專利名稱：一種蜂窩狀微生物載體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種微生物固定載體，具體為ー種蜂窩狀微生物載體及其制備方法。
背景技術(shù)：
固定微生物技術(shù)是通過采用化學(xué)或物理的手段將游離細(xì)胞或微生物定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用。目前，在廢氣或廢水處理的生物反應(yīng)器和生物反應(yīng)池中利用載體以固定微生物，有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物(尤其是特殊功能的微生物)的濃度，有利于微生物抵抗不利環(huán)境的影響，有利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理所需的時間，提高生物法處理廢水或廢氣的效率。當(dāng)前固定微生物通常采用的載體有焦炭、砂礫、瓷環(huán)、塑料填料等，但是這些載體存在機械強度低，容易解體，使用壽命短，只能在表面形成生物膜，生物量相對較少，材料成本高昂，而且微生物生長環(huán)境相對單一。這些問題導(dǎo)致了固定微生物技術(shù)未能廣泛應(yīng)用于實際廢水的處理。因此開發(fā)一種經(jīng)濟、高效、耐用的新型固定化載體對固定微生物廢水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用具有非常積極的意義。隨著世界エ業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，城市人口的増加，城市エ業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多，污泥是污水處理后的產(chǎn)物，其產(chǎn)量巨大并逐年増加，是ー種由有機殘片、細(xì)菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，污泥的主要特性是含水率高(可高達 99%以上)，有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)，它是介于液體和固體之間的濃稠物，很難通過沉降進行固液分離，由于污泥含有重金屬及病原菌等有害物質(zhì)，如果處置不當(dāng)，會污染土壌和地下水，也可能污染河流、湖泊及海洋等地表水體， 其中的重金屬和有毒有機物容易通過生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈遷移富集，對生態(tài)環(huán)境和人體健康具有長期潛在的危害性，因此污泥污染問題已經(jīng)成為全世界環(huán)境保護領(lǐng)域廣泛關(guān)注的焦
好、ο目前，污泥主要資源化利用途徑有燃燒發(fā)電、生產(chǎn)建筑建材、制備活性炭、土地利用及污泥堆肥技術(shù)等，污水污泥焚燒灰還可以作為植栽土壌和土壌改良試劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種蜂窩狀微生物載體及其制備方法，以解決污泥對環(huán)境存在的危害和污染，實現(xiàn)污泥的資源化利用，同時降低微生物載體的成本。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種蜂窩狀微生物載體，由下列質(zhì)量百分比的原料組成污泥30% 60%，含碳物質(zhì)20% 40%，膠粘劑2% 20%，添加劑1% 10%。制備所述的蜂窩狀微生物載體的方法，包括以下步驟(1)將污泥和含碳物質(zhì)干燥、研磨，粒度以100%通過100目篩為準(zhǔn)；(2)將污泥、含碳物質(zhì)、膠粘劑、添加劑按上述質(zhì)量百分比混合，所述混合物中四種物質(zhì)的質(zhì)量百分比總和為100%; (3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢?、捏合，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用 l(Tl5Mpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在 11(T13(TC條件下干燥2014小時；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為30(T40(TC，炭化時間為廣3小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或CO2活化，活化溫度為700 1000で，活化時間為2、小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。上述步驟中，所述捏合機、擠出機、蜂窩鋼模具均為公知結(jié)構(gòu)。所述的污泥為生活污水污泥、エ業(yè)廢水污泥或給水污泥中的任意一種或是幾種以任意比例混合的混合物。所述的含碳物質(zhì)是秸稈、木屑或廢紙中的任意一種或是幾種以任意比例混合的混合物。所述的膠粘劑是煤焦油、環(huán)氧樹脂、甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或酚醛樹脂中的任意ー種或是幾種以任意比例混合的混合物。所述的添加劑是碳酸鈣、羥基磷灰石或乙ニ胺四乙酸ニ鈉中的任意ー種或是幾種以任意比例混合的混合物。上述原料中，污泥和含碳物質(zhì)主要是提供碳元素，在缺氧情況下煅燒、活化之后形成具有吸附作用的活性炭，膠粘劑的作用主要是增加載體的強度，提高使用壽命，添加劑主要是對載體進行改性，應(yīng)用于不同廢氣或廢水處理。本發(fā)明能將污泥轉(zhuǎn)化為蜂窩狀微生物載體，不僅能解決污泥的環(huán)境污染問題，實現(xiàn)污泥的資源化，同時利用了秸稈、木屑和廢紙等ー些含碳物質(zhì)的廢棄物，充分體現(xiàn)了廢物資源化和清潔生產(chǎn)的環(huán)保理念，而且降低了微生物載體的生產(chǎn)成本，變廢為寶。此外，本發(fā)明得到的蜂窩狀微生物載體同時具有微孔、中孔、大孔或超大孔，可以在內(nèi)部和表面固定各種不同的微生物菌群，在載體中形成穩(wěn)定的多樣化環(huán)境，載體中大量微孔的存在還可以吸附有害組分，提高凈化效率。總之，本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體機械強度高，使用壽命長，生物量相對較多，材料成本低廉，而且微生物生長環(huán)境多祥化，是ー種經(jīng)濟、高效、耐用的新型固定化載體，對固定微生物廢水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用具有非常積極的意義。


