申请日2009.05.08
公开(公告)日2009.10.21
IPC分类号B01J29/86; B01J20/20; C02F1/58; C02F1/28; C02F3/00
摘要
本发明公开一种用于中水处理的多效生物固体催化剂，由三层镀膜构成，最内层为活化的纳米级电气石材料，中层为羟基磷灰石，外层为活性炭粉末，且在该固体催化剂的三层镀膜由里至外形成从纳米级到微米级的梯度孔道。其制作方法是：控制湿度和转速，将所选定的膨润土采用转盘法成型;将活化的纳米级电气石粉体注入转盘机，调控湿度和转速，运行后完成最内层镀膜，并烧结;将镀层原料更换为羟基磷灰石，调控湿度和转速，运行后完成中层镀膜，并烧结;将镀层原料更换为活性炭粉末，调控湿度和转速，运行后完成外层镀膜，并烘干得固体催化剂成品。本发明可提高传统生化效率20～30%，恶臭气味(以硫化氢为指标)降低50～60%。
权利要求书
1、用于中水处理的多效生物固体催化剂，其特征在于：由三层 镀膜构成，最内层为活化的纳米级电气石材料，中层为羟基磷灰石， 外层为活性炭粉末，且在该固体催化剂的三层镀膜由里至外形成从纳 米级到微米级的梯度孔道。
2、如权利要求1所述的用于中水处理的多效生物固体催化剂， 其特征在于：固体催化剂的载体为1～0.2毫米的膨润土。
3、如权利要求2所述的用于中水处理的多效生物固体催化剂， 其特征在于制作方法步骤如下：
(1)通过喷头控制湿度在30～95%，控制转速10-50转/分钟， 将所选定的膨润土采用转盘法成型;
(2)将50～300纳米活化的纳米级电气石粉体注入转盘机，调 控湿度35-75%，转速10-50转/分钟，运行15～30分钟，完成最内 层镀膜;
(3)400～600℃烧结4～8小时;
(4)将转盘机内的镀层原料更换为200纳米～500纳米的羟基 磷灰石，调控湿度35-75%，转速10-50转/分钟，运行15～30分钟， 完成中层镀膜;
(5)300～500℃烧结3～6小时;
(6)将转盘机内的镀层原料更换为300纳米～10微米的活性炭 粉末，调控湿度35-75%，转速10-50转/分钟，运行15～30分钟， 完成外层镀膜;
(7)100～300℃烘干2～4小时，得固体催化剂成品。
4、如权利要求3所述的用于中水处理的多效生物固体催化剂， 其特征在于制作方法步骤的第(1)步中，喷头控制湿度在75%，控 制转速20转/分钟。
5、如权利要求3所述的用于中水处理的多效生物固体催化剂， 其特征在于制作方法步骤的第(2)步中，控制湿度75%，转速50转 /分钟。
6、如权利要求3所述的用于中水处理的多效生物固体催化剂， 其特征在于制作方法步骤的第(4)步中，控制湿度70%，转速50转 /分钟。
7、如权利要求3所述的用于中水处理的多效生物固体催化剂， 其特征在于制作方法步骤的第(6)步中，控制湿度70%，转速50转 /分钟。
说明书
用于中水处理的多效生物固体催化剂及其制作方法
技术领域
本发明属于中水处理技术领域新型生物填料技术，具体涉及一种 具有多种功效的生物固体催化剂及其制作方法。
背景技术
生物技术是解决中国水环境问题的关键技术。发达国家的污水处 理率已达到85%以上，处理厂已相当普及，所以当今污水处理研究 的热点课题是污泥处理，研究开发从源头上不产生污泥的污水处理技 术。中国污水处理刚刚开始，所采用的技术大都是旧式的活性污泥法， 但平均处理率还不到15%，远远低于发达国家。因此，面对中国巨 大的环境市场，在开发废水处理技术时不能光考虑满足水质的要求， 更需要研究开发从源头上分解剩余污泥的先进污水生物处理新技术， 从而彻底避开发达国家已经遇到的严重问题。
固定化微生物技术用于废水处理，是近年来发展起来的废水处理 新技术，具有一系列优点，如可在反应器内保持高生物浓度，反应启 动快，处理效率高，操作稳定，产污泥量少，固液分离简单等，此外 对有毒物质的承受能力和降解能力都明显增强。目前研究的热点主要 集中在微生物的固定方法和菌种筛选。
目前固定床微生物填料主要集中以下几方面：
1、叠片式填料
叠片式填料特点是，通过改变叠片的形状或是构造实现充分传质 和形成不同反应区。如同济大学发明的叠片填料展开前为折叠形式， 即为形状和面积相同的多片半圆形、圆形、半圆环形或多边形相互错 开粘焊固结的叠片，该填料加工简单，运输体积小，价格低廉，适合 于大面积应用，但是其功效单一，生化效率低，不能满足中水处理的 需求。
