一种纤维素磁性载体及其制备方法、含有该载体的厌氧颗粒污泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维素磁性载体及其制备方法、含有该载体的厌氧颗粒污泥及其制备方法，属于废水处理技术领域；本发明专利技术的一种纤维素磁性载体的制备方法，制备过程中三价铁金属盐和二价铁金属盐生成的纳米四氧化三铁会和微晶纤维素形成络合物，紧密结合于微晶纤维素表面，四氧化三铁不易脱落，从而确保制备的磁性厌氧颗粒污泥结构稳定；本发明专利技术的一种厌氧颗粒污泥的制备方法，制得的厌氧颗粒污泥是以纤维素纳米四氧化三铁为母核进行生长包裹缠绕，最终形成致密紧实的生物活性颗粒污泥。最终形成致密紧实的生物活性颗粒污泥。最终形成致密紧实的生物活性颗粒污泥。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素磁性载体及其制备方法、含有该载体的厌氧颗粒污泥及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，更具体地说，涉及一种纤维素磁性载体及其制备方法、含有该载体的厌氧颗粒污泥及其制备方法。

技术介绍

[0002]厌氧颗粒污泥的具有沉降速率快、有机负荷高、厌氧产气效率高等特点，广泛应用于IC、EGSB等新型厌氧反应器中，但厌氧颗粒污泥的培养周期十分漫长，一般需要3～6个月可形成稳定的生物颗粒，且该自然状态下形成的厌氧颗粒污泥较为脆弱，一旦进入高生物毒性、高盐等恶劣环境中，极易解体，导致厌氧反应器的处理效率大幅下降。抗生素废水是一类COD浓度高、生物毒性大的工业废水，如何快速制备厌氧颗粒污泥、提高厌氧颗粒污泥在抗生素废水中的稳定性、提高厌氧反应器对抗生素废水的处理效率是人们所关注的问题。
[0003]经检索，公开号为CN105771918A的专利申请文件中公开了一种磁性厌氧颗粒污泥
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壳聚糖吸附剂的制备及应用，该方案中将壳聚糖溶解在水和冰醋酸的混合溶液中，加入Fe3O4搅拌一段时间后再加入厌氧颗粒污泥继续搅拌，产物用石油醚、乙醇和去离子水依次洗涤，直到pH为中性，得到的黑色固体在40～60℃下真空干燥，最后制得磁性厌氧颗粒污泥壳聚糖吸附剂；该方案中所制得的磁性厌氧颗粒污泥具有吸附性能，其在一定程度上可以吸附水中如重金属一类的污染物，但是其本质上偏向于利用其物理吸附，对水体的处理效果较为有限；另外该方案制备过程中用到乙二醇、乙二胺、戊二醛、石油醚、乙醇等多种有机溶剂，制备工艺较复杂。<br/>[0004]传统磁性厌氧颗粒污泥为的孔隙率为40～50％，每升颗粒污泥的在培养液中产甲烷的体积为800～1300L，厌氧生物产气活性较低。因此目前亟需一种稳定性好、生产成本可控的厌氧颗粒污泥。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中厌氧颗粒污泥稳定性较差导致生物水处理效果较差的技术问题，提供了一种纤维素磁性载体及其制备方法、含有该载体的厌氧颗粒污泥及其制备方法，通过其中的纤维素磁性载体的制备方法，通过提高纤维素磁性载体内的结合性能，有效改善上述技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为
[0007]本专利技术的一种纤维素磁性载体的制备方法，将微晶纤维素、三价铁金属盐和二价铁金属盐进行溶解，并进行加热；然后加入可挥发性非金属碱性物质，将pH调节至9～10；保温并进行搅拌，然后清洗其中的固体物质至中性，最后进行干燥，制得纤维素磁性载体；在反应过程中含有微晶纤维素，三价铁金属盐和二价铁金属盐生成的纳米四氧化三铁会和微晶纤维素形成络合物，紧密结合于微晶纤维素表面，四氧化三铁不易脱落，从而确保制备的
磁性厌氧颗粒污泥结构稳定。
[0008]而如果直接将微晶纤维素和纳米四氧化三铁简单混合后固化，二者仅依靠范德华力结合，四氧化三铁易剥离脱落，容易导致磁性厌氧颗粒污泥崩解失效。
[0009]优选地，所述三价铁金属盐和二价铁金属盐分别为氯化铁和硫酸亚铁。
[0010]优选地，溶解过程中，所述微晶纤维素、氯化铁、硫酸亚铁、纯化水按照20:2:1:200的质量比混合溶解。
[0011]优选地，所述可挥发性碱性物质为氨水或三乙胺。避免使用氢氧化钠或碳酸钠等金属盐，否则会导致反应产生的纳米四氧化三铁中混杂其他金属离子杂质。其仅用于调节控制反应pH，反应结束后经过处理干燥，可全部挥发不会产生残留。如果用氢氧化钠等金属盐调节pH，可能反应后会有残留物，导致纳米四氧化三铁混入杂质。
