[發明專利]一種基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410107796.0
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103880152A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 趙如金;卞瑛磊;王瑞靜;龔麗影;王韋勝;張云;時杰華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及屬于水處理技術領域，具體涉及到基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料及其制備方法。

背景技術

在污水處理中，生物膜法具有適應性強，操作穩定性好；不易發生污泥膨脹，運轉管理較方便；污水處理效果好等優點。因此在污水處理中有較廣泛的應用。在生物膜處理系統中，生物填料是生物膜水處理技術的核心之一，是微生物賴以生長和進行新陳代謝的場所，直接關系到水處理的效果和費用。傳統的填料往往存在親水性、生物親和性較差或成本較高等缺點。

與此同時，隨著城市化進程的加快，大批污水處理廠不斷興建。城市污水處理廠的剩余污泥產量也急劇增加。剩余污泥主要來源于活性污泥系統中從二次沉淀池排出系統外的活性污泥，含有大量的微生物、懸浮物質及膠體物質。剩余污泥的長期堆放或者任意排放，將對生態環境和人類自身造成極大危害。面對如此龐大的剩余污泥產生量，開發合理的污泥處理方法，降低處理成本，提高處理效果，在實現減量化和穩定化的同時，盡量實現資源化，是今后污水廠污泥處理處置的必然發展趨勢。

發明內容

本發明是基于以上背景并為了克服上述現有技術中的不足，并解決剩余污泥的易造成環境污染問題，提供一種基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料及其制備方法。

本發明所采用的技術方案如下：

一種基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料，由基體、磁性鐵氧體層和生物膜載體層組成。其中基體為中空圓柱體，中空圓柱體外直徑與長度之比為0.5-1.5，外直徑與內直徑之差為4-8mm；中空圓柱體內表面和外表面均覆蓋磁性鐵氧體層，磁性鐵氧體層厚度為0.5-1mm；磁性鐵氧體層表面覆蓋生物膜載體層，生物膜載體層厚度為1.5-3mm。

上述磁性中空圓柱填料的制備方法，按照下述步驟進行：

（1）采用一圓柱形模具，在其表面涂覆形成基體的粉煤灰、黃沙及水泥漿，圓柱形模具的兩端不涂覆。粉煤灰、黃沙及水泥漿中各成分重量百分比為水泥35%-50%，粉煤灰20%-30%，黃沙5%-10%，水23%-33%。

（2）待基體成形后，將基體與圓柱形模具分離，并將基體進行室溫下養護。

（3）在基體內、外表面涂抹膠水，然后覆蓋一層磁性鐵氧體粉末，形成磁性鐵氧體層。

（4）待膠水干化、磁性鐵氧體粉末穩固后，在磁性鐵氧體層表面涂覆形成生物膜載體層的漿體。漿體中各成分重量百分比為水泥35%-45%，粉煤灰15%-23%，淀粉5%-8%，剩余活性污泥10%-15%，水23%-33%。

（5）涂覆完成后，室溫下養護，即形成所述基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料。

其中步驟（2）和（5）室溫下養護時，相對濕度應大于80%，養護時間為20天左右。步驟（3）所用膠水可以是聚乙烯醇膠粘劑或聚乙烯醇縮甲醛膠等。步驟（4）所述剩余活性污泥，取自污水處理廠，先在40-80℃的環境中干燥，然后研磨，并過100目篩。

步驟（3）所述的磁性鐵氧體粉末制備方法如下：

（1）采用常溫鐵氧體法處理重金屬離子廢水，向重金屬離子廢水中添加二價鐵離子和三價鐵離子，使廢水中二價鐵離子與其他二價金屬離子的摩爾比大于2，三價鐵離子與其他三價金屬離子的摩爾比大于7.5，三價金屬離子與二價金屬離子的摩爾比范圍在1.3-1.8之間；然后在攪拌的同時向重金屬離子廢水中加入強堿，將溶液的pH值調節至10以上，常溫下反應6-8分鐘，停止攪拌，混合液中形成沉渣，然后進行陳化，其中所述的重金屬離子廢水中可以含銅離子、錳離子或其他重金屬離子，其中所述的強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀等。

（2）陳化30-60分鐘以后，混合液中的沉渣轉化為黑色的磁性鐵氧體，倒出上清液，并進行固液分離。

（3）將分離后的磁性鐵氧體在40-60℃的環境中干燥，然后進行研磨，使磁性鐵氧體的顆粒粒度在0.1mm以下，并在強度大于300kA/m的磁場中預磁化10分鐘以上，形成所述的磁性鐵氧體粉末。

該方法制備的基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料具有比表面積大、生物掛膜效果好等優點。當填料用于生物反應器時，由于其磁性鐵氧體層的磁催化作用增強了反應器內污泥的活性，使污泥降解污染物的能力得以提高，從而提高生物反應器的降解效率。

本發明的有益效果是：

1.基于剩余活性污泥的磁性中空圓柱填料的原料為粉煤灰、剩余活性污泥、重金屬離子廢水處理產物磁性鐵氧體、黃沙及水泥等，上述采用的原料多為固體廢棄物，成本低，實現了廢物的再次循環利用，實現了固體廢物的資源化。