一种处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体及应用：其特征在于是由改性活性炭、改性硅藻土、改性树脂组成的混合载体，其中改性活性炭体积为混合载体体积的55-62％，改性树脂体积为混合载体体积的31-42％，改性硅藻土体积为混合载体体积的3-7％；应用中混合载体总体积为厌氧生物流化床总体积的9-11％，本发明混合载体在生物流化床中的应用能够提高传质效率，降低能耗，减少污泥产量，缩短HRT(水力停留时间)，并使得厌氧生物流化床耐冲击负荷能力更强，因此混合载体厌氧生物流化床处理工业废水时，化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)去除效果远高于传统厌氧生物处理方法。
【专利说明】-种处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体及应用，属于废水处理 领域。
【背景技术】
[0002] 工业废水中的污染物种类复杂、浓度大、含有大量难降解的有机物、重金属W及造 成水体富营养化的氮磯和危害人类健康的其他物质如氣等，传统的厌氧处理方法存在处理 效果差、污泥产量大、污泥泥龄长等问题。生物流化床反应器化iological fluidized bed reactor, FBBR)是一种微生物同时具有附着生长和息浮生长特征的废水处理反应器，与传 统污水生化处理技术相比，生物流化床具有微生物菌浓度高，传质效率高，不易阻塞，剩余 污泥量少等优势，从而其污水处理效率高，并可大幅节省用地面积。生物流化床极大提高了 生化反应器的废水处理的综合性价比，该在当今±地资源紧缺、废水排放标准日趋严格的 情况下，对生物流化床该种高效的新型废水生物处理装备开发尤其显得更为迫切。
[0003] 载体作为生物流化床的介质，是微生物附着生长的主体，并起着决定生物流化床 能耗和处理效率的关键作用，因此载体的性能是衡量生物流化床成功与否的决定性因素。 载体一方面可W为微生物提供附着的场所，提高微生物菌的浓度，另一方面也增大了微生 物与污水的接触面积，使其能够更好地与营养物质接触，保证生物膜的正常生长。开发一种 密度适宜、生物亲和力和亲水性高、表面粗趟多孔的载体将是生物流化床废水处理领域的 重要研究方向。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对传统生物流化床载体比重过大会造成流化能耗高，比重过小 易堆积于床层顶部形成息浮床，W及孔隙率小，亲水性和生物亲和力差，不易挂膜等缺点， 而提供了一种W活性炭、娃藻±、树脂为基本原料，制备密度适宜、孔径大、吸附能力强、生 物亲和性好、易于微生物挂膜的处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体，本发明的另一 目的是提供上述厌氧生物流化床混合载体的应用。
[0005] 本发明的技术方案为：一种处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体，其特征在 于：是由改性活性炭、改性娃藻±、改性树脂组成的混合载体，其中改性活性炭体积为混合 载体体积的55-62 %，改性树脂体积为混合载体体积的31-42 %，改性娃藻±体积为混合载 体体积的3-7% ;其中改性活性炭、改性娃藻±和改性树脂分别由W下方法制备得到：
[0006] A、活性炭改性：
[0007] 1)将活性炭用蒸觸水煮沸，洗涂烘干，将活性炭在300-35(TC的强氧化性的溶液 中活化3-化，进行表面改性和扩孔反应；得到改性活性炭；
[0008] B、娃藻±改性：
[0009] 1)将娃藻±洗涂风干，再将娃藻±放入碱溶液中，在80-9(TC的条件下揽拌浸泡 6-她，将浸泡后的娃藻±洗净风干；
[0010] 2)将步骤1)中所得的娃藻±放于酸性溶液中，揽拌浸泡2-化，将浸泡后的娃藻± 洗净风干；
[0011] 3)将步骤2)风干所得娃藻±在400-6001：的温度下锻烧1-化，将锻烧后的娃藻± 用水冷却，洗涂风干，得到改性娃藻± ;
[001引 C、树脂改性：
