行水处理。通常而言,所述废旧膜丝的材质选择包括聚偏氟乙烯(PVDF)或聚氯乙烯 (PVC)。
通常地,步骤(1)中所述预处理,主要包括将回收所得废旧膜丝表面残留的污染物进行清除,以及除去废旧膜丝中非膜丝材质的部分,然后通过剪切或粉碎处理为外径不大于2mm的片状或颗粒状。需要说明的是,因本发明针对废旧膜丝回收再利用及下述发明原理,该预处理不包括对废旧膜丝过度漂洗、烘干等会对其所含水处理微生物种群及微生物培养基造成高程度损害的处理方式。
其中,步骤(2)中所述活性炭,为市售可用于水处理的活性炭组分,为方便混合,可选择购买粉末活性炭,或购买颗粒活性炭后粉碎为粉末活性炭。
需要说明的是,步骤(2)中所述活性炭的质量在称量时为干重,也可理解为市售活性炭直接称量所得干重;因本发明针对废旧膜丝回收再利用及下述发明原理,步骤(2)中所述经预处理的废旧膜丝的重量为直接称量获得,而非干重。
此外还需要说明的是,步骤(2)中所述废旧膜丝与活性炭的比例还可根据最终制备所得曝气生物滤池新型填料的所需密度进行调控,从而使得其能够浮在水体上或是沉在水体底部。
其中,步骤(3)中水处理用菌剂,为针对水体中污染物进行定向清洁处理的菌种选择,包括市售的水处理用菌种及本发明所在单位自研富集菌种,或是通过提取成熟生物滤池的滤料或滤液,进行浸泡或培养处理后所得水处理用菌液。
进一步地,所述水处理用菌种,为根据水处理所在地水体主要污染源和/或污染物进行具体选择,例如,为针对水体中的多环芳烃类有机污染物,选择小球藻(Chlorellasorokiniana)、分歧杆菌.A1-PYR(Mycobacteriumsp.A1-PYR)、嗜麦芽窄食单胞菌VUN10010(Stenotrophomonas maltophilia VUN 10010)菌种。
需要说明的是,因市售水处理菌剂通常为浓缩液,使用时需按照其说明书多倍稀释,而通过提取成熟生物滤池的滤料或滤液,进行浸泡处理后所得水处理用菌液的浓度标准也非均一。为方便本领域技术人员的统一化实施及称量操作,步骤(3)中所述水处理用菌剂的质量特指为其所含生物质质量。
其中,步骤(3)中所述包覆处理,为通过现有技术中的包覆处理技术将步骤(2)所得混合物料进行包覆,需注意的是,上述包覆处理技术应适用于水处理用过滤填料,即该包覆处理的包覆外层应具备结构稳定、外层具有微孔结构的特征,在填料本身结构稳定的同时,便于处理水通过微孔进出包裹结构,与填料内部载体进行接触,以便于内层填料上的功能微生物可针对水体中污染物进行吸附和去除。本领域技术人员可参考现有技术中关于此类水处理用填料的包覆处理技术并直接应用于本发明中。
为了更好地说明本发明,并提供优选技术供以参考:
其中一种优选技术方案中,步骤(3)中所述包覆处理,为采用海藻酸钠交联包覆法,具体包括以下步骤:
以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为(4~5):100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为4~8wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(0.5~1)的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为2~4wt%的氯化钙溶液中,静置20~60min形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒。
其中一种优选技术方案中,步骤(3)中所述包覆处理,为采用聚氨酯包覆法,具体包括以下步骤:
将步骤(2)所得混合物料装入转鼓,预热至150~170℃,然后以混合物料与多元醇按照质量比为10:(10~30)以及混合物料与异氰酸酯按照质量比为10: (20~30)的方式添加多元醇和异氰酸酯至转鼓中,转鼓转动速度设置为 45~90rpm,转鼓转动处理25~30min,并在转鼓转动过程中补充异氰酸酯以形成多层包覆层,制备得外径4~5mm的新型填料颗粒;然后将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(1~2)的比例添加水处理用菌剂,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒。
其中,所述异氰酸酯为现有技术所记载的聚氨酯包覆法中所常规使用的异氰酸酯树脂,选择包括但不限于二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯 (TDI)其中任意一种。本领域技术人员可根据所需包覆处理的具体需求,选择适宜的异氰酸酯树脂。
其中,所述多元醇为现有技术所记载的聚氨酯包覆法中所常规使用的多元醇,选择包括但不限于己二酸系聚酯多元醇、醇酸系聚酯多元醇、丙烯酸系聚酯多元醇与混合二元酸聚酯多元醇其中任意一种。本领域技术人员可根据所需包覆处理的具体需求,选择适宜的多元醇。
其中,所述转鼓为利用现有水处理设备中包含转鼓组件设备中的转鼓,转鼓通常具有转速低、不易将物料甩出的特性,例如转鼓式过滤器中的转鼓部件。
优选地,所述转鼓转动过程中补充异氰酸酯以形成多层包覆层,优选补充异氰酸酯的总量,是以混合物料与异氰酸酯按照质量比为10:(10~20)的比例进行补充。
其中一种优选技术方案中,步骤(3)中所述包覆处理,为采用聚乙烯醇包覆法,具体包括以下步骤:
以混合物料与聚乙烯醇水溶液的质量比为(4~5):100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为8~15wt%的聚乙烯醇水溶液中,混合均匀并消泡处理后,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(0.5~1)的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为2~4wt%的氯化钙饱和硼酸溶液中,交联处理24~48小时以形成外径 4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒。
通常地,其中所述消泡处理可通过静置至未见气泡溢出或持续超声至少30 min以消除气泡。
