CN1778711A - 固定化微生物悬浮陶瓷载体及其制备方法 - Google Patents

固定化微生物悬浮陶瓷载体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可在水中悬浮的陶瓷载体，其特征是该载体为球体或等轴圆柱体，直径为2－5cm，由内核及表层构成的主体以及附着于表层的活性体所组成，呈部分闭孔、部分开孔，闭孔多集中于内核，开孔主要集中于表层，且表层及表层的活性体呈三维网状结构，孔径呈不连续分布，除保持微孔陶瓷的微米级孔隙外，还有一类肉眼可见的毫米级孔洞。本发明还涉及该载体的制备方法。该陶瓷载体应用于污水处理的曝气池中，能减少动力消耗，降低压力损失，大大提高传质速率，提高污水处理效率；由于其表层及表层的活性体具有上述特定结构，使载体具有活性高、易挂膜、易脱膜等特性，是一种理想的固定化微生物悬浮载体。

Description

固定化微生物悬浮陶瓷载体及其制备方法
                     技术领域
本发明属陶瓷材料技术领域，具体涉及一种可在水中悬浮的陶瓷载体及其制备方法。该陶瓷载体应用于悬浮填料移动床污水处理工艺的曝气池中，作为固定化微生物的载体。
                    背景技术
悬浮载体生物膜污水处理法又称悬浮填料移动床污水处理工艺(简称MBBR)，其核心部分就是以可悬浮于水中的载体直接投加到曝气池中作为微生物的活性载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用，使悬浮的载体能与污水频繁充分接触。由于它吸收了传统的流化床法和生物接触氧化法两者的优点，既具有传统生物膜法的稳定、耐冲击、泥龄长、剩余污泥量少的特点，又具有活性污泥法的污水处理效率高的特点。因此，近年来在众多欧美国家以及日本得到广泛地应用。而在上述工艺中，悬浮载体的材质选择、表面结构设计、比表面积的大小和挂膜效果的好坏以及材料成本的高低是影响污水处理的效果和推广应用程度的关键，所以国内外对悬浮载体的研究已成为在该技术领域中的热点。现有技术中的固定化微生物悬浮载体目前主要为塑料材质的，它存在价格昂贵、生物活性差和抗化学、热稳定性差等缺陷，因而其应用受到了一定的限制。本发明的目的在于提供一种悬浮陶瓷载体及其制备方法，这种陶瓷载体表面具有良好的结构设计，同时具有良好的亲水性和微生物亲和性、比表面积大、易挂膜、易再生以及成本低等特点。
                    发明内容
本发明的一种固定化微生物悬浮陶瓷载体，其特征是该载体为球体或等轴圆柱体，直径为2-5cm，由内核及表层构成的主体以及附着于表层的活性体所组成，呈部分闭孔、部分开孔，闭孔多集中于内核，开孔主要集中于表层，且表层及表层的活性体呈三维网状结构，孔径呈不连续分布，除保持微孔陶瓷的微米级孔隙外，还有一类肉眼可见的毫米级孔洞。
所述的毫米级孔洞的孔径最佳为0.2～1mm。
所述的主体的矿物组成主要为陶瓷尾矿或铜矿尾砂。
所述的活性体优选海泡石和合成沸石微粉的混合物。
这种悬浮陶瓷载体的制备方法，首先采用陶瓷尾矿或铜矿尾砂为主的陶瓷泥料与有机造孔剂混练、成型和烧制，获得悬浮陶瓷主体，然后将海泡石、合成沸石微粉分散于有机粘结剂中形成浆料，涂覆与主体表层，干燥后在一定温度下焙烧获得孔梯度悬浮陶瓷载体。
所述的有机造孔剂为聚苯乙烯泡沫或小米和炭粉的混合物。
                    附图说明
图1是本发明的悬浮陶瓷载体的制备工艺流程图；
图2是本发明的悬浮陶瓷载体界面SEM结构照片；
图3是本发明的悬浮陶瓷载体主体表层的SEM照片；
图4是图2中所示D区SEM结构照片。
本发明的悬浮载体，其材质首次选用无机非金属材料，并使载体具有部分开孔部分闭孔，且孔径呈梯度分布结构特征，从图2可以看出：A、B、C处存在闭气孔，是使陶瓷载体在水中悬浮的决定因素，表层有除保持微孔陶瓷的微米级孔隙外，还有一类肉眼可见的毫米级孔洞，D处为具有高比表面的活性粉体，因此，在过滤、分离和混合过程中，能减少动力消耗，降低压力损失，在以液体介质为主的固、液、气三相体系中运用，会大大提高传质速率，提高污水处理效率；从图3、图4可以看出：本发明的悬浮载体表层及表层的活性体具有三维网状结构，使载体具有活性高、易挂膜、易脱膜等特性，是一种理想的固定化微生物悬浮载体。
                    具体实施方式
本发明的固定化微生物悬浮载体制备方法主要步骤依次如下：
(1)配料步骤
将陶瓷尾矿或铜矿尾砂、粘土等磨细后按下列配方(重量百分比)之一进行配合、混料，制成陶瓷泥料，有机造孔剂按20-30％(体积)混入。
配方一：陶瓷尾矿        45-65％
磷矿污泥                17-35％
膨润土                  8-15％
有机粘结剂              10-15％
配方二：铜矿尾砂        50-70％
瓷砖抛光渣              14-30％
膨润土                  8-18％
有机粘结剂              8-15％
(2)成型步骤
将所述陶瓷配料与造孔剂混练成具有一定塑性的泥料，置入模型内制成直径2-5cm的球体或等轴体。
(3)干燥步骤
将所述成型的泥球于80℃恒温干燥2-3小时
(4)烧成步骤
将干燥后的泥球置于高温窑炉内，烧成温度1150℃，其中200-350℃时升温速率缓慢，1150℃保温20-30分钟。
(5)涂覆步骤
将海泡石、合成沸石和有机粘结剂混合物浆料浸渍于烧结的主体表层，然后干燥，在窑炉内加热至700℃焙烧，保温30分钟后自然冷却，即获得本发明所述悬浮陶瓷载体。
本发明中，从原料的制备、配料、混练、烧制到研磨等各个步骤都是采用通用设备进行的。

