一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法与流程

本发明涉及环保领域，尤其是一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法。
背景技术：
：上流式厌氧污泥床（upflowanaerobicsludgeblanket，简称uasb）反应器，是荷兰wageningen农业大学leuinga等人于1973-1977年间研制成功。中国于1981年开始了上流式厌氧污泥床反应器的研究工作。目前uasb工艺在我国得到了大规模的推广的应用，尤其在高浓度有机废水处理方面更是得到了充分的应用。cn01129834.0公开了是水处理弹性亲水性塑料填料制备方法，属于高分子材料合金加工制备技术。它是在塑料中混入水溶性高分子材料，改善材料表面亲水性能，制造具有亲水性表面的塑料材料用于制作水处理弹性填料，具体制备方法：(1)按一定百分比称取常用塑料颗粒pp、pe、pvc或它们的混合物，水溶性高分子材料粉末―聚乙烯醇，聚丙烯酰胺或它们的混合物；无机粉末―石粉，二氧化钛粉末，二氧化硅粉末等，并在混合器中混匀；(2)把上述混合物在注塑机中制成颗粒；(3)用上述制作的颗粒料，在注塑机中，按填料不同规格要求，注塑成所需的有亲水表面的水和废水处理用填料。cn200510047122.7公开了一种改性微生物填料，它是由如下重量份数的原料组成的：高密度聚乙烯66.2～91.7、再生胶粉5～15、轻质碳酸钙2～10、马来酸酐1～6、过氧化二异丙苯0.1～0.8、甲壳素0.2～2、炭黑0～0.2。上述微生物填料的制备方法，(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，(2)将上述丙酮溶液与其它原料均匀混合，之后让丙酮自然挥发，(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，(4)将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型。本发明填料亲水性强，酶促进剂提高了微生物的活性，填料的粗糙度和比表面积大。本发明的填料比一般改性塑料填料反应效率提高了2～4倍。cn200610072248.4公开一种木塑材质的生物填料，其特征是：它是由以下按重量份数的各组分经加工制成的：塑料100、植物纤维40－150、石粉10－60、增容剂2－6、吸/放热发泡剂1－3、发泡活化剂0.5－1.5、氧化断链剂0.5－1.5、润滑剂2.5－4。本发明生物填料可利用废料制作，其形状简单，制作、加工方便，填料本身带有更适合微生物生长的空隙结构，是一种性能高、成本低、寿命长的木塑质材料的新型微生物填料。以上专利以及现有技术的上流式厌氧污泥床反应器存在生化效率低，不有利于生物挂膜，有利于生物负载量，生化效果期待提高，对于高浓度的有机污水具有较好的适应性，尤其是上流式厌氧污泥床生化塔效率低，脱氮率差，不适合有机浓度较高的高浓度污水。对于浓度较高的污水的处理能力较差的问题，限制了上流式厌氧污泥床反应器的应用于发展。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法。一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法，包括生化塔主体，厌氧生物填料，布水器和排气管；其特征在于所述的厌氧生物填料为一种的具有介孔结构的微生物填料。一种硅烷基多孔氧化铝载体，其具体制备方案如下：按照质量份数，在反应釜中加入100-200份的浓度为1.5-2.5mol/l硝酸铝溶液，然后在搅拌下用质量份数为8%-12%的氨水将溶液ph值调节到8.8-9.6，完成后加入0.1-0.25份的十二烷基三甲基氯化铵和0.3-0.6份的聚乙二醇，搅拌混合60-120min后静置陈化10-24h，过滤，洗涤，干燥，500-600℃下煅烧后得到多孔氧化铝粉体，将得到的5.4-10.8份的多孔氧化铝粉体与60-100份的干燥污泥混合均匀后加入20-32份的质量份数为5%-10%的聚乙二醇溶液，搅拌均匀后造粒，100-120℃干燥后在500-600℃下无氧煅烧3-6h，然后取出，干燥后即可得到硅烷基多孔氧化铝载体。