申请日2004.04.02
公开(公告)日2005.01.12
IPC分类号C02F3/10
摘要
本发明公开了一种水处理需氧生物催化粒状填料及其生产方法，在填料中投加镁盐，控制Mg2+在填料原料中的重量百分比为2～2.5%;填料原料包括煤粉、粘土和镁盐，各组分在填料原料中的重量百分比为：煤粉为2～6%，镁盐则根据填料原料中应控制的Mg2+含量要求及煤粉和粘土中的Mg2+含量推算得出其投加量，其余为粘土;填料的生产过程包括配料、造粒、烧制冷却、破碎和筛分等步骤。该填料能促进需氧微生物生长、刺激其活性，并能在填料表面形成大量立体空间网状结构的生物膜。本发明可应用于水处理领域中各种生物膜工艺，它能有效提高生物膜活性和挂膜量。
权利要求书
1、水处理需氧生物催化粒状填料，其特征在于在填料中投加镁盐，控制 Mg2+在填料原料中的重量百分含量为2～2.5%;填料原料包括煤粉、粘土和镁盐， 各组分在填料原料中的重量百分比为：煤粉为2～6%，镁盐则根据填料原料中应 控制的Mg2+含量要求及煤粉和粘土中的Mg2+含量推算得出其投加量，其余为 粘土。
2、根据权利要求1所述的填料，其特征在于：所述镁盐为MgCl2·2H2O、 MgCl2·6H2O或Mg2SO4·7H2O。
3、根据权利要求1或2所述的填料，其特征在于：填料中还掺和粉煤灰， 粉煤灰在填料原料中的重量百分比不超过6%。
4、根据权利要求1或2所述的填料，其特征在于：所述镁盐为MgCl2·2H2O， 原料重量百分比为MgCl2·2H2O 2.9%，煤粉2%，粘土95.1%，Mg2+在填料 原料中的含量为2%。
5、根据权利要求3所述的填料，其特征在于：所述镁盐为MgCl2·2H2O， 原料重量百分比为MgCl2·2H2O 5.9%，粉煤灰3%，煤粉2%，粘土89.1%， Mg2+在填料原料中的含量为2.5%。
6、水处理需氧生物催化粒状填料的生产方法，其特征在于它包括下列顺序 的步骤：
(1)配料：按比例称取粘土、煤粉和含Mg2+的镁盐或者粘土、粉煤灰、煤粉 和含Mg2+的镁盐作原料，备用;
(2)造粒：将上一步准备好的原料充分搅拌、混匀，加工成含水率在15～18%， 粒径为20～30mm的原粒;
(3)烧制冷却：将第二步加工成的原粒放入煅烧旋转炉进行烧制，预热段温 度为400～950℃，历时26～27min;高温段的物料温度为950～1150℃，高温 段时间控制在11～12min;冷却段历时8～9min;
(4)破碎：将冷却至室温的填料半成品在破碎机上破碎成小于20mm的小颗 粒;
(5)筛分：利用标准筛将破碎的填料颗粒筛分成所需粒径的成品。
说明书
水处理需氧生物催化粒状填料及其生产方法
技术领域 本发明涉及水处理生物膜法工艺的填料，特别是一种用于水处 理领域的需氧生物催化粒状填料及其生产方法。
背景技术 水处理生物膜法工艺的核心部分是填料，其在生物膜法反应器 中的作用主要是吸附固定微生物、为生物膜与废水提供接触的场所以及截留水 中的悬浮物。作为微生物的载体，其性能直接影响和制约着水处理工艺的处理 效率。尽管目前填料的种类非常多，但是它们在物理学特性及生物膜附着特性 等方面各有其弱点，例如石英砂是采用较广泛的填料，它虽然价廉易得，强度 大，但由于比重大，表面孔隙少，比表面积小，对微生物的附着能力弱;活性 炭粒比表面积大，孔隙多，但价格昂贵，且由于表面孔隙尺寸太小，大多数微 孔微生物不能利用;塑料类填料质轻，坚硬，但表面光滑，孔隙小，不易挂膜; 纤维类填料一般都存在易结块及装填困难等不足;而且大多数填料如沸石、海 泡石、无烟煤、陶粒、活性炭、塑料等都不具备刺激微生物生长或提高其活性 的特性。
