一種生物質(zhì)微生物載體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)微生物載體的制備方法。它先將生物質(zhì)粉碎獲得50～200目顆粒物；按10～90%比例添加聚乙烯原料，充分混合均勻后按單片2～20g稱量混合原料加入模具，在5～40MPa下壓制1～15min，脫模后在140～160℃下熱塑10～80min，取出冷卻得到熱塑后生物質(zhì)微生物載體樣品。本方法工藝簡單，制品成本低廉，是一種高負(fù)載、耐久性強(qiáng)、簡單易行的生物膜載體制備新方法，制品可用作各類特殊廢水的微生物處理工藝，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種生物質(zhì)微生物載體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)微生物載體的制備方法，屬于資源與環(huán)境技術(shù)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在水處理法中，生物膜法是利用附著生長于某些固體表面的微生物(即微生物膜)進(jìn)行污水處理的方法。近年來，以其處理效率高，耐沖擊負(fù)荷，運(yùn)行穩(wěn)定，污泥產(chǎn)量小及經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)在廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動(dòng)物以及藻類組成的生態(tài)系統(tǒng)。其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。載體是生物膜工藝的核心部分，在好氧、兼氧及厭氧過程中均發(fā)揮著重要的作用，而載體的材質(zhì)、比表面積大小、布水布?xì)庑阅堋⒈砻娲植诙?、?qiáng)度及密度等因素對該工藝的處理效果具有直接影響。
隨著社會(huì)對環(huán)境的重視，生物膜載體的使用量不斷增加，對生物膜載體的研究逐漸增多，如何獲得親水、生物親和性高，取材方便，價(jià)格較低，耐久性強(qiáng)的微生物載體非常必要。
[0003]目前各種塑料制成的微生物膜載體已經(jīng)在污水處理中得到廣泛應(yīng)用，該類載體具有高的耐磨性和抗分解性，且可通過控制其孔隙率獲得合適的比重，提高其掛膜后在污水中立體空間的均勻分布，達(dá)到更好的處理效果。相關(guān)專利如:
中國專利CN1216581 A公布了一種多孔微生物載體，它是在含水狀態(tài)的大小為l_20mm的聚乙烯醇縮甲醛的海綿顆 粒，其含水狀態(tài)的表觀比重為1.0~1.2，孔隙率為50~98%，縮醛化度為30~80摩爾％，氣孔徑為20~300 μ m的聚乙烯醇縮醛系多孔體的微生物載體。該微生物載體具有優(yōu)越的耐磨性、耐風(fēng)化(光)性、耐微生物分解性、流動(dòng)性及微生物親合性、尤其能適用于包括流動(dòng)床型的污水處理裝置在內(nèi)的各種生物反應(yīng)器。
[0004]中國專利CN1868919公開了一種懸浮微生物載體及其制備方法。其載體為網(wǎng)狀大孔和微孔骨架組合結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔孔徑0.5~2mm，骨架微孔孔徑小于100 μ m,容重10~30kg/m3，比表面積20~100m2/g，制備方法是先將100份的聚乙烯醇配制成8~12%的水溶液，然后將50~180份40%的硫酸和30~200份甲醛液先后加入到聚乙烯醇水溶液中，20~60°C溫度反應(yīng)5~20分鐘，再加入5~50份粉末狀無機(jī)填料，高速攪拌，注入耐酸模具中。通過微孔氣體分布器，通入預(yù)熱空氣發(fā)泡，使料液體積增大2~10倍，40-80°C溫度處理4~24小時(shí)，本載體集微孔大表面、大孔通透性、親水性及強(qiáng)吸附性于一體，具有傳質(zhì)性能好、微生物親和性優(yōu)良、生物負(fù)載量高、物理化學(xué)穩(wěn)定性好、懸浮流動(dòng)性及制造成本低等特點(diǎn)。
[0005]為了提高塑料類微生物載體的微生物親和性，有人通過改變外形，增加表面不規(guī)則性，提高微生物負(fù)載率，例如:
中國專利CN1958474 —種與微生物形體相適應(yīng)的懸浮生物載體及其制備方法，發(fā)明涉及水處理生物載體，更具體的是指一種與微生物形體相適應(yīng)的懸浮生物載體及其制備方法。該法采用聚合物擠出機(jī)，噴嘴裝配有截面帶有凹槽，且內(nèi)表面粗糙的模具；通過該模具擠出截面有凸起、表面粗糙的絲狀聚合物體；由若干根絲狀聚合物體纏繞形成任意層任意外觀形狀的懸浮生物載體。載體采用的絲狀聚合物體絲徑為I~3mm ;絲狀聚合物體螺旋纏繞時(shí)選用的螺旋直徑為6~8mm，螺距為4~7mm，本發(fā)明提供的懸浮生物載體，與污水中微生物形體相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡單，制備便捷，成本低，使用時(shí)流體力學(xué)特性優(yōu)良，易推廣應(yīng)用。