[0013] 将淀粉与水混合均匀，于57-68C下恒温揽拌糊化0. 5-比；淀粉糊化后，加入引发 齐U，充分揽拌后W连续加料方式加入树脂，在72-83C的温度下反应1-化得接枝共聚物，用 蒸觸水洗涂得改性树脂。
[0014] 优选上述的活性炭为挪壳活性炭、木质活性炭、果壳活性炭或橡胶-塑料活性炭 中的一种或几种；步骤B中的娃藻±为可W为原始未处理的或者是经有机溶剂处理的娃藻 ± ;优选所述的树脂为大孔离子交换树脂或凝胶离子交换树脂中的一种或几种；更优选聚 己帰树脂、聚苯己帰树脂、聚四氣己帰树脂、聚丙帰树脂（P巧或聚碳酸醋树脂（PC)中的一 种或几种。
[0015] 优选活性炭粒径为0. 5-2. 0mm，比重为1. 0-1. 4g/mL ;优选上述的强氧化性溶液为 硫酸、硝酸或盐酸溶液中的一种或几种。
[0016] 优选娃藻±粒径为0. 5-2. 0mm ;优选上述的碱溶液为氨氧化轴或氨氧化钟种的一 种或两种；碱溶液的浓度为l-5mol/L ;优选所述的酸溶液为硫酸、硝酸或盐酸中的一种或 几种，酸溶液的抑值为2-5。
[0017] 优选树脂的粒径0. 5-2. 0mm，比重1. 0-1. 4g/mL ;树脂与淀粉的质量比为1-2 ; 1 ; 所述的引发剂为硝酸高铺；引发剂与淀粉质量比为0. 014-0. 019。
[0018] 本发明还提供了上述的厌氧生物流化床混合载体在处理工业废水中的应用，其特 征在于：混合载体总体积为厌氧生物流化床总体积的9-11%。
[0019] 有益效果：
[0020] 通过对活性炭改性，活性炭的生物亲和力和亲水性增加，中孔、大孔增多，中孔和 微孔孔径变大，吸附能力变强，缩短了挂膜时间，增加了吸附水中有机物、重金属、微生物等 的能力；强碱的浸泡大大增加了娃藻±的孔径，比表面积，使得其吸附效果增加，孔径的增 大更有利于微生物挂膜生长。强酸处理后去除了娃藻±中的金属氧化物，减小了娃藻±的 比重，使得其在生物流化床中更易于流化，减小了能耗，高温锻烧水冷后，娃藻±密度减小、 孔径增大，从而增加了吸附能力，且密度进一步减小更利于其在生物流化床中流化。树脂的 接枝反应，引入亲水性基团，增加了树脂的生物亲和性与亲水性，使得淀粉树脂接枝共聚物 具有超强吸水和保水性能，从而使得树脂更利于微生物挂膜生长。
[0021] 由于各载体密度不同，粒径不同，当载体W不同比例混合后，增加了微生物对各种 污染物的针对性；密度的不同导致载体间流化差异较大，易于促进整个混合载体的混合及 流化，提高整个床层的有效利用率，混合载体提高了相间对流，使得载体达到全混流的状 态，提高了传质效率。解决了载体过轻漂浮于床层顶部而形成类似息浮床，从而没有了载体 与水之间的相间对流。
[0022] 根据不同废水将上述改性载体按不同比例混合，针对废水中的不同污染物，活性 炭、娃藻±、树脂起到了不同的处理效果；活性炭可吸附有机污染物并供微生物挂膜生长； 树脂可吸附废水中的金属离子、氨氮、硝氮W及离子型有机污染物，并且可W降低盐浓度改 善微生物生长环境，消除盐浓度过高对微生物挂膜的抑制；娃藻±不仅可w吸附废水中的 金属离子和有机污染物，在一定程度上还为微生物挂膜生长提供场所。混合载体更有利于 微生物发挥其对污染物的选择性处理，从而大幅提高厌氧生物流化床处理各种污染物的能 力，提高处理效率，缩短停留时间，降低能耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为厌氧生物流化床系统进行处理的流程示意图；其中1出样口；2 H相分离 器；3内筒；4进样口；5外筒；6法兰；7沼气出口；8进样粟；9原水槽；10循环粟。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1
[00巧]按如下步骤制备该混合载体：
[0026] A、活性炭改性：
[0027] 1) W粒径0. 7mm，比重1. Ig/血的挪壳活性炭、木质活性炭为原料，其体积比为 1: 1，用蒸觸水煮沸，洗涂烘干，将活性炭在312C的硝酸与硫酸的混合液中活化化，进行表 面改性和扩孔反应。
[0028] B、娃藻±改性：
[0029] 1) W粒径0. 9mm的娃藻±为原料，将娃藻±洗涂风干，再将娃藻±放入2mol/L的 氨氧化钟溶液中，在82C的条件下揽拌浸泡6.化，将浸泡后的娃藻±洗净风干；