通常的,在上述优选技术方案中,海藻酸钠交联包覆法和聚乙烯醇包覆法中,所述混合液通过滴加的方式加入至氯化钙溶液中或氯化钙饱和硼酸溶液中时,氯化钙溶液或氯化钙饱和硼酸溶液在使用时应保障其质量浓度不会低于上述限定,以防止影响包覆效果,可通过在滴加过程中进行补充或是直接选择过量溶液的工艺方式。
其中,步骤(3)中所述一次培养处理,为基于微生物现有技术中针对菌种的培养处理工艺,主要是通过微生物培养液对水处理用菌种进行培养,使得水处理用菌种稳定附着于废旧膜丝和活性炭上,在一次培养处理后,所得培养有菌种的新型填料颗粒可在低温条件下(例如4℃)进行长期封存保管,以方便库存、运输和使用。需说明的是,仅经一次培养处理后,所得培养有菌种的新型填料颗粒不具备稳定之后的高效率水处理功效。
所述微生物培养液为微生物领域常规培养液选择,本领域技术人员可根据具体所使用的水处理用菌种,选择适宜的微生物培养液。
为了更好地说明本发明,并提供优选技术供以参考:
其中一种优选技术方案中,步骤(3)中所述一次培养处理,具体为放入15~25 mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养24~48h即可。
而步骤(4)中所述二次培养处理,主要是对水处理用菌种进一步培养及针对目标水体一定程度的驯化,使得水处理用菌种适应目标水体的处理并进一步大量繁殖于废旧膜丝和活性炭上。经过二次培养处理后,所得曝气生物滤池新型填料可直接应用于正式的水处理流程中。
基于上述使得水处理用菌种适应目标水体的处理并进一步大量繁殖于废旧膜丝和活性炭上,在二次培养处理中,将微生物培养液与目标水体的混合液作为培养液进行培养处理。其中所述微生物培养液为微生物领域常规培养液选择,本领域技术人员可根据具体所使用的水处理用菌种,选择适宜的微生物培养液。
为了更好地说明本发明,并提供优选技术供以参考:
其中一种优选技术方案中,步骤(4)中所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:(3~11)的比例进行混合作为培养液,通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:(1~3) 的条件下培养7~12天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为15~25mg/L质量浓度的葡萄糖溶液。
进一步地,为了提高水处理用菌种针对目标水体的驯化效果,步骤(4)中所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:(3~11)的比例进行混合作为培养液,以培养液中微生物培养液占比不同配置多组培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:(1~3)的条件下培养18~36小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养7~12 天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为15~25mg/L质量浓度的葡萄糖溶液。
需要说明的是,上述目标水体为含有需处理污染成分的水体,通常为需要进行水处理地方水源上所直接采取的水体。
本发明的主要发明点在于,通过引入废旧膜丝与活性炭构成的复合填料,能够大幅缩短对应水体水处理用菌种的培养驯化时间及水处理效果。本发明的发明人通过对照实验,将同材质的全新膜丝作为变量,将除填料内膜丝不同,其余条件相同的曝气生物滤池填料投入使用。发现实验组在二次培养处理时间为7~12 天后作为曝气生物滤池填料的水处理效果,显著优于对照组;而将二次培养处理时间进行延长,发现对照组二次培养处理26~31天所得填料,与实验组二次培养处理7~12天的水处理效果近似,可明显看出,实验组显著降低了填料的工业生产周期。
经推测,上述培养周期的大幅缩短,主要是因为废旧膜丝在长期使用过程中,本体附着积累了较多的水体污染物及有机物、微生物,形成了天然的水处理微生物种群以及一定的微生物培养基。水处理用菌种通过培养处理在进入到废旧膜丝与活性炭所构成的混合物料中时,经由废旧膜丝所提供的营养物质,沿废旧膜丝可迅速扩散至活性炭表面及多孔结构中,显著加快其培养和驯化速度。
本领域技术人员清楚知晓,若加大水处理用菌剂的使用量,的确能够降低培养时间,但是会造成工业成本的大幅上涨。因此,因废旧膜丝的引入所带来的微生物培养基环境,可在制备新型填料颗粒时具有一定的培养效果,极大有利于降低水处理用菌剂的添加量,节省成本;同时极大的有利于前置添加水处理用菌剂的工艺中,在进行包覆处理过程中降低水处理用菌剂的损耗,而前置添加水处理菌剂相较于包覆处理后再添加水处理用菌剂,其水处理菌剂的添加量可大幅减少,且培养及驯化所需时间可进一步大幅降低。在这基础上,选择并利用大比例添加废旧膜丝,有利于解决废旧膜丝回收再利用问题,适于工业实用。
进一步地,所述废旧膜丝优选为所需处理水体所更替下的废旧膜丝,且所述水处理用菌种选择为针对该水体的主要污染物。通过上述优选方式,因具有同种污染物,将进一步加快所述水处理用菌种的培养驯化时间。
此外,在本发明优选技术方案中,采用聚乙烯醇或海藻酸钠进行包覆,制备具有多孔开孔结构特征的外壳包裹混合物料,在固定活性炭与废旧膜丝的同时,使填料内部与进水实现物质交换,并方便进行活化再生及更替。并通过将吸附能力强,微生物附着量大的活性炭固定,使用废旧膜丝将活性炭均匀分隔,提高了生物负载量。
本发明所提供的曝气生物滤池新型填料可用于中小型微污染湖库水源的给水处理,可去除引起CODMn、色度、嗅味等问题的有机污染物,减轻后续膜工艺处理压力,同时膜组件能够有效去除浊度、细菌等污染物。整体方案运行维护成本较低,能够长期稳定的运行。
本发明可用于我国农村地区的微污染水的给水处理,其水质特征为:溶解性有机碳≤30mg/L、总溶解性固体=150~500mg/L、pH=6.5~8.2、浊度=1.0~60.0 NTU、色度=5~300、氨氮=1.0~4.0mg/L。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备所得曝气生物滤池新型填料的实物照片。
图2为本发明制备所得曝气生物滤池新型填料的包覆结构示意图。
图3为本发明应用例1处理前后水样样品对比照片。图中,右边水瓶内为原水,呈现为黄色混浊液体;左边水瓶内为处理后出水,呈现为澄清无色状态。
