專利名稱：一種懸浮型生物活性炭顆粒載體及其的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保和水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及景觀水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體、觀賞魚水體以及自來(lái)水廠、污水處理廠和工廠等水處理或水質(zhì)凈化處理中所使用的含有微生物或細(xì)菌的懸浮顆粒載體，具體的說(shuō)，涉及一種懸浮型生物活性炭顆粒載體及其制備方法。
背景技術(shù)：
生物和活性炭是水處理領(lǐng)域中常用的材料。現(xiàn)行的“生物活性炭處理技術(shù)”是將顆粒狀活性炭裝填入水處理裝置中，然后使微生物在顆?；钚蕴康谋砻嫔L(zhǎng)，形成生物活性炭處理技術(shù)。這種技術(shù)的特征是微生物在活性炭顆粒表面附著生長(zhǎng)。微生物先靠自然吸附與活性炭顆粒結(jié)合，然后逐步繁殖形成生物膜。所形成的生物膜在處理過(guò)程中逐步增厚，并會(huì)脫落。 當(dāng)所處理水中的污染物濃度比較低，如處理河水、湖水等時(shí)，生物膜的形成時(shí)間比較長(zhǎng)、容易脫落，造成處理效果不穩(wěn)定。而且，還存在著活性炭與微生物結(jié)合的效果沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，顆粒的比重較大，達(dá)到懸浮狀態(tài)時(shí)所需要的動(dòng)力比較大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明旨在提供一種比重適中、活性炭與微生物結(jié)合好、處理效果穩(wěn)定的懸浮型生物活性炭顆粒載體。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種懸浮型生物活性炭顆粒載體是一種邊長(zhǎng)為2_5mm、比重為I. 02-1. 08的立方塊顆粒，所述立方塊顆粒包括微生物菌體、竹制粉末狀活性炭及水性聚氨酯凝膠體；所述微生物菌體以MLVSS濃度計(jì)量，其數(shù)量為2000-30000mg/L ;所述竹制粉末狀活性炭的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為1-8% ;所述水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為6-12%。進(jìn)一步的，所述竹制粉末狀活性炭的粉末粒度為10-150 μ m。一種制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其，包括以下步驟步驟I)用微生物濃縮液加自來(lái)水調(diào)配成含微生物濃度為2000-30000mg/L的微生物菌體；步驟2)在所述微生物菌體中加入質(zhì)量百分比為1-8%的粉末狀活性炭，并混合均勻，得微生物活性炭復(fù)合顆粒液體；步驟3)在所述微生物活性炭復(fù)合顆粒液體中加入質(zhì)量百分比為6-12%的水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體，并混合均勻，得微生物活性炭混合液體；步驟4)在所述微生物活性炭混合液體中加入聚合引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到一涼粉狀或皮凍狀的水溶膠固體還;步驟5)對(duì)所述涼粉狀或皮凍狀的水溶膠固體坯進(jìn)行機(jī)械切割，最終制成邊長(zhǎng)為2-5毫米的立方塊顆粒。進(jìn)一步的，步驟4中，所述聚合反應(yīng)的溫度為20_40°C。優(yōu)選的，所述聚合反應(yīng)的溫度為25_35°C。進(jìn)一步的，所述聚合引發(fā)劑包括引發(fā)劑KPS和催化劑TEMED，所述引發(fā)劑KPS和催化劑TEMED的添加量分別為質(zhì)量百分比的O. 5-2%和O. 1_1%。進(jìn)一步的，所述聚合反應(yīng)的時(shí)間為5-30分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(I)本發(fā)明的懸浮型生物活性炭顆粒載體比重適中、活性炭與微生物結(jié)合好、處理效果穩(wěn)定，本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行。
(2)在使用過(guò)程中，在載體的橫截面還形成一個(gè)特征，即，載體表層I毫米內(nèi)為好氧區(qū)，在此主要發(fā)生好氧反應(yīng)；載體表層深度大于I毫米直至中心為缺氧區(qū)，在此發(fā)生還原反應(yīng)，在此區(qū)域內(nèi)的生物活性炭顆粒構(gòu)成一個(gè)原電池。通過(guò)原電池的電子傳遞，實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)型生物反應(yīng)，使在顆粒好氧區(qū)所產(chǎn)生的硝酸氮被還原成氮?dú)?，達(dá)到不外加碳源的脫氮效果。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了本發(fā)明的制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的流程示意圖。圖2示出了本發(fā)明的懸浮型生物活性炭顆粒載體中的微生物一粉末狀活性炭微小顆粒模式圖。