[0012]上述氯化铁、硫酸亚铁、氨水均为易于购买获得的常规化合物，原料成本低廉，制备工艺简单。相比较于市售的纳米四氧化三铁为厂家制备后出售，价格高昂，大量施加会导致水处理成本骤增；另外效果劣于本专利技术的方案。
[0013]优选地，所述保温搅拌过程中，搅拌速度为5～10rpm；所述搅拌速度太快会导致反应产生的纳米四氧化三铁无法均匀络合于微晶纤维素表面，而形成游离态的四氧化三铁，游离态的四氧化三铁已被洗脱排出系统，导致制备效率不高。
[0014]优选地，保温温度保持在70～75℃，温度过高或过低均会导致化学反应生成的纳米四氧化三铁得率不高。
[0015]本专利技术的一种纤维素磁性载体，所述纤维素磁性载体由上述的制备方法制备得到。
[0016]本专利技术的制备纤维素纳米四氧化三铁(纤维素磁性载体)的具体方法为：
[0017]将微晶纤维素、氯化铁、硫酸亚铁、纯化水按照20:2:1:200的质量比混合溶解，加热至70～75℃，用氨水调节pH至9～10，缓慢搅拌，控制搅拌转速5～10rpm，保持反应温度1.5～2h，用纯水清洗固体物质至中性，阴凉处干燥后，可获得纤维素纳米四氧化三铁。
[0018]本专利技术的一种厌氧颗粒污泥的制备方法，将纤维素磁性载体置于厌氧絮状污泥中并进行混合，将混合后的含有纤维素磁性载体的厌氧絮状污泥置于容器中，然后从容器内的底部通入厌氧颗粒污泥培养液，流经厌氧絮状污泥层的培养液直接排出容器，由此制得厌氧颗粒污泥，其中纤维素磁性载体为上述的纤维素磁性载体；所述厌氧颗粒污泥是以纤维素纳米四氧化三铁为母核进行生长包裹缠绕，最终形成致密紧实的生物活性颗粒污泥。培养液从厌氧污泥底部均匀通入，可提供一定量的向上剪切力和筛选压力，将未紧密结合的厌氧絮状污泥洗出系统，仅保留紧密结合的厌氧污泥，最终确保制备获得的磁性厌氧污泥表面均可紧密结合厌氧微生物。
[0019]优选地，所述底部通入厌氧颗粒污泥培养液的流速为0.3～0.5m/h。所述上升流速是为了提供一定量的向上剪切力和筛选压力，将未紧密结合的厌氧絮状污泥洗出系统，仅保留紧密结合的厌氧污泥。如果上升流速过快，会导致冲刷力过大，厌氧微生物难以定植于纤维素纳米四氧化三铁表面，甚至可能直接将纤维素纳米四氧化三铁一起冲出系统。如果上升流速太小，不足以提供充足的剪切力和筛选压力，松散的絮状污泥会一直存在于系统中，消耗培养液中的营养，导致制备效率降解。
[0020]优选地，所述厌氧颗粒污泥培养液由3种母液配制而成，其配方为：
[0021]母液A：葡萄糖溶液93.8g/L
[0022]母液B：K2HPO4·
3H2O
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22～28g/L
[0023]KH2PO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8～12g/L
[0024]NH4Cl
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28～32g/L
[0025][0026]本专利技术的一种厌氧颗粒污泥，所述厌氧颗粒污泥采用上述的制备方法制备得到。
[0027]上述方案中，母液A和B是提供碳源、氮源、磷源，为常规营养物。母液C对颗粒污泥的培养非常重要，其中的Mg、Fe、Ca、Zn、Mn是磁性厌氧颗粒污泥生长和结构形成的关键元素，可以刺激厌氧微生物的快速生长，如果缺乏，会导致厌氧颗粒污泥生长缓慢，且结构易松散破碎。该母液C的几种金属盐的成分和比例是较优的组合。
[0028]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素磁性载体的制备方法，其特征在于，将微晶纤维素、三价铁金属盐和二价铁金属盐进行溶解，并进行加热；然后加入可挥发性非金属碱性物质，将pH调节至9～10；保温并进行搅拌，然后清洗其中的固体物质至中性，最后进行干燥，制得纤维素磁性载体。2.根据权利要求1所述的一种纤维素磁性载体的制备方法，其特征在于，所述三价铁金属盐和二价铁金属盐分别为氯化铁和硫酸亚铁。3.根据权利要求2所述的一种纤维素磁性载体的制备方法，其特征在于，溶解过程中，所述微晶纤维素、氯化铁、硫酸亚铁、纯化水按照20:2:1:200的质量比混合溶解。4.根据权利要求1所述的一种纤维素磁性载体的制备方法，其特征在于，所述可挥发性碱性物质为氨水或三乙胺。5.根据权利要求1所述的一种纤维素磁性载体的制备方法，其特征在于，所述保温搅拌过程中，搅拌速度为5～10rpm。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜笔存，陶胡进，万成，杨元，杨军，王强，
申请(专利权)人：南京环保产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：