图4为本发明实施例1制备所得曝气生物滤池新型填料与对比例2制备所得曝气生物滤池对比填料分别首次投入水处理过程中随时间变化出水水质CODmn指标的对比表图。
图5为本发明实施例1制备所得曝气生物滤池新型填料与对比例2制备所得曝气生物滤池对比填料分别首次投入水处理过程中随时间变化出水水质CODmn去除率的对比表图。
图6为本发明实施例1制备所得曝气生物滤池新型填料与对比例2制备所得曝气生物滤池对比填料分别首次投入水处理过程中随时间变化出水水质DOC指标的对比表图。
图7为本发明实施例1制备所得曝气生物滤池新型填料与对比例2制备所得曝气生物滤池对比填料分别首次投入水处理过程中随时间变化出水水质DOC去除率的对比表图。
图8为本发明实施例1所选择使用的废旧膜丝照片。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。值得指出的是,给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明保护范围。
下述实施方式中,使用pH计检测pH值;使用铂钴比色法检测水的色度;使用浊度仪检测水的浊度,使用分光光度计检测水的吸光度,使用TOC仪器检测水中的溶解性有机物,使用高锰酸钾测定水中高锰酸盐指数(GB 11892-89);使用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636-2012)检测水中总氮。
实施例1
本实施例一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择川渝地区某农村微污染湖库水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为60:80的比例充分混合均匀,得密度处于1.0~1.1g/cm3的混合物料;
(3)以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为5:100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为5wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:0.5的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为4wt%的氯化钙溶液中,静置60min形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为通过目标微污染湖库成熟生物滤池的滤液,进行培养处理后所得水处理用菌液;
所述一次培养处理,具体为放入25mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养48h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池新型填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:3、1:4、1: 5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11的比例分别进行混合作为培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:2的条件下培养24小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养9天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为25mg/L质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该川渝地区某农村微污染湖库水的水体。
实施例2~3
实施例2~3曝气生物滤池新型填料的制备方法,与实施例1技术方案一致,仅将废旧膜丝替换为另外两处川渝地区农村微污染湖库水处理设备替换下的废旧膜丝,及二次培养处理时采用了另外两处川渝地区农村微污染湖库水作为目标水体,分别作为实施例2~3。
应用例1~3
将实施例1~3制备所得曝气生物滤池新型填料填充入曝气生物滤池装置中,填充至装置的50%,分别对其所针对的目标水体进行水处理。
选用三种川渝地区农村微污染湖库水的进水和驯化培养稳定后出水水质见表1,所有出水表现出>95%的有机物去除率和>80%的浊度去除率,均可满足国家饮用水指标。
表1
对比例1
本对比例中曝气生物滤池对比填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择川渝地区某农村微污染湖库水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为60:80的比例充分混合均匀,得密度处于1.0~1.1g/cm3的混合物料;
(3)以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为5:100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为5wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:0.3的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为4wt%的氯化钙溶液中,静置60min形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为通过目标微污染湖库成熟生物滤池的滤液,进行培养处理后所得水处理用菌液;
所述一次培养处理,具体为放入25mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养48h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池对比填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11的比例分别进行混合作为培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:2的条件下培养24小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养9天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为25mg/L质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该川渝地区某农村微污染湖库水的水体。