圖3示出了本發(fā)明的懸浮型生物活性炭顆粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖。圖4本發(fā)明的實(shí)施例3中的載體顆粒SEM照片。圖5本發(fā)明的實(shí)施例3中的載體中的硝化菌微生物SEM照片。圖6為本發(fā)明的實(shí)施例4中所用的試驗(yàn)裝置斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的實(shí)施例4中驗(yàn)證試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果圖。圖8為本發(fā)明的實(shí)施例5中所用的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明的實(shí)施例5中實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例I :參見(jiàn)圖2、圖3所示，一種懸浮型生物活性炭顆粒載體是一種邊長(zhǎng)為2-5_、比重為
I.02-1. 08的立方塊顆粒，所述立方塊顆粒包括微生物菌體、粉末狀活性炭及水性聚氨酯凝膠體；所述微生物菌體以MLVSS濃度計(jì)量，其數(shù)量為2000-30000mg/L ;所述粉末狀活性炭的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為1-8% ;所述水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為6-12%。
進(jìn)一步的，所述竹制粉末狀活性炭的粉末粒度為10-150 μ m。實(shí)施例2 參見(jiàn)圖I所示，一種制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其，包括以下步驟步驟I)用微生物濃縮液加自來(lái)水調(diào)配成含微生物濃度為2000-30000mg/L的微生物菌體；步驟2)在所述微生物菌體中加入質(zhì)量百分比為3-8%的粉末狀活性炭，并混合均勻，得微生物活性炭復(fù)合顆粒液體；步驟3)在所述微生物活性炭復(fù)合顆粒液體中加入質(zhì)量百分比為6-12%的水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體，并混合均勻，得微生物活性炭混合液體；步驟4)在所述微生物活性炭混合液體中加入聚合引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到一 涼粉狀或皮凍狀的水溶膠固體還;步驟5)對(duì)所述涼粉狀或皮凍狀的水溶膠固體坯進(jìn)行機(jī)械切割，最終制成邊長(zhǎng)為2-5毫米的立方塊顆粒。進(jìn)一步的，步驟4中，所述聚合反應(yīng)的溫度為20-40°C。優(yōu)選的，所述聚合反應(yīng)的溫度為25_35°C。進(jìn)一步的，所述聚合引發(fā)劑包括引發(fā)劑KPS和催化劑TEMED，所述引發(fā)劑KPS和催化劑TEMED的添加量分別為質(zhì)量百分比的O. 5-2%和O. 1_1%。進(jìn)一步的，所述聚合反應(yīng)的時(shí)間為5-30分鐘。實(shí)施例3 根據(jù)實(shí)施例2的方法，以氨氮硝化菌為微生物制成的懸浮型生物活性炭顆粒載體，干燥后的SEM照片如圖4所示，其中所包含的氨氮硝化菌微生物菌體的SEM照片如圖5所示。實(shí)施例4:以實(shí)施例2的方法制成的懸浮型生物活性炭顆粒載體作為好氧流化床反應(yīng)器的載體，對(duì)去除某自來(lái)水廠的原水中的氨氮進(jìn)行處理效果驗(yàn)證。載體顆粒的添加量以及流化床反應(yīng)器有效容積計(jì)算。流化床反應(yīng)器的斷面結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖6。反應(yīng)器的有效容積為7立方米，每立方米有效容積添加150公斤，共添加了 1050公斤。圖7為該驗(yàn)證試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果。從結(jié)果可以看出，由本發(fā)明的懸浮型生物活性炭顆粒載體所構(gòu)成的處理系統(tǒng)有良好的處理效果。實(shí)施例5 用于去除工業(yè)污水中的氨氮以及與現(xiàn)行技術(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康默F(xiàn)有技術(shù)是在活性污泥反應(yīng)器中添加塑料顆粒作為載體，在載體表面形成具有去除氨氮功能的生物膜，以提高系統(tǒng)的氨氮去除能力。所用載體為直徑10mm，長(zhǎng)度IOmm的管狀物。在同等條件下，用本發(fā)明的懸浮型生物活性炭顆粒載體代替現(xiàn)有技術(shù)所用的載體，進(jìn)行處理效果的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)本發(fā)明載體的效果。實(shí)驗(yàn)裝置及方法
