CN1994920A

CN1994920A - 用于水处理的微生物磁性载体

Info

Publication number: CN1994920A
Application number: CNA2006101323782A
Authority: CN
Inventors: 潘涌璋; 张志永
Original assignee: Jinan University
Current assignee: Jinan University; University of Jinan
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-07-11

Abstract

本发明涉及一种用于水处理的微生物磁性载体，微生物磁性载体由浮石和铁磁性物质设置于表面开孔的塑料球壳体内组成，塑料球壳体由两个半球壳组成，两个半球壳通过自身的连接扣连接，塑料球壳体的直径在20mm～150mm之间，浮石为流纹质浮石或玄武质浮石或其混合物，铁磁性物质为永久磁铁，具体为钕铁硼磁铁(Nd－Fe－B)或者铁氧体磁铁或者其它永久磁铁。该载体制作简单、成本低廉、有利于微生物的生长和污染物的去除。

Description

用于水处理的微生物磁性载体

技术领域

本发明涉及一种用于污水(废水)处理的微生物载体，尤其涉及一种用于流离生物床技术中的微生物磁性载体。

背景技术

流离生物床技术用于污水(废水)净化处理时，具有处理效率高、污泥产生量少、占地面积少等优点，流离生物床技术的生物床由池体、流离球微生物载体和曝气管等部分组成。流离球微生物载体由于表面积大，而提供了巨大的生物栖息空间，使大量的微生物得以附着生长，特别有利于一些生长较慢的微生物如硝化细菌等自养菌的生长，微生物载体对气泡起到切割、阻挡和吸附的作用，使气泡的停留时间和气液接触表面积增加，加快氧的转移速率，提高了传质效果和对氧的吸收能力，减少曝气量。可见，微生物载体在流离生物床技术中起着非常关键的作用。

进水从流离球之间通过，球内阻力大，流速慢，球间相对流速快，水中固体颗粒由流速快处向流速慢的流离球内部移动，并在其中聚集，流动过程中经多次移动和聚集，实现了固体颗粒与水的分离，这种作用称为流离作用。当污水流过微生物载体表面时发生层流现象，水中的有机物和悬浮物被分离到载体上，实现水与有机物和悬浮物的分离。流离球的下部间断地铺设有曝气管进行曝气，形成好氧-厌氧环境，污水经过不断的好氧-厌氧处理后而得到净化，处理过程中有机物和悬浮物得到较完全地分解。

最早的流离球由日本AQUATECH公司生产，采用环氧树脂将碎石粘结成多孔球。专利号为00218362.5的一种新型的水处理用的流离球填料，认为日本AQUATECH公司生产的流离球的制造成本高、且使用过程中易破散，影响污水净化效果，提出由带有网眼的塑料球壳及经过化学处理的青石碎石构成流离球。专利号为03277701.9的用于污水处理的大孔载体流离球，认为使用碎石作为微生物载体的流离球填料有如下缺点：负载微生物的能力差，使得能够发挥分解作用的微生物数量少，导致对水中有机物和杂质的分解效率低。据此，该专利提出将改性海绵作为微生物载体，将改性海绵置于表面开孔的空心硬塑料球中组成填料球，由若干填料球和网状空心球体(由带有塑料保护套的金属丝相互联结成)构成流离球。这种流离球尽管具有固化微生物数量大的特点，但制作工艺比较复杂，成本较高。

有关研究表明，弱磁场还可大大提高废水的生物降解效率。专利号为99115258.1的UFO球蝶形磁性生物填料，公开了一种适应于各种有机污水生化处理工艺单元中的磁性生物填料，其主要特征是其外形象飞蝶形，其中心球内放置有其他生物填料，两个海绵体，一个海绵体内含有各种生物菌体所需的辅酶和水溶性维生素等物质，另一个海绵体内含有菌群种。所用塑料有聚乙烯、ABS、氧化铁、活性碳等混合制成，在整个球蝶形填料装配完成后，让其穿过磁场使其永久地带有微弱磁场，显示出良好的生物磁效能和生物活性炭功能。专利号为03140386.7的水处理用生物亲和亲水活性磁种填料的制备方法提出了采用海藻酸钙、淀粉等生物亲和性物质和含亲水基团的聚乙烯醇等以及经修饰的磁粉、活性炭引入普通的高分子材料生物填料中，适当充磁后成为生物亲和亲水活磁种填料。这种填料一方面由于其生物亲和性和亲水性得到改善，将大大提高其表面润湿、传质和挂膜启动等性能；另一方面，填料中的活性磁种周围，相当于多个微型磁场反应器，能通过磁致物理化学生物效应等协同作用，大幅增加有机污染物的降解速率。以上两个专利所涉及的填料载体均为悬浮填料，且制作工艺较为复杂。

发明内容

本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种挂膜快、生物量浓度大、处理效果好、污泥产量极少、制作简单、成本低廉的用于水处理的微生物磁性载体。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种用于水处理的微生物磁性载体，其特征是在表面带有通孔的塑料壳体内放置有浮石和铁磁性物质。