圖1為本發(fā)明的制備エ藝流程圖。
具體實施例方式實施例1
一種蜂窩狀微生物載體，由下列質(zhì)量百分比的原料組成生活污水污泥60%，秸稈或木屑20%，煤焦油或環(huán)氧樹脂12%，碳酸鈣或羥基磷灰石8%。制備所述的蜂窩狀微生物載體的方法，包括以下步驟(1)將生活污水污泥和秸稈或木屑干燥、研磨，粒度以100%通過100 目篩為準(zhǔn)；(2)將污泥、秸稈或木屑、煤焦油或環(huán)氧樹脂、碳酸鈣或羥基磷灰石按上述質(zhì)量百分比混合；(3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢?、捏合，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用IOMpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在110°C條件下干燥20小吋；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為300°C，炭化時間為1小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或CO2活化，活化溫度為700°C，活化時間為2小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。采用此種方法制備的蜂窩狀微生物載體用于生物法處理工業(yè)廢水，COD濃度去除率增加15% 30%。實施例2
一種蜂窩狀微生物載體，由下列質(zhì)量百分比的原料組成エ業(yè)廢水污泥50%，廢紙30%， 甲基纖維素或酚醛樹脂18%，乙ニ胺四乙酸ニ鈉1。制備所述的蜂窩狀微生物載體的方法， 包括以下步驟(1)將エ業(yè)廢水污泥和廢紙干燥、研磨，粒度以100%通過100目篩為準(zhǔn)；(2) 將エ業(yè)廢水污泥、廢紙、甲基纖維素或酚醛樹脂、乙ニ胺四乙酸ニ鈉按上述質(zhì)量百分比混合；(3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢?、捏合，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用15Mpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在130°C條件下干燥M小吋；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為400°C，炭化時間為3小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或C02活化，活化溫度為800°C，活化時間為4小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。采用此種方法制備的蜂窩狀微生物載體掛膜后處理含氮氧化物廢氣，對于初始濃度低于lOOOmg/m3的廢氣，氮氧化物去除率可以達到80%。實施例3
一種蜂窩狀微生物載體，由下列質(zhì)量百分比的原料組成給水污泥40%，以任意比例混合的木屑和廢紙35%，羧甲基纖維素鈉20%，以任意比例混合碳酸鈣和羥基磷灰石5%。制備所述的蜂窩狀微生物載體的方法，包括以下步驟(1)將給水污泥和含碳物質(zhì)干燥、研磨， 粒度以100%通過100目篩為準(zhǔn)；(2)將污泥、含碳物質(zhì)、膠粘劑、添加劑按上述質(zhì)量百分比混合；(3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢?、捏合，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用12Mpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在120°C條件下干燥M小吋；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為300°C，炭化時間為2小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或C02活化，活化溫度為1000°C，活化時間為3小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。采用此種方法制備的蜂窩狀微生物載體掛膜后處理含氮氧化物廢氣， 對于初始濃度低于lOOOmg/m3的廢氣，氮氧化物去除率可以達到86%。實施例4