将所得曝气生物滤池新型填料投入正式目标水体的水处理,并记录随运行时间变化,其水处理出水水质。
表2对比例1制备所得曝气生物滤池对比填料出水水质
可明显看出,因水处理用菌剂添加量的降低,对比例1制备所得曝气生物滤池对比填料在投入使用初期水处理性能较差,而随投入使用时间增加,其水处理性能逐渐变好,说明其中水处理菌种仍具有一定的培养空间,需要更长的二次培养处理周期。
对比例2
本对比例制备曝气生物滤池对比填料时膜丝原料选择全新膜丝(海南立昇 PVDF中空纤维膜)替换实施例1中的废旧膜丝,其余条件不变,制备所得曝气生物滤池对比填料。
将两种填料分别装填入两个相同的曝气生物滤池装置中,取同一水源地的水进行通水,同时进行出水水质检测。在进水一致的条件下,比较实施例1制备所得曝气生物滤池新型填料和对比例2制备所得曝气生物滤池对比填料,记录随运行时间变化,其水处理出水水质:
表3实施例1使用废旧膜丝制备所得曝气生物滤池新型填料出水水质
表4对比例2中使用新膜丝制备所得曝气生物滤池对比填料出水水质
可明显看出,对比例2同样出现了投入使用初期水处理性能较差,而随投入使用时间增加,其水处理性能逐渐变好的现象,证明其同样存在因培养周期不足导致水处理性能低下。充分说明了使用废旧膜丝作为原料,能够有效缩短水处理菌种的培养周期,显著降低生产周期及成本,能够更快的投入到水处理正式运行中。
实施例4
本实施例一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择某地区水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于 2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为60:60的比例充分混合均匀;
(3)以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为5:100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为8wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:1的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为3wt%的氯化钙溶液中,静置50min形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为市售小球藻浓缩液;
所述一次培养处理,具体为放入20mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养24h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池新型填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:7的比例进行混合作为培养液,通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:1的条件下培养12天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为20mg/L质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该地区污染水的水体。
实施例5
本实施例一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择某地区水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于 2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为80:60的比例充分混合均匀;
(3)将步骤(2)所得混合物料装入转鼓,预热至160℃,然后以混合物料与多元醇按照质量比为10:20以及混合物料与异氰酸酯按照质量比为10:30 的方式添加多元醇和异氰酸酯至转鼓中,转鼓转动速度设置为60rpm,转鼓转动处理30min,并在转鼓转动过程中补充异氰酸酯以形成多层包覆层,制备得外径 4~5mm的新型填料颗粒;然后将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:2的比例添加水处理用菌剂,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为市售分歧杆菌.A1-PYR浓缩液;
所述补充异氰酸酯的总量,是以混合物料与异氰酸酯按照质量比为10:10 的比例进行补充;
所述一次培养处理,具体为放入20mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养36h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池新型填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:3、1:4、1: 5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10的比例分别进行混合作为培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:3的条件下培养36小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养12天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为25mg/L质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该地区污染水的水体。