由于厌氧微生物与需氧微生物代谢机理差异，目前已报道的酶促填料，如 中国专利97107306.6公开的“废水处理粒状酶促填料的生产方法”，仅对提高厌 氧/缺氧微生物活性有效，而能刺激与厌氧微生物生理特性完全不同的需氧微生 物活性的生物催化填料尚未见报道。而且已报道的酶促填料的微孔尺寸强调能 让微生物的酶分子进入，事实上，当微孔孔径为微生物尺寸的1～5倍时，反应 器才能获得最佳生物累计量，而微生物尺寸一般为酶分子的数百倍，若填料表 面微孔孔径太小，微生物无法进入，则难以形成具有立体空间网状结构的生物 膜。
发明内容 本发明的目的是提供一种水处理需氧生物催化粒状填料，它能 促进需氧微生物生长、刺激其活性，有效改善微孔分布及结构，并能在其表面 形成大量立体空间网状结构的生物膜。
本发明的另一个目的是提供该填料的生产方法。
本发明的技术方案是这样实现的：水处理需氧生物催化粒状填料，在填料 中投加镁盐，控制Mg2+在填料原料中的重量百分含量为2～2.5%;填料包括煤粉、 粘土和镁盐，各组分在填料原料中的重量百分比为：煤粉为2～6%，镁盐则根据 填料原料中应控制的Mg2+含量要求及煤粉和粘土中的Mg2+含量推算得出其投 加量，其余为粘土。
所述镁盐为MgCl2·2H2O、MgCl2·6H2O或Mg2SO4·7H2O等。
原料中还可掺和粉煤灰，粉煤灰在填料原料中的重量百分比不超过6%。
所述镁盐为MgCl2·2H2O，原料重量百分比为MgCl2·2H2O 2.9%，煤粉 2%，粘土95.1%，Mg2+在填料原料中的含量为2%。
所述镁盐为MgCl2·2H2O，原料重量百分比为MgCl2·2H2O 5.9%，粉煤灰 3%，煤粉2%，粘土89.1%，Mg2+在填料原料中的含量为2.5%。
该粒状填料的生产方法包括下列顺序的步骤：
(1)配料：按比例称取粘土、煤粉和含Mg2+的镁盐或者粘土、粉煤灰、 煤粉和含Mg2+的镁盐作原料，备用;
(2)造粒：将上一步准备好的原料充分搅拌、混匀，并酌量加水，加工成 含水率在15～18%，粒径为20～30mm的原粒;
(3)烧制冷却：将第二步加工成的原粒放入煅烧旋转炉进行烧制，烧制采 用缓慢升温、自然降温的方式进行，预热段温度为400～950℃，历时26～27min; 高温段的物料温度控制在950～1150℃范围内，高温段时间控制在11～12min;冷 却段历时8～9min，整个烧制过程历时45～48min;
(4)破碎：将冷却至室温的填料半成品在破碎机上破碎成小于20mm的小 颗粒;
(5)筛分：利用标准筛将破碎的填料颗粒筛分成所需粒径的成品。
相比现有技术，本发明具有以下显著优点：
(1)该填料微孔分布及结构理想，根据中国科学院成都分院采用美国 Micromeritics公司的Utopore9200型全自动压汞仪测定的结果可知，微生物可利 用孔容大且60%以上的孔容能够让微生物进入，可以最大限度地提高反应器中 的生物量。
(2)该填料生化特性好，能够刺激微生物活性、促进需氧微生物生长。实 验室研究表明，以生活污水作为试验用水，水温在13～20℃条件下进行挂膜试验， 经过10天左右完成挂膜，与普通陶粒相比，附着在该填料上的生物膜活性(以生 物膜比污泥耗氧速率作为活性指标)高20%以上，挂膜量高50%以上。
(3)在填料中掺入了粉煤灰，而粉煤灰是以煤粉为燃料的火力发电厂的工 业废渣，因此不但可以综合利用工业废料和洁净环境，而且可以降低填料生产 成本，具有重要的现实意义。