所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：步骤一：按照质量份数，在高压反应器中，加入20-30份的硅烷基多孔氧化铝载体加入到250-300份的质量份数为1%-5%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入3-7份的乙烯基三乙氧基硅烷，0.6-2.3份硼酸氢钠，60-74℃处理60-90min，步骤二：继续加入2-5份的硼酸三烯丙酯，2-6份亚油酸胺，0.5-1.1份过氧化苯甲酰，1-4份明胶，通入氮气，控温70-80℃，反应5-10h；然后过滤，洗涤，在60-80℃的真空干燥箱中干燥7-12h，得到具有介孔结构的微生物填料。采用乙烯基三乙氧基硅烷对硅烷基多孔氧化铝载体进行处理，氧化铝表面的羟基与硅氧烷反应，生成乙烯基修饰的硅烷基多孔氧化铝载体。其部分方程式示意为：乙烯基修饰的硅烷基多孔氧化铝载体与硼酸三烯丙酯，亚油酸胺发生聚合反应，在硅烷基多孔氧化铝载体的表面生成油酸基聚合物。其部分聚合物示意为：所述的干燥污泥为河底污泥。所述的生化塔主体为钢结构主体。所述的排气管上设置有气体单向阀。本发明采用一种介孔结构的微生物填料，该填料有介孔氧化铝粉末和河床污泥制备而成，经过一种亲水改性聚氯乙烯表面改性后具有了很好的亲水性和稳定性，非常有利于生物挂膜，有利于生物负载量，提高生化效果，对于高浓度的有机污水具有较好的适应性，本发明的上流式厌氧污泥床生化塔效率比传统的上流式厌氧污泥床高，具有非常好的脱氮率，适合有机浓度较高的高浓度污水。乙烯基修饰的硅烷基多孔氧化铝载体与硼酸三烯丙酯，亚油酸胺发生聚合反应，在硅烷基多孔氧化铝载体的表面生成油酸基聚合物，微孔中带有氨基、羧基等活性基团，可与微生物肽链中的某些活性基团形成离子键结合或共价键结合而将微生物及生物酶固定在载体上。固定化微生物后的载体微生物负载量大，生物挂膜量可达172.8（mg/g），而采用多孔氧化铝填料生物挂膜量可达71.8（mg/g），说明本发明具有显著地进步。附图说明图1为实施例2制备的含有介孔结构的微生物填料的傅里叶红外光谱图：在670cm-1附近存在氧化铝的吸收峰，说明多孔氧化铝参与了反应；在865cm-1附近存在碳氯的反对称伸缩吸收峰，在2960cm-1附近存在碳氢的伸缩吸收峰，说明聚氯乙烯参与了反应；在1085cm-1附近存在硅氧的反对称伸缩吸收峰，说明乙烯基三乙氧基硅烷参与了反应；在1781cm-1附近存在羰基的伸缩吸收峰，在3355cm-1附近存在胺基的吸收峰，说明亚油酸胺参与了反应；在1440/1357cm-1附近存在硼氧键的吸收峰，说明硼酸三烯丙酯参与了反应；在929cm-1附近存在羟基的面外变角吸收峰，说明硼酸氢钠参与了反应；在1600cm-1附近无明显的吸收峰，说明双键均已参与反应。具体实施方式下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：将制备的填料称100g后放入至于500ml血清瓶中，加入400ml4000mg/l的厌氧接种污泥，底部加转子用磁力搅拌器搅拌，定期加入浓缩5倍的营养物质，连续20天后测定各填料上附着的生物量。生物量测定方法：提前测定进行挂膜实验的各填料重量，预实验结束后取出长有生物膜的填料，在105℃烘箱中烘干，称量烘干后重量，二者的差值即为各填料挂膜生物量。先将制备的填料在120℃下干燥到衡重，然后浸泡在水中1小时后称量重量，前后两侧称量的差值求得填料得含水率。含水率越高则亲水性越好。实施例1一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法，包括生化塔主体，厌氧生物填料，布水器和排气管；所述的厌氧生物填料为一种的具有介孔结构的微生物填料。