實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)進(jìn)水，所用的實(shí)驗(yàn)裝置反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如下圖8所示，其中，缺氧區(qū)有效容積約10L，好氧區(qū)有效容積為18L。缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化，好氧區(qū)進(jìn)行有機(jī)物和氨氮的去除，沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，上清液作為出水排出，污泥回流進(jìn)入好氧區(qū)，保證好氧區(qū)污泥濃度。實(shí)驗(yàn)條件(I) 1#與2#反應(yīng)器好氧區(qū)均加入等量的活性物混合液，使其MLSS濃度為4000 4500mg/L。1#反應(yīng)器好氧區(qū)中加入本發(fā)明的載體顆粒I. 8L(10%容積);2#反應(yīng)器好氧區(qū)中加入已經(jīng)掛膜好的現(xiàn)有技術(shù)載體7. 2L(40%容積)；(2)裝置連續(xù)運(yùn)行，試驗(yàn)用水為某尿素化工廠的實(shí)際廢水。其COD濃度約SOOmg/L.氨氮濃度約為50-70mg/L。保持好氧區(qū)HRT為8h，DO濃度> 4mg/L ；(3)每日監(jiān)測(cè)1#和2#反應(yīng)器出水的COD和氨氮濃度,對(duì)比兩反應(yīng)器氨氮和COD的去除效率。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖9為實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)果。由該結(jié)果可知，本發(fā)明的載體有良好的處理效果。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種懸浮型生物活性炭顆粒載體，其特征在于，所述懸浮型生物活性炭顆粒載體是一種邊長(zhǎng)為2-5mm、比重為I. 02-1. 08的立方塊顆粒，所述立方塊顆粒包括微生物菌體、竹制粉末狀活性炭及水性聚氨酯凝膠體；所述微生物菌體以MLVSS濃度計(jì)量，其數(shù)量為2000-30000mg/L;所述竹制粉末狀活性炭的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為1-8% ;所述水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為6-12%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮型生物活性炭顆粒載體，其特征在于所述竹制粉末狀活性炭的粉末粒度為10-150 μ m。
3.一種制備以權(quán)利要求I或2所述的懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1)用微生物菌體濃縮液加自來(lái)水調(diào)配成含微生物濃度為2000-30000mg/L的微生物菌體； 步驟2)在所述微生物菌體中加入質(zhì)量百分比為1-8%的竹制粉末狀活性炭，并混合均勻，得微生物活性炭復(fù)合顆粒液體； 步驟3)在所述微生物活性炭復(fù)合顆粒液體中加入質(zhì)量百分比為6-12%的水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體，并混合均勻，得微生物活性炭混合液體； 步驟4)在所述微生物活性炭混合液體中加入聚合引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到一涼粉狀或皮凍狀的水溶膠固體坯； 步驟5)對(duì)所述涼粉狀或皮凍狀的水溶膠固體坯進(jìn)行機(jī)械切割，最終制成邊長(zhǎng)為2-5毫米的立方塊顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其特征在于步驟4中，所述聚合反應(yīng)的溫度為20-40°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其特征在于所述聚合反應(yīng)的溫度為25-35°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其特征在于所述聚合弓I發(fā)劑包括弓I發(fā)劑KPS和催化劑TEMED，所述弓I發(fā)劑KPS和催化劑TEMED的添加量分別為質(zhì)量百分比的O. 5-2%和O. 1-1%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6的制備懸浮型生物活性炭顆粒載體的方法，其特征在于所述聚合反應(yīng)的時(shí)間為5-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種懸浮型生物活性炭顆粒載體是一種邊長(zhǎng)為2-5mm、比重為1.02-1.08的立方塊顆粒，所述立方塊顆粒包括微生物菌體、竹制粉末狀活性炭及水性聚氨酯凝膠體；所述微生物菌體以MLVSS濃度計(jì)量，其數(shù)量為2000-30000mg/L；所述竹制粉末狀活性炭的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為1-8％；所述水性聚氨酯凝膠體原料預(yù)聚體的濃度以所述立方塊顆粒的質(zhì)量百分率計(jì)量，其數(shù)量為6-12％。采用本發(fā)明的懸浮型生物活性炭顆粒載體去除水中以氨氮為主的污染物，可以達(dá)到良好的效果。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102874922SQ20111019466
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者張振家 申請(qǐng)人:蘇州康瑞環(huán)境科技有限公司