添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，涉及添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法。所述的方法是将所述的功能化磁性微球与活性污泥一起加入MBR中，在增强膜表面气液湍动的情况下进行煤制气废水的生化处理。利用本发明专利技术的添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，能够在利用MBR技术进行煤制气废水处理时，在提高处理能力和效果的同时减轻和缓解膜污染。

【技术实现步骤摘要】
添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法
本专利技术属于污水处理
，涉及添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法。
技术介绍
煤炭在我国能源结构中处于主导地位，在一次能源结构中占70％左右，因此煤炭行业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业。煤制气不仅能够解决我国煤炭因地理分布和消费空间的不均衡所带来的运输制约问题，更可作为清洁能源用于化学合成工艺，从而促进我国煤炭资源向清洁能源的产业升级。因此，煤制气技术作为洁净和高效利用煤炭的先进技术，是我国能源领域研究的热点技术和发展的重点技术。然而，鲁奇气化工艺产生大量的废水，该废水有机物含量高、组成复杂(组成以酚类化合物为主，同时含有大量的长链烷烃类、芳香烃类、杂环类、氨氮类有毒有害物质)、水质可生化性差、微生物抑制性强，是一种典型的高浓度难生物降解的工业废水。膜生物反应器(MBR)技术是近年来新开发运用的污水处理与回收利用技术。该技术是将膜分离技术与传统的污水生化处理技术有机结合而进行废水处理的技术，其产生和发展是材料科学与环境科学应用和发展的必然结果。在MBR技术中，膜分离与生物反应器相耦合，用膜分离代替了传统的活性污泥处理工艺中的二沉池，故MBR技术可同时实现微生物对污染物质的降解和膜对污染物质的分离，降解与分离之间存在着协同作用。因此，MBR技术是一种高效、实用的污水处理技术，具有出水质量高、占地面积小、结构紧凑、剩余污泥量小以及易于自动控制等优点。但相对于传统的污水生物处理技术，MBR技术用于煤制气废水处理时也存在一些不足。因为一方面，煤制气废水中难降解有机物对活性污泥存在抑制作用，从而大幅降低了MBR技术对此类废水的处理效果；另一方面，处理混合液中的污染物和微生物代谢产物不仅会吸附在膜表面，更会堵塞膜孔道，这些现象的发生会加剧膜通量和出水水质的降低。因此，为了更好的将MBR技术应用在煤制气废水的处理中，需要对理论进行突破，强化MBR运行条件，提出更适于煤制气废水处理的MBR技术方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，以能够在利用MBR技术进行煤制气废水处理时，在提高处理能力和效果的同时减轻和缓解膜污染。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，所述的方法是将所述的功能化磁性微球与活性污泥一起加入MBR中，在增强膜表面气液湍动的情况下进行煤制气废水的生化处理。本专利技术中涉及的功能化磁性微球强化MBR处理煤制气废水的作用机理包括：(1)静电吸附作用，由于煤制气废水中的污染物主要带有负电荷，因此带有正电荷的磁性微球通过静电作用在污染物之间架桥形成较大粒径物质，从而降低污染物在膜表面上的积聚；(2)膜表面形成筛分层，在化学键的作用下，功能化磁性微球在活性污泥之间形成空间微球骨架，从而在膜表面形成一层自组装筛分层，阻止与膜孔径相近的污染物在膜表面上的吸附、富集，从而防治膜孔道阻塞。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中所述的功能化磁性微球带有强正电荷，以Fe3O4为核心，外围包覆有机聚合膜材及表面功能化的有机物。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中所述的功能化磁性微球的平均粒径为8-15μm；所述的有机聚合膜材选自聚(乳酸-乙二醇)、聚乙烯二甲基丙烯酸酯以及聚二乙烯基苯中的一种或几种的组合；所述的表面功能化的有机物选自聚N-异丙基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸二甲胺以及聚N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种的组合。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中所述的功能化磁性微球的制备方法包括如下步骤：(1)在氮气保护下，在含FeCl2和FeCl3的溶液中加入氨水，搅拌反应得Fe3O4颗粒；(2)将Fe3O4颗粒作为功能化磁性微球单元，在超声振荡下加入四氢呋喃水溶液制成Fe3O4磁液体；(3)将有机聚合膜材及表面功能化的有机物加入有机溶剂中制成有机相；(4)将Fe3O4磁液体加入有机相中超声乳化，形成复合液C1；(5)在复合液C1中加入去离子水再乳化，形成复合液C2；(6)在复合液C2中加入去离子水室温搅拌固化并用去离子水洗涤，得到表面带有强正电荷的功能化磁性微球。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中：步骤(1)中，所述的含FeCl2和FeCl3的溶液中FeCl2和FeCl3的浓度分别为1-1.5mol/L和2-3mol/L，所述的氨水的质量百分比浓度为5％-15％，所述的含FeCl2和FeCl3的溶液与所述的氨水的混合体积比为1:1-1:3，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-40min，得到的Fe3O4颗粒的平均粒径为5-10nm；步骤(2)中四氢呋喃水溶液的质量百分比浓度为0.5％-2％，形成的Fe3O4磁液体的浓度为5-10g/L；步骤(3)中有机聚合膜材与表面功能化的有机物的质量比为50:1-500:1，所述的有机溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丙酯以及油酸中的一种或几种的组合，所述的有机聚合膜材的分子量为30000-50000；步骤(4)中Fe3O4磁液体与有机相的混合体积比为1:3-1:5，超声乳化时间为15-25s；步骤(5)中复合液C1与复合液C2的体积比为1:5-1:10，再乳化时间为60-90s；步骤(6)中复合液C2与去离子水的混合体积比为1:20-1:50，固化时间为10-15min，搅拌转速为12000-18000r/min。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中所述的MBR处理煤制气废水时添加的所述的功能化磁性微球的浓度为100-500mg/L。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中所述的方法包括如下步骤：(1)将所述的功能化磁性微球、所述的活性污泥、所述的煤制气废水加入MBR内；(2)开启曝气装置，待MBR内污染物浓度降到生化出水值后，开启自吸泵进水，使MBR连续运行，运行过程中对活性污泥的形态和MBR的跨膜压差进行监测。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中步骤(1)中，所述的功能化磁性微球与所述的活性污泥的添加质量比为1:20-1:100。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中所述的方法还包括如下步骤：(3)当MBR内活性污泥浓度超过20000mg/L时，对MBR进行排泥操作。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其中步骤(3)中，对排泥的混合液还通过超磁分离设备进行所述的功能化磁性微球和所述的活性污泥的分离，从而回收利用所述的功能化磁性微球。本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，能够在利用MBR技术进行煤制气废水处理时，在提高处理能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其特征在于：所述的方法是将所述的功能化磁性微球与活性污泥一起加入MBR中，在增强膜表面气液湍动的情况下进行煤制气废水的生化处理。