实施例6
本实施例一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择某地区水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于 2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为90:60的比例充分混合均匀;
(3)以混合物料与聚乙烯醇水溶液的质量比为5:100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为12wt%的聚乙烯醇水溶液中,混合均匀并消泡处理后,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:1的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为4wt%的氯化钙饱和硼酸溶液中,交联处理24小时以形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为市售嗜麦芽窄食单胞菌VUN 10010浓缩液;
所述一次培养处理,具体为放入15mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养24h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池新型填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:3、1:3、1: 4、1:5、1:6、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:11的比例分别进行混合作为培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3) 所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:3的条件下培养18小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养8天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为15mg/L 质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该地区污染水的水体。
实施例7
本实施例一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择某地区水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于 2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为60:90的比例充分混合均匀;
(3)以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为4:100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为8wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:1的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为4wt%的氯化钙溶液中,静置20min形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为通过目标地区成熟生物滤池的滤液,进行培养处理后所得水处理用菌液;
所述一次培养处理,具体为放入15mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养24h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池新型填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:3、1:4、1: 5、1:7、1:8、1:10、1:11的比例分别进行混合作为培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:1的条件下培养24小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养7天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为25mg/L质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该地区污染水的水体。
实施例8
本实施例一种曝气生物滤池新型填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)选择某地区水处理设备替换下的废旧膜丝,经预处理为外径不大于 2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为70:80的比例充分混合均匀;
(3)以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为5:100的比例,将步骤(2) 所得混合物料加入至质量浓度为4wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:1的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为2wt%的氯化钙溶液中,静置60min形成外径4~5mm的新型填料颗粒;将该新型填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的新型填料颗粒;
其中,所述水处理用菌剂为通过目标地区成熟生物滤池的滤液,进行培养处理后所得水处理用菌液;
所述一次培养处理,具体为放入25mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养24h即可;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒,进行二次培养处理,即得曝气生物滤池新型填料;
