CN1478734A

CN1478734A - 功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术

Info

Publication number: CN1478734A
Application number: CNA021299722A
Authority: CN
Inventors: 李彦锋; 周林成; 叶正芳; 李柏年; 王凯庆
Original assignee: DALIAN LANDA BIOLOGICAL ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DALIAN LANDA BIOLOGICAL ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-03
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: CN1203009C

Abstract

一种功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术，该载体以陶土为主要原料，经配料、研磨、造粒、成型、烧结工艺，并用硅偶联剂进行功能化反应制成，形状为球状或柱状；并通过交联剂将微生物菌群固定在功能化陶粒载体上，通过驯化养生制成固定化微生物陶粒载体，进行污水处理。该载体具有粗糙表面和大孔结构，具有质轻、耐冲洗、化学性质稳定等特点，可用于固定化微生物构成固定床污水处理系统。

Description

功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术

技术领域

本发明涉及一种微生物固定化陶粒载体和固定化微生物处理污水技术，特别是一种用于污水处理的功能化陶粒载体和固定化微生物处理污水技术。

背景技术

20世纪80年代初，生物工程领域的新兴技术即固定化微生物技术开始用于污水处理过程。固定化微生物的污染物去除活性将受其载体种类及其制备方法的影响，早期的载体大多数为海藻酸钠、卡拉胶、聚乙烯醇等凝胶，由于这类物质的生化稳定性差，机械强度低以及成本较高，工业化应用受到一定的限制。因此，人们开始研究性能良好的陶粒载体来取代它。然而，普通的陶粒载体仅靠粗糙表面的挂膜作用和物理吸附作用与微生物进行结合，其作用力较弱，耐冲击性能差，生物膜易在反冲洗过程中脱落，从而影响了它的使用寿命和处理效果。

发明内容

本发明的目的在于通过制备孔表面带有环氧基或伯氨基反应性动能团的大孔陶粒载体，并在固定化微生物处理过程中，添加交联剂，以利于借助物理吸附和价键结合的双重作用，来固定化微生物，提高固定化微生物陶粒载体的物理化学性能和耐冲洗性能，并有利于提高微生物的负载量和微生物的驯化和增殖，以达到提高污水处理效率的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用陶土为原料，经配料、研磨、造粒、成型、烧结制备成的具有粗糙表面和大孔结构的球状体或柱状体陶粒；并用下列硅偶联剂进行孔表面处理(占陶粒重量的百分比)：

10％硅偶联剂甲苯溶液 70---80

所用的硅偶联剂为10％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-环氧基三乙氧基硅烷的甲苯溶液。其制备工艺为：1.将陶土经计量配料后，装入球磨机研磨8小时(研磨球材质为氧化铝复合球、尺寸比例为25∶35∶45＝35∶40∶40)，并将研磨好的陶土在搪瓷盘中均匀展开，按8％黏合剂量加入溶液，搅拌均匀，造粒后于干燥器中干燥12小时；2.将已造好粒的陶土装入模具中，模具为球型或柱型，加热成型后，将陶粒放入马弗炉，加热至200℃，并保温0.5小时，以60℃/h速度升温至500℃、保温2h，以40℃/h速度升温至850-900℃，保温2h后自然降温至室温即为大孔陶粒；3.取一定量的大孔陶粒，加入0.05mol/LHCl溶液使其完全浸泡后，用蒸馏水洗去大量酸液，并置于旋转蒸发仪中旋转抽气1h以排尽大孔陶粒内的空气；4.加入5％的H₂O₂溶液浸泡过夜，转入砂心漏斗并用水洗涤至大孔陶粒流出液pH为中性后，用丙酮置换出陶粒中的水，并自然风干；5.处理后的大孔陶粒放入干燥的烧瓶中用甲苯浸泡，并在水浴40-60℃减压旋转完全蒸出甲苯和水；6.加入10％的硅偶联剂甲苯溶液，于室温下震荡过夜；7.过滤并用丙酮充分洗涤后移入旋转蒸发仪中，加入0.05mol/LHCl，于50-60℃浸泡、反应1-2h后，用水洗至中性，最后用丙酮洗涤处理风干，即为动能化陶粒载体。

这种功能化陶粒载体进行微生物固体化处理时，用下列交联剂和增菌培养基对微生物菌群在功能化陶粒的孔表面进行固定化处理和培养(按固液总体积百分比)：

交联剂 0.01

增菌培养基 5

其处理工艺为：在一定内径及长度的玻璃柱内，加入玻璃柱容积20-30％的功能化陶粒载体，加入活性污泥上清液或高效微生物菌群B350后，通入事先调好pH＝7-8的工业废水浸过柱中载体，于闷曝条件下加入总体积0.01％的交联剂进行固定化反应24小时后，从第二天起每天更换1/3柱中废水进入养生阶段，养生过程中尽量加入总体积5％的增菌培养基并酌情补加活性污泥上清液或B350，驯化养生20天，开始进行污水处理。本发明所用的交联剂为双胺或双环氧化合物，增菌培养基为含蛋白质1％、牛肉膏0.5％、酵母汁0.1％、NaCl0.5％、脂粉1.5％及无机培养基的溶液，其PH＝7.2-7.4。

