專利名稱：一種低密度碳質生物載體制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備方法，尤其是一種適用于污水處理過程中的低密度碳質生物 載體的制備方法。
背景技術：
在傳統(tǒng)廢水生物處理中，微生物的生存環(huán)境是氣、液兩相，而在生物流化床反應器 中，由于介質載體的加入，使得微生物生存環(huán)境轉變?yōu)闅?、液、固三相。這種轉變影響著微生 物的生長、繁殖、脫落和種群分布。從量的角度看，系統(tǒng)內的微生物量和種類都大大增加。從 質的角度看，系統(tǒng)內載體的加入為世代時間較長的硝化菌和亞硝化菌繁衍、增殖提供了有 利條件，從而增強了系統(tǒng)的脫氮能力。在生物流化反應器中，載體處于流化狀態(tài)，這不僅增 加了污廢水與生長于載體上的生物膜的接觸面積，而且載體在流化過程中具有切割、分散 氣泡的作用，使布氣趨于均勻，由此產生的固、液、氣三相的充分接觸、混合和碰撞，增大了 傳質面積，提高了傳質速率，強化了傳質過程。此外，載體上老化的生物膜在氣流、水流的 沖刷作用下將自動脫落，從而有效地保證了生物膜的活性。載體密度對曝氣強度產生影響，載體密度過大，造成載體懸浮困難，因而能耗高， 但載體密度過小，又不易于載體的流化。密度接近于的載體在正常的曝氣強度下極易全池 流化，能耗較低。低密度的載體易于流化并可防止生物膜的堵塞。在載體物理性能方面，應開發(fā)表面粗糙、多孔隙、高比表面積、密度接近水的載 體。在化學性能方面，應重點放在開發(fā)機械強度高、化學和生物穩(wěn)定性好的載體。實踐表 明，活性炭是綜合性能最好的生物載體，但存在兩個缺點，一是價格高，二是密度大，這限制 了活性炭作為生物載體的應用。本發(fā)明則較好地解決了這兩個問題，成本僅為活性炭的三 分之一到四分之一，密度為活性炭的609Γ70%，更加接近水的密度。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、成本低廉、性能優(yōu)異的低密度碳質 生物載體制備方法。技術方案本發(fā)明的低密度碳質生物載體制備方法以一種煤或幾種煤的混合物 為主要原料，先將原料煤磨碎至180目以下，然后加入煤焦油粘結劑，并通過攪拌設備攪拌 混合均勻，在成型機上擠壓成型，之后在炭化爐中隔絕空氣加熱，炭化后冷卻即得到碳質生 物載體。所述加入煤焦油粘結劑的量占煤粉的質量百分比為309Γ50% ；所述的在炭化爐中 隔絕空氣加熱的溫度是40(T700°C ；在原料煤自身粘結性較低時加入浙青，浙青加入的量占 煤粉的質量百分比為5 15%。有益效果本發(fā)明以煤為主要原料，根據煤種的特性，采用單一煤種或多種煤的混 合物為主要原料，必要時加入少量的浙青成分，以提高產品的強度。使用該方法制備的碳 質生物載體的成本僅為活性炭生物載體的三分之一到四分之一；其密度在1. 2^1. 5g/cm3之間，遠低于活性炭生物載體的2. Γ2. 2g/cm3。由于密度低，在生物流化床中流化時可大大降 低動力消耗，且減少了顆粒之間的碰撞破碎，顯著提高了使用壽命，是污水處理用的理想生 物載體材料?？扇嫒〈锵嗳菪圆患?、耐久性差、由高分子材料制成的生物載體。
具體實施例方式實施例一、
將質量百分比為80%的原料無煙煤與質量百分比為20%的原料焦煤混合，通過磨碎 設備磨碎至180目以下，加入占混合煤粉質量百分比為40%的煤焦油粘結劑，用攪拌機混 合均勻后，在模具上擠壓成型，在溫度為450°C下進行炭化，冷卻后即得碳質生物載體，所得 產品的密度為1.33g/cm3。實施例二、
將質量百分比為75%的原料貧煤與質量百分比為25%的原料焦煤混合，通過磨碎設 備磨碎至180目以下，加入占混合煤粉質量百分比為50%的煤焦油粘結劑，用攪拌機混合 均勻后，在模具上擠壓成型，在溫度為600°C下進行炭化，冷卻后即得碳質生物載體，所得產 品的密度為1.43g/cm3。實施例三、
將質量百分比為85%的原料貧瘦煤與質量百分比為15%的原料焦煤混合，通過磨碎 設備粉磨至180目以下，加入占混合煤粉質量百分比為30%的煤焦油粘結劑，用攪拌機混 合均勻后，在模具上擠壓成型，在溫度為700°C下進行炭化，冷卻后即得碳質生物載體，所得 產品的密度為1.50g/cm3。實施例四、
將質量百分比為85%的原料瘦煤磨碎至180目以下，與質量百分比為15%的浙青混 合，加入質量百分比為35%煤焦油粘結劑，用攪拌機混合均勻后，在模具上擠壓成型，在溫 度為400°C下進行炭化，冷卻后即得碳質生物載體，所得產品的密度為1. 20g/cm3。實施例五、
將質量百分比為95%的原料瘦煤磨碎至180目以下，與質量百分比為5%的浙青混合， 加入質量百分比為45%煤焦油粘結劑，用攪拌機混合均勻后，在模具上擠壓成型，在溫度為 450°C下進行炭化，冷卻后即得碳質生物載體，所得產品的密度為1. ^g/cm3。
權利要求
1.一種低密度碳質生物載體制備方法，其特征在于以一種煤或幾種煤的混合物為主 要原料，先將原料煤磨碎至180目以下，然后加入煤焦油粘結劑，并通過攪拌設備攪拌混合 均勻，在成型機上擠壓成型，之后在炭化爐中隔絕空氣加熱，炭化后冷卻即得到碳質生物載 體。
2.根據權利要求1所述的低密度碳質生物載體制備方法，其特征在于所述加入煤焦 油粘結劑的量占煤粉的質量百分比為309Γ50%。
3.根據權利要求1所述的低密度碳質生物載體制備方法，其特征在于所述的在炭化 爐中隔絕空氣加熱的溫度是40(Γ700 V。
4.根據權利要求1所述的低密度碳質生物載體制備方法，其特征在于在原料煤自身 粘結性較低時加入浙青，浙青加入的量占煤粉的質量百分比為5 15%。
全文摘要
一種低密度碳質生物載體制備方法，以一種煤或幾種煤的混合物為主要原料，先將原料煤磨碎至180目以下，然后加入煤焦油粘結劑，并通過攪拌設備攪拌混合均勻，在成型機上擠壓成型，之后在炭化爐中隔絕空氣加熱，炭化后冷卻即得到碳質生物載體。其密度在1.2~1.5g/cm3之間，遠低于一般碳質生物載體的2.1~2.2g/cm3。由于密度低，在生物流化床中流化時可大大降低動力消耗，且減少了顆粒之間的碰撞破碎，顯著提高了使用壽命，是污水處理用的理想生物載體材料。
文檔編號C02F3/10GK102140355SQ20111004574
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權日2011年2月25日
發(fā)明者任改玲, 張雙全 申請人:中國礦業(yè)大學