[0030] 2)将1)中所得的娃藻±放于抑=2的硫酸溶液中，揽拌浸泡化，将浸泡后的娃 藻±洗净风干；
[0031] 3)将2)中所得娃藻±在45CTC的温度下锻烧比，将锻烧后的娃藻±用水冷却，洗 涂风干，得到改性娃藻±。
[00础 C、树脂改性：
[003引 W粒径0. 7mm，比重为1. Og/mL的苯己帰树脂为原料，将3kg淀粉与46L水混合均 匀，于67C下恒温揽拌糊化0.化；淀粉糊化后，加入51g硝酸高铺，充分揽拌后W连续加料 方式加入3. 2kg树脂，在73C的温度下反应Ih得接枝共聚物，用蒸觸水洗涂得所需树脂。
[0034] 将步骤A、B、C制得的改性活性炭、改性娃藻±、改性树脂作为载体，H种载体的总 体积占生物流化床总体积的10%，其中H种载体按照58%、36%、6%的体积比进行混合。
[0035] 某石化厂 PTA 废水 CODcr 浓度 5000mg/L，TA 浓度 1800mg/L，pH = 4-5, Mn"浓度 11. 3mg/L，Co"浓度9. 7mg/L。W该PTA废水为处理对象，并使用该厂PTA废水厌氧处理反 应器中的活性污泥作为厌氧生物流化床菌种，实验过程中维持抑=6. 8-7. 5。进行处理的 流程图如图1所7]^ :
[0036] 表1.混合载体厌氧生物流化床对PTA废水的处理效果
[0037]
【权利要求】
1. 一种处理工业废水的厌氧生物流化床混合载体，其特征在于：是由改性活性炭、改 性硅藻土、改性树脂组成的混合载体，其中改性活性炭体积为混合载体体积的55-62%，改 性树脂体积为混合载体体积的31-42%，改性硅藻土体积为混合载体体积的3-7% ;其中改 性活性炭、改性硅藻土和改性树脂分别由以下方法制备得到： A、 活性炭改性： 1)将活性炭用蒸馏水煮沸，洗涤烘干，将活性炭在300-350°C的强氧化性的溶液中活 化3-4h，进行表面改性和扩孔反应；得到改性活性炭； B、 硅藻土改性： 1) 将硅藻土洗涤风干，再将硅藻土放入碱溶液中，在80-90°C的条件下搅拌浸泡6-8h， 将浸泡后的硅藻土洗净风干； 2) 将步骤1)中所得的硅藻土放于酸性溶液中，搅拌浸泡2-3h，将浸泡后的硅藻土洗净 风干； 3) 将步骤2)风干所得硅藻土在400-600°C的温度下煅烧l_2h，将煅烧后的硅藻土用水 冷却，洗涤风干，得到改性硅藻土； C、 树脂改性： 将淀粉与水混合均匀，于57-68°C下搅拌糊化0. 5-lh ;淀粉糊化后，加入引发剂，充分 搅拌后以连续加料方式加入树脂，在72-83°C的温度下反应l_2h得接枝共聚物，用蒸馏水 洗涤得改性树脂。
2. 如权利要求1所述的厌氧生物流化床混合载体，其特征在于：所述的活性炭为椰壳 活性炭、木质活性炭、果壳活性炭或橡胶-塑料活性炭中的一种或几种；所述的树脂为大孔 离子交换树脂或凝胶离子交换树脂中的一种或几种。
3. 如权利要求1所述的厌氧生物流化床混合载体，其特征在于：活性炭粒径为 0. 5-2. 0mm，比重为1. 0-1. 4g/mL ;所述的强氧化性溶液为硫酸、硝酸或盐酸溶液中的一种 或几种。
4. 如权利要求1所述的厌氧生物流化床混合载体，其特征在于：硅藻土粒径为 0. 5-2. 0mm;所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾种的一种或两种；碱溶液的浓度为 l-5mol/L ;所述的酸溶液为硫酸、硝酸或盐酸中的一种或几种，酸溶液的pH值为2-5。
5. 如权利要求1所述的厌氧生物流化床混合载体，其特征在于：树脂的粒径 0. 5-2. 0mm，比重1. 0-1. 4g/mL ;树脂与淀粉的质量比为1-2 :1 ;所述的引发剂为硝酸高铈； 引发剂与淀粉质量比为0. 014-0. 019。
6. -种利用如权利要求1所述的厌氧生物流化床混合载体在处理工业废水中的应用， 其特征在于：混合载体总体积为厌氧生物流化床总体积的9-11%。
【文档编号】C02F1/28GK104437423SQ201410564119
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】沈树宝, 赵金龙, 谢实涛, 李凯, 祝社民 申请人:南京工业大学