本发明所提供的功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术由于在具有粗糙表面和大孔结构的球状体或柱状体陶粒的孔表面，通过硅偶联剂进行孔表面处理，使陶粒载体孔表面带有环氧剂或伯氨基反应性动能团，使它在进行微生物固体化处理时，通过添加的交联剂和微生物菌群发生价键结合作用，通过物理吸附和这种价键结合的双重作用，克服了传统陶粒载体存在的耐冲洗差、微生物负载量低、寿命短等缺陷，提高了固定化微生物陶粒载体的物理化学性能和耐冲洗性能，并有利于提高微生物的负载量和微生物的驯化和增殖。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1.(1)将陶土经计量配料后，装入球磨机研磨8小时(研磨球材质为氧化铝复合球、尺寸比例为φ25∶φ35∶φ45＝35∶40∶40)，并将研磨好的陶土在搪瓷盘中均匀展开，按8％黏合剂量加入溶液，搅拌均匀，造粒后于干燥器中干燥12小时；(2)将已造好粒的陶土装入模具中，模具为球型，加热成型后，将陶粒放入马弗炉，加热至200℃，并保温0.5小时，以60℃/h速度升温至500℃、保温2h，以40℃/h速度升温至850-900℃，保温2h后自然降温至室温即为大孔陶粒；(3)取一定量的大孔陶粒，加入0.05mol/LHCl溶液使其完全浸泡后，用蒸馏水洗去大量酸液，并置于旋转蒸发仪中旋转抽气1h以排尽大孔陶粒内的空气；(4)加入5％的H₂O₂溶液浸泡过夜，转入砂心漏斗并用水洗涤至大孔陶粒流出液pH为中性后，用丙酮置换出陶粒中的水，并自然风干；(5)处理后的大孔陶粒放入干燥的烧瓶中用甲苯浸泡，并在水浴40-60℃减压旋转完全蒸出甲苯和水；(6)加入陶粒重量70％的10％γ-氨丙剂三乙氧基硅烷甲苯溶液，于室温下震荡过夜；(7)过滤并用丙酮充分洗涤后移入旋转蒸发仪中，加入0.05mol/LHCl，于50-60℃浸泡、反应1-2h后，用水洗至中性，最后用丙酮洗涤处理风干，即为动能化陶粒载体；(8)在一定内径及长度的玻璃柱内，加入玻璃柱容积20-30％的功能化陶粒载体，并加入高效微生物菌群B350；(9)通入事先调好pH＝7-8的工业废水浸过柱中载体，于闷曝条件下加入总体积0.01％的双环氧交联剂进行固定化反应24小时；(10)从第二天起每天更换1/3柱中废水进入养生阶段，养生过程中尽量加入总体积5％的增菌培养基并酌情补加B350；(11)驯化养生20天后，顺流式加入COD为1200mg/L、，NH₄ ^＝-N为500mg/L、pH＝6-9的工业污水；(12)启动曝气装置进行接触氧化反应，污水经过8小时生化处理，出水指标COD为90mg/L，NH₄ ^＝-N为14mg/L，达到国家一级排放标准。

实施例2如实施例1中步骤(1)～(5)制备和处理陶粒载体，(6)加入陶粒重量80％的10％γ-环氧基三乙氧基硅烷甲苯溶液，于室温下震荡过夜；(7)过滤并用丙酮充分洗涤后移入旋转蒸发仪中，加入0.05mol/LHCl，于50-60℃浸泡、反应1-2h后，用水洗至中性，最后用丙酮洗涤处理风干，得到动能化陶粒载体；(8)在一定内径及长度的玻璃柱内，加入玻璃柱容积20-30％的功能化陶粒载体，并加入活性污泥上清液；(9)通入事先调好pH＝7-8的生活废水浸过柱中载体，于闷曝条件下加入总体积0.01％的双胺交联剂进行固定化反应24小时；(10)从第二天起每天更换1/3柱中废水进入养生阶段，养生过程中尽量加入总体积5％的增菌培养基并酌情补加活性污泥上清液；(11)驯化养生20天，顺流式加入COD为548mg/L、，NH₄ ^＝-N为28 mg/L、SS为255mg/L及pH＝7-8的生活污水；(12)启动曝气装置进行接触氧化反应，污水经过5小时生化处理，出水指标COD为48.6mg/L，NH₄ ^＝-N为12.9mg/L，SS为15mg/L，达到国家一级排放标准。