【技术特征摘要】
1.添加功能化磁性微球利用MBR进行煤制气废水处理的方法，其特征在于：所述的方法是将所述的功能化磁性微球与活性污泥一起加入MBR中，在增强膜表面气液湍动的情况下进行煤制气废水的生化处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的功能化磁性微球带有强正电荷，以Fe3O4为核心，外围包覆有机聚合膜材及表面功能化的有机物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的功能化磁性微球的平均粒径为8-15μm；所述的有机聚合膜材选自聚(乳酸-乙二醇)、聚乙烯二甲基丙烯酸酯以及聚二乙烯基苯中的一种或几种的组合；所述的表面功能化的有机物选自聚N-异丙基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸二甲胺以及聚N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种的组合。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的功能化磁性微球的制备方法包括如下步骤：(1)在氮气保护下，在含FeCl2和FeCl3的溶液中加入氨水，搅拌反应得Fe3O4颗粒；(2)将Fe3O4颗粒作为功能化磁性微球单元，在超声振荡下加入四氢呋喃水溶液制成Fe3O4磁液体；(3)将有机聚合膜材及表面功能化的有机物加入有机溶剂中制成有机相；(4)将Fe3O4磁液体加入有机相中超声乳化，形成复合液C1；(5)在复合液C1中加入去离子水再乳化，形成复合液C2；(6)在复合液C2中加入去离子水室温搅拌固化并用去离子水洗涤，得到表面带有强正电荷的功能化磁性微球。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的含FeCl2和FeCl3的溶液中FeCl2和FeCl3的浓度分别为1-1.5mol/L和2-3mol/L，所述的氨水的质量百分比浓度为5％-15％，所述的含FeCl2和FeCl3的溶液与所述的氨水的混合体积比为1:1-1:3，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-40...

【专利技术属性】
技术研发人员：高放，刘洋，邢林林，马宁平，张志刚，姚庆，覃军，刘广海，曹春雷，
申请(专利权)人：北京北华中清环境工程技术有限公司，内蒙古北控京泰能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11