一种硅烷基多孔氧化铝载体，其具体制备方案如下：按照质量kg数，在反应釜中加入100kg的浓度为1.5mol/l硝酸铝溶液，然后在搅拌下用质量百分比含量为8%的氨水将溶液ph值调节到8.8，完成后加入0.1kg的十二烷基三甲基氯化铵和0.3kg的聚乙二醇，搅拌混合60-120min后静置陈化10h，过滤，洗涤，干燥，500℃下煅烧后得到多孔氧化铝粉体，将得到的5.4kg的多孔氧化铝粉体与60kg的干燥污泥混合均匀后加入20kg的质量百分比含量为5%的聚乙二醇溶液，搅拌均匀后造粒，100℃干燥后在500℃下无氧煅烧3h，然后取出，干燥后即可得到硅烷基多孔氧化铝载体。所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：步骤一：在高压反应器中，加入20kg的硅烷基多孔氧化铝载体加入到250kg的质量百分比含量为1%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入3kg的乙烯基三乙氧基硅烷，0.6kg硼酸氢钠，60℃处理60min，步骤二：继续加入2kg的硼酸三烯丙酯，2kg亚油酸胺，0.5kg过氧化苯甲酰，1kg明胶，通入氮气，控温70℃，反应5h；然后过滤，洗涤，在60℃的真空干燥箱中干燥7h，得到具有介孔结构的微生物填料。所述的干燥污泥为河底污泥。所述的生化塔主体为钢结构主体。所述的排气管上设置有气体单向阀。实施例2一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法，包括生化塔主体，厌氧生物填料，布水器和排气管；所述的厌氧生物填料为一种的具有介孔结构的微生物填料。一种硅烷基多孔氧化铝载体，其具体制备方案如下：在反应釜中加入1050kg的浓度为1.9mol/l硝酸铝溶液，然后在搅拌下用质量百分比含量为11%的氨水将溶液ph值调节到9，完成后加入0.18kg的十二烷基三甲基氯化铵和0.5kg的聚乙二醇，搅拌混合100min后静置陈化18h，过滤，洗涤，干燥，550℃下煅烧后得到多孔氧化铝粉体，将得到的6kg的多孔氧化铝粉体与70kg的干燥污泥混合均匀后加入25kg的质量百分比含量为7%的聚乙二醇溶液，搅拌均匀后造粒，110℃干燥后在550℃下无氧煅烧4h，然后取出，干燥后即可得到硅烷基多孔氧化铝载体。所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：步骤一：在高压反应器中，加入25kg的硅烷基多孔氧化铝载体加入到270kg的质量百分比含量为3%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入4kg的乙烯基三乙氧基硅烷，1.2kg硼酸氢钠，65℃处理80min，步骤二：继续加入3kg的硼酸三烯丙酯，4kg亚油酸胺，0.6kg过氧化苯甲酰，2kg明胶，通入氮气，控温75℃，反应7h；然后过滤，洗涤，在65℃的真空干燥箱中干燥9h，得到具有介孔结构的微生物填料。所述的干燥污泥为河底污泥。所述的生化塔主体为钢结构主体。所述的排气管上设置有气体单向阀。实施例3一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法，包括生化塔主体，厌氧生物填料，布水器和排气管；所述的厌氧生物填料为一种的具有介孔结构的微生物填料。一种硅烷基多孔氧化铝载体，其具体制备方案如下：在反应釜中加入200kg的浓度为2.5mol/l硝酸铝溶液，然后在搅拌下用质量百分比含量为12%的氨水将溶液ph值调节到9.6，完成后加入0.25kg的十二烷基三甲基氯化铵和0.6kg的聚乙二醇，搅拌混合120min后静置陈化24h，过滤，洗涤，干燥，600℃下煅烧后得到多孔氧化铝粉体，将得到的10.8kg的多孔氧化铝粉体与100kg的干燥污泥混合均匀后加入32kg的质量百分比含量为10%的聚乙二醇溶液，搅拌均匀后造粒，120℃干燥后在600℃下无氧煅烧3-6h，然后取出，干燥后即可得到硅烷基多孔氧化铝载体。