深圳市碧园环保技术有限公司研制的微生物处理片由一面至另 一面依次分为好氧层、兼氧层、厌氧层、兼氧层、好氧层五个生物反 应层面。该结构抗拉强度大、孔隙率和比表面积高、微生物挂膜快且 生物量大，生物多样性得以优化，但是大量的微生物分解有机物需要 大量的氧气，该结构不能满足微生物的需氧量，从而不能达到预期生 化效率。
2、高分子填料
高分子调料也是微生物催化剂普遍采用的填料。通过大比表面积 的载体上带有氨基、羧基、环氧基等活性基团固定微生物细胞，如北 京丰泽绿源环境技术有限公司(污水处理公司)研发的FZ高分子微生 物专用载体，其由高分子材料复合而成，呈大孔网状结构，对微生物 有极强的吸附能力，FZ高分子微生物专用载体将好氧、厌氧和兼容 性生物菌及生物酶固定在载体上，提高了生物菌的负载量，达到 20-60G/L，是游离态生物处理工艺的20倍。高分子调料可提高微生 物的负载量，可是大量的生物菌需要大量的营养，该填料不能提供充 足的营养以供微生物健康生长，影响微生物与活性基团的结合能力， 不能达到该填料所述的高污染物处理效果。
3、陶球填料
利用陶土表明的粗糙度、孔隙率和亲和力都更有利于微生物的附 着和生长，生物量大大增加，生物活性更高，水处理净化效果更好。 如刘树宏发明的取粘土制成直径5毫米～100毫米的球形载体坯料， 坯料经自然干燥后装钵放入窑炉内，用40～50分钟时间将坯料从室 温逐渐加热升温至300～350℃，再从此温度起始用45～50分钟时间 将此加热了的坯料逐渐升温烧结至温度达到750～800℃，然后用 20～30分钟时间将烧结体逐渐冷却至580～600℃后从窑炉取出，再 自然降温。
又如暨南大学发明的浮石填料，原料为流纹质浮石或玄武质浮石 或其混合物，浮石为粒径在2毫米～20毫米之间的天然浮石颗粒。 载体具有好氧-厌氧-好氧的环境，有利于不同种类微生物的生长。
该陶球填料有利于微生物的附着和生长，大大增加生物量，但其 同样存在营养物质和氧气供应不足的问题，影响污水处理效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于中水处理的多效生物固体催化剂 及其制作方法，其可提高传统生化效率，并可降低恶臭气味。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
用于中水处理的多效生物固体催化剂，其由三层镀膜构成，最内 层为活化的纳米级电气石材料，中层为羟基磷灰石，外层为活性炭粉 末，且在该固体催化剂的三层镀膜由里至外形成从纳米级到微米级的 梯度孔道。
上述固体催化剂的载体为1～0.2毫米的膨润土。
用于中水处理的多效生物固体催化剂的制作方法：
(1)通过喷头控制湿度在30～95%，控制转速10-50转/分钟， 将所选定的膨润土采用转盘法成型;
(2)将50～300纳米活化的纳米级电气石粉体注入转盘机，调 控湿度35-75%，转速10-50转/分钟，运行15～30分钟，完成最内 层镀膜;
(3)400～600℃烧结4～8小时;
(4)将转盘机内的镀层原料更换为200纳米～500纳米的羟基 磷灰石，调控湿度35-75%，转速10-50转/分钟，运行15～30分钟， 完成中层镀膜;
(5)300～500℃烧结3～6小时;
(6)将转盘机内的镀层原料更换为300纳米～10微米的活性炭 粉末，调控湿度35-75%，转速10-50转/分钟，运行15～30分钟， 完成外层镀膜;
(7)100～300℃烘干2～4小时，得固体催化剂成品。
上述第(1)步中，喷头控制湿度在75%，控制转速20转/分钟。
上述第(2)步中，控制湿度75%，转速50转/分钟。
上述第(4)步中，控制湿度70%，转速50转/分钟。
上述第(6)步中，控制湿度70%，转速50转/分钟。
采用上述方案后，本发明利用材料特性形成从纳米级到微米级的 梯度孔道，而且不使用任何无机粘结剂。所制备的三层镀膜为不同材 料起到不同功能，最内层活化的纳米级电气石材料，可利用内孔特性 去除中水处理中产生的恶臭气味，中层的羟基磷灰石可以高效吸附大 分子有机物，外层的活性炭粉末可以为微生物提供初始挂膜孔径和生 长环境。本发明可提高传统生化效率20～30%，恶臭气味(以硫化氢 为指标)降低50～60%。