实施例3.如实施例1中步骤(1)～(5)制备和处理陶粒载体，(6)加入陶粒重量75％的10％γ-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液，于室温下震荡过夜；(7)过滤并用丙酮充分洗涤后移入旋转蒸发仪中，加入0.05mol/LHCl，于50-60℃浸泡、反应1-2h后，用水洗至中性，最后用丙酮洗涤处理风干，得到动能化陶粒载体；(8)在一定内径及长度的玻璃柱内，加入玻璃柱容积20-30％的功能化陶粒载体，并加入高效微生物菌群B350；(9)通入事先调好pH＝7-8的生活废水浸过柱中载体，于闷曝条件下加入总体积0.01％的双环氧交联剂进行固定化反应24小时；(10)从第二天起每天更换1/3柱中废水进入养生阶段，养生过程中尽量加入总体积5％的增菌培养基并酌情补加高效微生物菌群B350；(11)驯化养生20天，顺流式加入COD为548mg/L、，NH₄ ^＝-N为28mg/L、SS为255mg/L及pH＝7-8的生活污水；(12)启动曝气装置进行接触氧化反应，污水经过5小时生化处理，出水指标COD为32.5mg/L，NH₄ ^＝-N为8.0mg/L，SS为10mg/L，达到国家一级排放标准。

Claims

1.一种功能化陶粒载体，其特征在于该陶粒载体带有环氧基或伯氨基反应性官能团，有利于通过结合法固定化微生物，用于污水处理。

2.一种功能化陶粒载体的制备方法，其特征在于用陶土为原料，经配料、研磨、造粒、成型、烧结制备成的具有粗糙表面和大孔结构的球状体或柱状体陶粒；并用下列硅偶联剂进行孔表面处理(占陶粒重量的百分比)：

10％硅偶联剂甲苯溶液 70----80其制备工艺为：(1)将陶土经计量配料后，装入球磨机研磨8小时(研磨球材质为氧化铝复合球、尺寸比例为25∶35∶45＝35∶40∶40)，并将研磨好的陶土在搪瓷盘中均匀展开，按8％黏合剂量加入溶液，搅拌均匀，造粒后于干燥器中干燥12小时；(2)将已造好粒的陶土装入模具中，模具为球型或柱型，加热成型后，将陶粒放入马弗炉，加热至200℃，并保温0.5小时，以60℃/h速度升温至500℃、保温2h，以40℃/h速度升温至850-900℃，保温2h后自然降温至室温即为大孔陶粒；(3)取一定量的大孔陶粒，加入0.05mol/LHCl溶液使其完全浸泡后，用蒸馏水洗去大量酸液，并置于旋转蒸发仪中旋转抽气1h以排尽大孔陶粒内的空气；(4)加入5％的H₂O₂溶液浸泡过夜，转入砂心漏斗并用水洗涤至大孔陶粒流出液pH为中性后，用丙酮置换出陶粒中的水，并自然风干；(5)处理后的大孔陶粒放入干燥的烧瓶中用甲苯浸泡，并在水浴40-60℃减压旋转完全蒸出甲苯和水；(6)加入10％的硅偶联剂甲苯溶液，于室温下震荡过夜；(7)过滤并用丙酮充分洗涤后移入旋转蒸发仪中，加入0.05mol/LHCl，于50-60℃浸泡、反应1-2h后，用水洗至中性，最后用丙酮洗涤处理风干，即为动能化陶粒载体。

3.根据权利2所述的功能化陶粒载体的制备方法，其特征在于所用的硅偶联剂为10％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-环氧基三乙氧基硅烷的甲苯溶液。

4.一种功能化陶粒固定化微生物处理污水技术，其特征在于用下列交联剂和增菌培养基对微生物菌群在功能化陶粒的孔表面进行固定化处理和培养(按固液总体积百分比)：

交联剂 0.01

增菌培养基 5

其处理工艺为：在一定内径及长度的玻璃柱内，加入玻璃柱容积20-30％的功能化陶粒载体，加入活性污泥上清液或高效微生物菌群B350后，通入事先调好pH＝7-8的工业废水浸过柱中载体，于闷曝条件下加入总体积0.01％的交联剂进行固定化反应24小时后，从第二天起每天更换1/3柱中废水进入养生阶段，养生过程中尽量加入总体积5％的增菌培养基并酌情补加活性污泥上清液或B350，驯化养生20天，开始进行污水处理。

5.根据权利4所述的功能化陶粒固定化微生物处理污水技术，其特征在于所用的交联剂为双胺或双环氧化合物；增菌培养基为含蛋白质1％、牛肉膏0.5％、酵母汁0.1％、NaCl0.5％、脂粉1.5％及其他无机培养基的水溶液，其PH为7.2-7.4。