[發明專利]一種生物質炭基磁性活性污泥的制備及其在含鈾廢水處理中的應用

有效

• 申請號: 201610028894.4
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105597698B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 彭國文;肖方竹;符建文;石志科;余麗梅;蒲移秋
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;G21F9/18
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明屬于資源利用與環境保護領域，特別涉及一種生物質炭基磁性活性污泥的制備方法及其在含鈾廢水處理中的應用。

背景技術

活性污泥處理廢水法是1912年由英國科學家Clark和Gage聯合研究發明的，具體是一種利用人工馴化培養的微生物群體在人工強化的環境中呈懸浮狀態生長后，分泌出能夠氧化廢水中可生物降解的有機物質，從而達到廢水凈化的目的。它不僅可以從廢水中去除溶解性的或者膠體狀的生化有機物以及能夠被活性污泥吸附的懸浮固體及其他一些有毒有害物質，同時也可以去除一部分含磷和氮等富營養物質。目前，活性污泥法及其衍生的各種改良工藝已經成為處理廢水最為廣泛的方法。

但是，隨著活性污泥處理廢水技術在實際工程中的大量應用，人們也發現其存在一些缺陷，如傳統的活性污泥法往往工程基建費、日常運行費高，能耗大，在廢水處理過程中易出現污泥膨脹而活性失效等，以及廢水處理工藝設備不能滿足高效低耗的要求。同時，廢水處理會有大量的污泥產生，需要二次無害化處理，從而增加了投資成本。隨著我國環保制度的逐漸完善，廢水的排放標準也在不斷嚴格，以傳統的活性污泥法為主的脫氮除磷功能的廢水處理工藝，難以達標。因此，利用活性污泥進行功能化改性，并將其開發為各類廢水處理過程中所應用的功能材料，從而提高其附加值，這將具有較大的現實意義和實踐價值。

磁性物質可以對活性污泥中的微生物產生一定的磁性生物效應，有效提高微生物的生物活性，加快廢水中有毒有害污染物的生化反應速率，從而提高了活性污泥處理廢水的效率。但是，目前大部分工藝只是在活性污泥中投放單一的磁性粉體/粉末，其吸附能力較弱而不能高效固定或者催化微生物的生物活性。同時，這些單一的磁粉在長期的磁場作用下容易產生記憶性磁性，并在活性污泥中發生物理性團聚而失去原有的功效。納米磁性氧化鐵材料是目前一種被廣泛應用的、吸附性能優良的磁性吸附劑，具有生物相容性能好，比表面積大，對外加磁場具有高響應性等特點，可以在與活性污泥共存條件下改善污泥的絮凝性能，并不會在污泥中發生團聚現象。以納米磁性氧化鐵作為輔助材料制備集吸附-磁性分離于一體的磁性活性污泥吸附材料已經成為近年來廢水處理領域的一個研究熱點。

然而，磁性活性污泥在制備過程中通常會使用一些物理、化學粘結劑對其進行磁性固定，而這些化學粘結劑的存在就容易造成磁性活性污泥孔隙的堵塞，在工業化生產過程中稍稍操作不慎，其比表面積就十分容易降低，而且磁性材料很難與活性污泥結構實現有機結合，只是分布在活性污泥結構表面或者孔隙內的表壁，結構不穩定，又容易造成孔隙再次堵塞，進而減少其比表面積。同時，目前大部分磁性活性污泥的磁性強度均較小，磁性能較差。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明目的在于提供一種生物質炭基磁性污泥的制備方法。首先將稻殼、花生殼和鋸木屑等其中一種自然資源生物質為基底，按照一定的質量比加入鐵源和碳源，采用共沉淀法生成生物質炭基磁性納米Fe₃O₄。再使用啤酒酵母菌、淀粉和活性劑對活性污泥進行功能性發泡活化，隨后與生物質炭基磁性納米Fe₃O₄進行磁性接合，得到一種以生物質炭為基底，磁性納米Fe₃O₄為核，功能性活化后的活性污泥為殼的新型功能吸附材料，并將其應用于含鈾廢水處理中。具體步驟如下：

(1) 生物質炭的制備

將稻殼、花生殼和鋸木屑等其中一種自然生物質在自然條件下曬干后，經粉碎機粉碎后，放入馬弗爐中在無氧密封條件下受熱分解后，恒溫靜置、冷卻，研磨，得到粉末狀的生物質炭。

(2) 生物質炭基磁性納米Fe₃O₄的制備