所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:3的比例进行混合作为培养液,通入装有步骤(3)所得培养有菌种的新型填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:1的条件下培养8天,即得曝气生物滤池新型填料;其中,所述微生物培养液为20mg/L质量浓度的葡萄糖溶液,目标水体为该地区污染水的水体。
Claims (9)
1.一种曝气生物滤池填料的制备方法,其特征在于按重量份数计包括以下步骤:
(1)选择废旧膜丝经预处理为外径不大于2mm的片状或颗粒状;
(2)将步骤(1)经预处理的废旧膜丝与活性炭按照质量比为(60~90):(60~90)的比例充分混合均匀,得混合物料;所述废旧膜丝为所需处理水体在水处理应用过程中所更替回收的膜材料组分;
所述预处理主要包括将回收所得废旧膜丝表面残留的污染物进行清除,以及除去废旧膜丝中非膜丝材质的部分,然后通过剪切或粉碎处理为外径不大于2mm的片状或颗粒状,且不包括对其所含水处理微生物种群及微生物培养基造成高程度损害的处理方式;
(3)将步骤(2)所得混合物料与包覆用溶液混合均匀,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(0.5~1)的比例添加水处理用菌剂,然后进行包覆处理为外径4~5mm的填料颗粒,将该填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的填料颗粒;
或为,
将步骤(2)所得混合物料进行包覆处理为外径4~5mm的填料颗粒;然后将该填料颗粒放入微生物培养液中,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(1~2)的比例添加水处理用菌剂,进行一次培养处理,即得培养有菌种的填料颗粒;
(4)将步骤(3)所得培养有菌种的填料颗粒,二次培养处理7~12天,即得曝气生物滤池填料。
2.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于步骤(3)中所述包覆处理,为采用海藻酸钠交联包覆法,具体包括以下步骤:
以混合物料与海藻酸钠水溶液的质量比为(4~5):100的比例,将步骤(2)所得混合物料加入至质量浓度为4~8wt%的海藻酸钠水溶液中,并按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(0.5~1)的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为2~4wt% 的氯化钙溶液中,静置20~60min形成外径4~5mm的填料颗粒;将该填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的填料颗粒。
3.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于步骤(3)中所述包覆处理,为采用聚氨酯包覆法,具体包括以下步骤:
将步骤(2)所得混合物料装入转鼓,预热至150~170℃,然后以混合物料与多元醇按照质量比为10:(10~30)以及混合物料与异氰酸酯按照质量比为10:(20~30)的方式添加多元醇和异氰酸酯至转鼓中,转鼓转动速度设置为45~90rpm,转鼓转动处理25~30min,并在转鼓转动过程中补充异氰酸酯以形成多层包覆层,制备得外径4~5mm的填料颗粒;然后将该填料颗粒放入微生物培养液中,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(1~2)的比例添加水处理用菌剂,进行一次培养处理,即得培养有菌种的填料颗粒。
4.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于步骤(3)中所述包覆处理,为采用聚乙烯醇包覆法,具体包括以下步骤:
以混合物料与聚乙烯醇水溶液的质量比为(4~5):100的比例,将步骤(2)所得混合物料加入至质量浓度为8~15wt%的聚乙烯醇水溶液中,混合均匀并消泡处理后,按照混合物料与水处理用菌剂的质量比为100:(0.5~1)的比例添加水处理用菌剂,混合均匀作为混合液;然后将混合液通过滴加的方式加入至质量浓度为2~4wt%的氯化钙饱和硼酸溶液中,交联处理24~48小时以形成外径4~5mm的填料颗粒;将该填料颗粒放入微生物培养液中,进行一次培养处理,即得培养有菌种的填料颗粒。
5.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述一次培养处理,具体为放入15~25 mg/L的葡萄糖溶液作为培养液中,静置培养24~48h即可。
6.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:(3~11)的比例进行混合作为培养液,通入装有步骤(3)所得培养有菌种的填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:(1~3)的条件下培养7~12天,即得曝气生物滤池填料;其中,所述微生物培养液为15~25 mg/L质量浓度的葡萄糖溶液。
7.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述二次培养处理,具体为将微生物培养液与目标水体按照1:(3~11)的比例进行混合作为培养液,以培养液中微生物培养液占比不同配置多组培养液,然后将微生物培养液占比最大的培养液通入装有步骤(3)所得培养有菌种的填料颗粒的曝气装置中,以曝气气水比为1:(1~3)的条件下培养18~36小时;按照微生物培养液占比从大到小的顺序依次以相同条件进行培养,共计培养7~12天,即得曝气生物滤池填料;其中,所述微生物培养液为15~25 mg/L质量浓度的葡萄糖溶液。
8.一种如权利要求1所述曝气生物滤池填料的制备方法所制备得到的曝气生物滤池填料。
9.一种如权利要求8所述曝气生物滤池填料在水处理领域的应用。
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