所述塑料壳体可以是圆柱体形的、立方体形等各种形状。作为优选方案，所述塑料壳体呈球形，由两个半球壳组成，两个半球壳通过连接扣连接固定。

所述亲水性塑料可以为聚苯乙烯、聚乙烯、或者聚丙烯，等等。

所述塑料球壳体的直径优选在20mm～150mm之间。

所述浮石为流纹质浮石或玄武质浮石或其混合物，粒径在2mm～20mm之间。

上述的流纹质浮石是是岩浆喷发时，由于压力的急剧减小，内部气体迅速逸出膨胀而形成的矿物，其内部充满了汽泡，以质量轻、多孔性为特点，具有良好的保水性和通气性，颗粒容重为0.5～0.8g/cm3，孔隙率为69.5～71.8％，吸水率为50～60％，外观为灰白色。

上述的玄武质浮石是充满了气泡的火山岩凝固时形成的，纹路较粗，空隙较大，颗粒容重0.89～1g/cm3，吸水率为10～20％，外观为红褐色或黑色。

所述铁磁性物质为永久磁铁，优选钕铁硼磁铁(Nd-Fe-B)或者铁氧体磁铁或者其它永久磁铁。

所述铁磁性物质的粒径优选在2mm～20mm之间。

所述铁磁性物质与浮石的优选体积比为(0.5～10)∶(90～99.5)。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

(1)以浮石颗粒为微生物的主要载体，与现有的流离球比较，载体的粗糙度、孔隙率和亲和力都更有利于微生物的附着和生长，生物量大大增加，生物活性更高，水处理净化效果更好；

(2)载体具有好氧-厌氧-好氧的环境，有利于不同种类微生物的生长，从而建立了混合微生物菌群组成的生物降解环境，污水废水经过反复交替好氧-厌氧处理，使水中污染物的去除效率大大提高，并具有剩余污泥产生量少的优点；

(3)浮石能吸附污水废水中的污染物，有效地提高了污染物的去除率；

(4)由于经磁化后，微生物磁性载体中磁性材料周围带有弱磁场，所以有利于磁致物理、化学、生物效应在污水废水处理过程中的应用，从而促进有机污染物的降解速率，提高污染物的去除率；

(5)铁磁性物质作为微生物载体，有利于微生物的生长和污染物的去除；

(6)该载体以天然浮石颗粒、铁磁性物质和表面开孔的塑料球壳体组成，制作简单，成本低廉。

附图说明

图1是本发明一种用于水处理的微生物磁性载体的局部剖视图。

图2是图1的用于水处理的微生物磁性载体的A向剖视图。

图3是采用图1的微生物磁性载体进行污水处理的装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示的一种用于水处理的微生物磁性载体6，由浮石4和永久磁铁5设置于表面开孔2的塑料球壳体1内组成。所述塑料球壳体1由两个半球壳组成，所述两个半球壳通过自身的连接扣3连接，塑料球壳体1为亲水性塑料球壳体，具体可为聚苯乙烯、聚乙烯、或者聚丙烯，塑料球壳体1的直径为100mm，壳体1内的浮石4是流纹质浮石或玄武质浮石或其混合物，粒径为15mm左右，永久磁铁5的粒径也为15mm左右，永久磁铁5与浮石4的体积比为(0.5～10％)∶(90～99.5％)。

如图3所示，采用了图1的微生物磁性载体进行污水处理，将已经制作好的30升微生物磁性载体6装填在流离生物床的有机玻璃槽内，槽底部设有曝气管7，进水口8设在槽下部，出水口9设在槽上部另一侧。采用人工配置的污水进行试验，停留时间5小时。试验结果如下：

	CODcr(mg/L)	氨氮(mg/L)	总氮(mg/L)
	CODcr(mg/L)	氨氮(mg/L)	总氮(mg/L)	进水水质	470	45	62
出水水质	37.6	4.5	17.3	进水水质	470	45	62
出水水质	37.6	4.5	17.3	去除率	92％	90％	72％

表格中的CODcr表示采用重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)作为氧化剂测定出的化学耗氧量。

试验连续运行两个月，没有剩余污泥排放，不会出现堵塞现象。在相同的条件下，塑料球壳体中只放置浮石进行试验，污染物的去除率分别为：CODcr88％，氨氮85％，总氮60％，塑料球壳体放置浮石和永久磁铁的净化效果要优于仅仅放置浮石。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：在表面带有通孔的塑料壳体内放置有浮石和铁磁性物质。

2、根据权利要求1所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述塑料壳体呈球状，由两个半球壳组成，两个半球壳通过连接扣连接。

3、根据权利要求2所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述塑料球壳体采用聚苯乙烯、聚乙烯、或者聚丙烯制成。

4、根据权利要求2所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述塑料球壳体的直径在20mm～150mm之间。

5、根据权利要求1所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述浮石为流纹质浮石或玄武质浮石或其混合物。

6、根据权利要求1所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述浮石为粒径在2mm～20mm之间的天然浮石颗粒。

7、根据权利要求1所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述铁磁性物质为钕铁硼磁铁(Nd-Fe-B)或者铁氧体磁铁或者其它永久磁铁。

8、根据权利要求1所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述铁磁性物质的粒径在2mm～20mm之间。

9、根据权利要求8所述的用于水处理的微生物磁性载体，其特征在于：所述铁磁性物质与浮石的体积比为(0.5～10)∶(90～99.5)。