所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：步骤一：在高压反应器中，加入30kg的硅烷基多孔氧化铝载体加入到300kg的质量百分比含量为5%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入7kg的乙烯基三乙氧基硅烷，2.3kg硼酸氢钠，74℃处理90min，步骤二：继续加入5kg的硼酸三烯丙酯6kg亚油酸胺，1.1kg过氧化苯甲酰，4kg明胶，通入氮气，控温80℃，反应10h；然后过滤，洗涤，在80℃的真空干燥箱中干燥12h，得到具有介孔结构的微生物填料。所述的干燥污泥为河底污泥。所述的生化塔主体为钢结构主体。所述的排气管上设置有气体单向阀。以上实施例所制备的填料的性能如下表所示：生物挂膜量（mg/g）实施例1147.2实施例2158.9实施例3172.8对比例1一种用于上流式厌氧污泥床生化塔微生物填料的制备方法，包括生化塔主体，厌氧生物填料，布水器和排气管；所述的厌氧生物填料为一种的具有介孔结构的微生物填料。其它同实施例1。对比例2一种硅烷基多孔氧化铝载体，其具体制备方案如下：在反应釜中加入100kg的浓度为1.5mol/l硝酸铝溶液，然后在搅拌下用质量百分比含量为8%的氨水将溶液ph值调节到8.8，完成后加入0.1kg的十二烷基三甲基氯化铵和0.3kg的聚乙二醇，搅拌混合60-120min后静置陈化10h，过滤，洗涤，干燥，500℃下煅烧后得到多孔氧化铝粉体，将得到的5.4kg的多孔氧化铝粉体与60kg的干燥污泥混合均匀后加入20kg的质量百分比含量为5%的聚乙二醇溶液，搅拌均匀后造粒，100℃干燥后在500℃下无氧煅烧3h，然后取出，干燥后即可得到硅烷基多孔氧化铝载体。所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：在高压反应器中，加入20kg的硅烷基多孔氧化铝载体加入到250kg的质量百分比含量为1%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入3kg的乙烯基三乙氧基硅烷，0.6kg硼酸氢钠，60℃处理60min，然后过滤，洗涤，在60℃的真空干燥箱中干燥7h，得到具有介孔结构的微生物填料。其它同实施例1。对比例3一种硅烷基多孔氧化铝载体，其具体制备方案如下：在反应釜中加入100kg的浓度为1.5mol/l硝酸铝溶液，然后在搅拌下用质量百分比含量为8%的氨水将溶液ph值调节到8.8，完成后加入0.1kg的十二烷基三甲基氯化铵和0.3kg的聚乙二醇，搅拌混合60-120min后静置陈化10h，过滤，洗涤，干燥，500℃下煅烧后得到多孔氧化铝粉体，将得到的5.4kg的多孔氧化铝粉体与60kg的干燥污泥混合均匀后加入20kg的质量百分比含量为5%的聚乙二醇溶液，搅拌均匀后造粒，100℃干燥后在500℃下无氧煅烧3h，然后取出，干燥后即可得到硅烷基多孔氧化铝载体。所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：步骤一：在高压反应器中，加入20kg的硅烷基多孔氧化铝载体加入到250kg的质量百分比含量为1%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入3kg的乙烯基三乙氧基硅烷，0.6kg硼酸氢钠，60℃处理60min，步骤二：继续加入2kg的硼酸三烯丙酯，0.5kg过氧化苯甲酰，1kg明胶，通入氮气，控温70℃，反应5h；然后过滤，洗涤，在60℃的真空干燥箱中干燥7h，得到具有介孔结构的微生物填料。其它同实施例1。对比例4所述的具有介孔结构的微生物填料按照以下技术方案制备：步骤一：在高压反应器中，加入20kg的硅烷基多孔氧化铝载体加入到250kg的质量百分比含量为1%的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，加入3kg的乙烯基三乙氧基硅烷，0.6kg硼酸氢钠，60℃处理60min，步骤二：继续加入2kg亚油酸胺，0.5kg过氧化苯甲酰，1kg明胶，通入氮气，控温70℃，反应5h；然后过滤，洗涤，在60℃的真空干燥箱中干燥7h，得到具有介孔结构的微生物填料。以上对比例所制备的填料的性能如下表所示：生物挂膜量（mg/g）对比例171.8对比例2107.6对比例3122.4对比例4120..8当前第1页12