Claims (7)

1、一种固定化微生物悬浮陶瓷载体，其特征是该载体为球体或等轴圆柱体，直径为2-5cm，由内核及表层构成的主体以及附着于表层的活性体所组成，呈部分闭孔、部分开孔，闭孔多集中于内核，开孔主要集中于表层，且表层及表层的活性体呈三维网状结构，孔径呈不连续分布，除保持微孔陶瓷的微米级孔隙外，还有一类肉眼可见的毫米级孔洞。
2、根据权利要求1所述的悬浮陶瓷载体，其特征是所述的毫米级孔洞的孔径为0.2～1mm。
3、根据权利要求1或2所述的悬浮陶瓷载体，其特征是所述的主体的矿物组成为陶瓷尾矿或铜矿尾砂。
4、根据权利要求1或2所述的悬浮陶瓷载体，其特征是所述的活性体为海泡石和合成沸石微粉的混合物。
5、根据权利要求3所述的悬浮陶瓷载体，其特征是所述的活性体为海泡石和合成沸石微粉的混合物。
6、一种如权利要求1所述的悬浮陶瓷载体的制备方法，其特征是：首先采用陶瓷尾矿或铜矿尾砂为主的陶瓷泥料与有机造孔剂混练、成型和烧制，获得悬浮陶瓷主体，然后将海泡石、合成沸石微粉分散于有机粘结剂中形成浆料，涂覆于主体表层，干燥后在一定温度下焙烧获得孔梯度悬浮陶瓷载体。
7、根据权利要求6所述的悬浮陶瓷载体的制备方法，其特征是所述的有机造孔剂为聚苯乙烯泡沫或小米和炭粉的混合物。
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