一種蜂窩狀微生物載體，由下列質(zhì)量百分比的原料組成以任意比例混合的生活污水污泥和エ業(yè)廢水污泥30%，以任意比例混合的秸稈、木屑和廢紙40%，以任意比例混合的煤焦油、環(huán)氧樹脂和甲基纖維素20%，以任意比例混合的羥基磷灰石或乙ニ胺四乙酸ニ鈉 10%。制備所述的蜂窩狀微生物載體的方法，包括以下步驟(1)將污泥和含碳物質(zhì)干燥、研磨，粒度以100%通過100目篩為準(zhǔn)；(2)將污泥、含碳物質(zhì)、膠粘劑、添加劑按上述質(zhì)量百分比混合；(3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢?、捏合，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用14Mpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在115°C條件下干燥22小時；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為350°C，炭化時間為2小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或C02活化，活化溫度為900°C，活化時間為4小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。采用此種方法制備的蜂窩狀微生物載體用于生物法處理工業(yè)廢水，COD 濃度去除率増加59Γ20%。實施例5一種蜂窩狀微生物載體，由下列質(zhì)量百分比的原料組成給水污泥59%，以任意比例混合的秸稈和木屑38%，以任意比例混合的羧甲基纖維素鈉和酚醛樹脂2%，碳酸鈣1%。制備所述的蜂窩狀微生物載體的方法，包括以下步驟(1)將污泥和含碳物質(zhì)干燥、研磨，粒度以100%通過100目篩為準(zhǔn)；(2)將污泥、含碳物質(zhì)、膠粘劑、添加劑按上述質(zhì)量百分比混合； (3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢琛⒛蠛?，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用13Mpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在125°C條件下干燥23小吋；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為30(T40(TC，炭化時間為1小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或CO2活化，活化溫度為850°C，活化時間為4小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。采用此種方法制備的蜂窩狀微生物載體用于生物法處理工業(yè)廢水，COD濃度去除率増加10% 25%。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩狀微生物載體，其特征是由下列質(zhì)量百分比的原料組成污泥30% 60%，含碳物質(zhì)20% 40%，膠粘劑2% 20%，添加劑1% 10%。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的蜂窩狀微生物載體的方法，其特征是包括以下步驟(1)將污泥和含碳物質(zhì)干燥、研磨，粒度以100%通過100目篩為準(zhǔn)；(2)將污泥、含碳物質(zhì)、膠粘劑、添加劑按上述質(zhì)量百分比混合，所述混合物中四種物質(zhì)的質(zhì)量百分比總和為100%;(3)將步驟(2)得到的混合物在捏合機中充分?jǐn)嚢?、捏合，然后將捏合好的塑性泥料用蜂窩鋼模具在擠出機上用l(Tl5Mpa的壓カ成型，制成表面光滑、蜂窩孔道結(jié)構(gòu)完整的柱形或條形蜂窩坯體，然后在11(T130°C條件下干燥2(Γ24小時；(4)將得到的干燥蜂窩坯體在無氧或缺氧條件下炭化，炭化溫度為300、00で，炭化時間為廣3小吋，制得炭化蜂窩體；(5)將得到的炭化蜂窩體采用水蒸氣或(X)2活化，活化溫度為700 1000で，活化時間為 2、小吋，制得本發(fā)明所述的蜂窩狀微生物載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂窩狀微生物載體，其特征是所述的污泥為生活污水污泥、エ業(yè)廢水污泥或給水污泥中的任意一種或是幾種以任意比例混合的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂窩狀微生物載體，其特征是所述的含碳物質(zhì)是秸稈、木屑或廢紙中的任意一種或是幾種以任意比例混合的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂窩狀微生物載體，其特征是所述的膠粘劑是煤焦油、環(huán)氧樹脂、甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或酚醛樹脂中的任意一種或是幾種以任意比例混合的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂窩狀微生物載體，其特征是所述的添加劑是碳酸鈣、羥基磷灰石或乙ニ胺四乙酸ニ鈉中的任意一種或是幾種以任意比例混合的混合物。 全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物固定載體，具體為一種蜂窩狀微生物載體及其制備方法，解決污泥對環(huán)境存在的危害和污染，實現(xiàn)污泥的資源化利用，降低微生物載體的成本，制備方法1)將污泥和含碳物質(zhì)干燥、研磨；2)將污泥、含碳物質(zhì)、膠粘劑和添加劑按照質(zhì)量百分含量范圍分別為30%~60%、20%~40%、2%~20%、1%~10%的比例進行混合；3)將所述混合物攪拌、捏合成塑性泥料，用蜂窩鋼模具擠出成型，干燥；4)炭化；5)活化。不僅成本低廉，變廢為寶，實現(xiàn)了污泥的資源化，而且該載體機械強度高，使用壽命長，微生物生長環(huán)境多樣化，是一種經(jīng)濟、高效、耐用的新型固定化載體。
文檔編號C01B31/10GK102553530SQ20111044908
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者任曉莉, 梁保紅, 王志強, 趙金安 申請人:太原工業(yè)學(xué)院