[0006]利用秸桿等生物質(zhì)做為生物膜載體，具有很好的微生物負(fù)載率。相關(guān)發(fā)明專利如:
中國專利CN102502961A公布了一種微生物載體及其制造方法。該微生物載體是將原本不能作為微生物菌床的杉木切片經(jīng)開孔后，形成高載菌量的微生物菌床，使用該微生物載體能實(shí)現(xiàn)用少量的杉木切片凈化處理大量的有機(jī)廢棄物。其制造方法為:在杉木切片中混合遠(yuǎn)紅外線放射礦石，然后將其放入加熱爐內(nèi)，通過該加熱爐內(nèi)壁鑲嵌的遠(yuǎn)紅外線放射礦石及杉木切片中混合的遠(yuǎn)紅外線放射礦石發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線,對杉木切片進(jìn)行內(nèi)外加熱開孔后，取出杉木切片中的遠(yuǎn)紅外線放射礦石，即得到具有多孔性的高載菌量的杉木切片微生物載體。本發(fā)明的微生物載體具有比表面積大、孔隙率高、多菌群共生、載菌量高的優(yōu)點(diǎn)，能大大提高微生物凈化處理能力和日處理量。
[0007]中國專利CN102199631A公開了一種用玉米秸桿纖維作載體制備固定化酵母細(xì)胞并用于餐廚廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的方法。該發(fā)明專利內(nèi)容是將玉米秸桿經(jīng)過纖維素酶修飾后作為載體制備固定化酵母細(xì)胞，并通過對餐廚廢棄物中的生物質(zhì)廢棄物進(jìn)行酶解，離心分離，調(diào)節(jié)糖度和PH值，然后接種固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行厭氧發(fā)酵，蒸餾提純得出工業(yè)乙醇。本發(fā)明采用的固定化細(xì)胞方法具有操作方便、成本低、發(fā)酵過程中傳質(zhì)效率高及可實(shí)現(xiàn)重復(fù)分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵等特點(diǎn)；此外本發(fā)明采用餐廚廢棄物為原料生產(chǎn)燃料乙醇還具有原料便宜、投資少、成本低等特點(diǎn)，且實(shí)現(xiàn)了餐廚廢棄物的無害化、減量化和資源化。
[0008]中國專利CN102701461A中公開了一種處理廢水的微生物載體的構(gòu)建方法，是以小麥秸桿或者其它植物遺體為微生物固定化載體、以海綿或多孔塑料為支撐材料，將微生物固定化載體和支撐材料摻混均勻后填充至污水處理體系內(nèi)以構(gòu)建處理廢水的微生物載體的方法。采用本方法的生物膜`法中載體對微生物的親和性佳，且微生物的營養(yǎng)供應(yīng)好；而且，采用本方法的污水處理體系具有抗污水的高負(fù)荷沖擊的特性，可以直接處理高濃度及性質(zhì)穩(wěn)定的染化污水，無需再對污水進(jìn)行稀釋以緩解具“三高”特性的染化污水所帶來的高負(fù)荷沖擊問題。
[0009]從以上資料中可以看出，目前有關(guān)微生物載體的有點(diǎn)和不足之處可以總結(jié)如下:在已有微生物載體相關(guān)專利中，塑料類載體目前較為常用，其耐久性好，可塑性強(qiáng)，易通過調(diào)節(jié)孔隙率提高比表面積并獲得合適比重，增強(qiáng)其掛膜后的懸浮性。但該類載體的親水性和生物親和性，掛膜時(shí)間長。對于目前已有的秸桿等生物質(zhì)類微生物載體而言，多以生物質(zhì)直接作為載體，雖然其親生物性強(qiáng)，掛膜時(shí)間短，但其耐久性差，降解較快，不適合在污水處理中進(jìn)行長期掛膜處理。如何提高載體的機(jī)械強(qiáng)度，延長使用壽命，控制可降解性，是該類載體得以廣泛應(yīng)用所要亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服已有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提供一種高負(fù)載、低成本、簡單易行的生物質(zhì)微生物載體的制備方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種生物質(zhì)微生物載體的制備方法，它是將水稻、玉米、油菜、小麥等各類秸桿粉碎至所需粒徑顆粒后，添加聚乙烯原料，高壓成型并熱塑處理，形成強(qiáng)度高、比重接近于水、比表面積大的生物質(zhì)微生物載體。
[0012]具體工藝步驟依次是:
A、秸桿粉碎:將各類秸桿在經(jīng)過初步破碎后，進(jìn)行粉碎加工，獲得秸桿顆粒物粒徑在50~200目，根據(jù)需要，可對各粒徑以及各類秸桿進(jìn)行混合使用；
B、聚乙烯配比:按比例添加聚乙烯原料，聚乙烯添加質(zhì)量百分比范圍為10~80%；
C、混勻稱量:將稻桿顆粒與聚乙烯顆粒攪拌10~30min,充分混合均勻，按單片2~20g稱量混合原料；
D、擠壓成型:將準(zhǔn)備好的混合料加入模具，加壓5~40MPa，壓制時(shí)間為I~15min，取出脫?？傻弥破吩瓨?；
E、熱塑定型:將制品原樣在140~160°C下熱塑10~80min，取出冷卻得到熱塑后載體樣品。
[0013]、沖壓成品:根據(jù)污水處理需要，可對熱塑后載體樣品進(jìn)行沖壓制孔處理，孔密度為20~60%ο
[0014]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn):①本方法利用農(nóng)林廢棄生物質(zhì)作為污水處理微生物載體，具有對微生物較高的親和性，有利于微生物掛膜；②粉碎后的生物質(zhì)制備成的微生物載體，具有較大比表面積，具有更優(yōu)的微生物負(fù)載量；③利用聚乙烯作為粘結(jié)劑制備的微生物載體，可塑性強(qiáng)本方法制備的微生物載體，耐久性好，能滿足污水處理過程中長期曝氣沖擊要求；⑤該方法制備的微生物載`體比重接近與水，在水體中呈現(xiàn)懸浮狀，有利于生物膜在污水立體空間的均勻分布，提高處理效果；⑥本方法是利用農(nóng)林廢棄物制備微生物載體，是廢棄物資源化再利用，具有變廢為寶的特點(diǎn)；⑦所制微生物載體主要由農(nóng)林廢棄物和聚乙烯混合熱塑形成，工藝相對簡單，制品成本低廉。該方法是一種高負(fù)載、低成本、簡單易行的微生物載體制備新工藝，制備的微生物載體可以用作城市廢水、工業(yè)各類特殊廢水的微生物處理工藝中，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面給出的實(shí)施例以對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]實(shí)例表1小麥稻桿微生物載體制備(單位:％)
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)微生物載體的制備方法，其工藝步驟如下: A、秸桿粉碎:將各類秸桿在經(jīng)過初步破碎后，進(jìn)行粉碎加工，獲得秸桿顆粒物粒徑在50~200目，根據(jù)需要，可對各粒徑以及各類秸桿進(jìn)行混合使用； B、聚乙烯配比:按比例添加聚乙烯原料，聚乙烯添加質(zhì)量百分比范圍為10~80%； C、混勻稱量:將稻桿顆粒與聚乙烯顆粒攪拌10~30min,充分混合均勻，按單片2~20g稱量混合原料； D、擠壓成型:將準(zhǔn)備好的混合料加入模具，加壓5~40MPa，壓制時(shí)間為1~15min，取出脫?？傻弥破吩瓨?； E、熱塑定型:將制品原樣在140~160°C下熱塑10-80min，取出冷卻得到熱塑后載體樣品; F、沖壓成品:根據(jù)污水處理需要，可對熱塑后載體樣品進(jìn)行沖壓制孔處理，孔密度為20 ~60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)微生物載體的制備方法，其特征在于，所述的生物質(zhì)原料為農(nóng)林廢棄物秸桿、木料；所述的粘合劑是以聚乙烯為代表的各種常見塑料制品原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)微生物載體的制備方法，其特征在于，所制微生物載體由農(nóng)林廢棄物和聚乙烯混合熱塑形成；工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)時(shí)，采取高壓成型與熱塑加工分步或同步進(jìn)行均可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)微生物載體的制備方法，其特征在于，所制微生物載體可根據(jù)需要對其沖壓制孔處理，孔密度為20~80% ;成孔方式也可在制品壓制成型過程中同步進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)微生物載體的制備方法，其特征在于，所制微生物載體由于是壓制、熱塑成型，可根據(jù)要求利用模具制成任何形狀與尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)微生物載體的制備方法，其特征在于，所制微生物載體可用于各種有機(jī)廢水微生物膜處理中，也作為載體用于重金屬廢水等各類工業(yè)特殊廢水的微生物處理。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK103818998SQ201410086983
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】代群威, 李瓊芳, 黃金秀, 黨政 申請人:西南科技大學(xué)