專利名稱：用于廢水處理的載體及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種發(fā)酵廢水的厭氧固定化細(xì)胞制備方法，涉及環(huán)境保護(hù)中廢水生物處理方法。
廢水生物處理法有好氧、厭氧兩大類，而厭氧有能耗低、可回收能源、污泥生成量少等優(yōu)點，是目前國內(nèi)外廣泛采用的生物處理法。其中的生物膜法是利用附著在各種濾料或塑料轉(zhuǎn)盤上的微生物對有機(jī)廢水進(jìn)行降解、凈化。而不同的介質(zhì)及其附著物，直接影響污水凈化的效果。英國人安·威奧凱(A·Wilkie)用塑料環(huán)、珊瑚、貝殼、耐火磚碎片做介質(zhì)，COD去除率為67～73%，甲烷產(chǎn)率為0.29～0.39m3/gCOD，滯留時間6天，運(yùn)轉(zhuǎn)20天以上才達(dá)到產(chǎn)甲烷最高峰。(第四屆國際厭氧消化論文集，P162-173，1985)加拿大人瓦頓·彼爾(Van·den、Berg)等人用針穿過孔的聚酯作載體、廢水降解及產(chǎn)甲烷活動在其形成的生物膜上進(jìn)行，滯留期1天，處理濃度10g/l以下的蔗糖廢水，COD去除率超過75%，但滯留期為半天時，COD去除率竟降低50%(文件同上)。國內(nèi)最新資料是在1983年全國工業(yè)生化會議上，廣東微生物研究所和香港中文大學(xué)生化系宣讀了共同研制的論文。由于他們使用的載體是大顆的陶珠，其孔隙大而不細(xì)密，加之陶珠表面光滑，許多孔隙又被封住，在經(jīng)過固定化細(xì)胞處理后用掃描電鏡觀察，表面菌體極少，內(nèi)部也不能大量附著菌體，其實用效果是在COD負(fù)荷為10.7kg/m3·d時，COD去除率僅57～66%，所產(chǎn)沼氣的甲烷含量亦低，僅57～66%。當(dāng)COD負(fù)荷提高到13.7kg/m3·d時，其污水處理效率即明顯下降，適用范圍比較狹窄。另外，他們使用的載體原料是粘土，不僅機(jī)械強(qiáng)度差，而且使用壽命也短，在實際使用時，還會帶來其他不良效果。
本發(fā)明的目的在于制造出一種廉價、強(qiáng)度高、固定生物細(xì)胞性能好的無機(jī)多孔性材料作載體，以及適宜大量推廣應(yīng)用于有機(jī)廢水處理的方法。
我們采用了如下的方法，使本發(fā)明的目的得以解決;首先，我們用四川省自貢市天池山豐富的頁巖作為燒制載體的原料，使載體既廉價又強(qiáng)度高。在燒制工藝中，原料攪拌時，我們用比谷殼更細(xì)的鋸木屑按一定的比例作為增加載體孔隙的外加料加入攪拌，使制成的載體比重輕、無毒。我們不是以燒制成的陶珠(或陶粒)作為載體的成品，而是對其進(jìn)行了再加工，以破壞封住孔隙的光滑表面，我們采用高速對輥機(jī)將半成品破碎、篩選、沖洗和烘干，盡量將細(xì)而密的孔隙露出，增大了載體的比表面積。我們在自貢市陶粒廠進(jìn)行試驗性加工的結(jié)果，所獲得的載體完全達(dá)到了廉價、強(qiáng)度高、比表面積大和無毒的特點，其化學(xué)成份和物理參數(shù)如下(1)SiO2是60～70%，(2)Al2O3是10～20%，(3)Fe2O2是5～20%，(4)CaO是5～20%，松散容重為600～900kg/m3;機(jī)械振蕩磨損破碎率為1.85～2.00%之間;總孔隙率為65～85%之間。
該載體的售價，據(jù)工廠推算每立方米為200～250元。
我們將載體與馴化后處于對數(shù)生長期的厭氧細(xì)菌充分接觸后再裝入反應(yīng)器中，在室溫條件下，上流式逐滴加醋酸鈣合成配水或生產(chǎn)廠的有機(jī)廢水，將反應(yīng)器流出物收集起再返回逐滴流加，如此循環(huán)多次，即可使厭氧菌牢固地附著在載體表面和內(nèi)部小孔隙內(nèi)，即制成了用于處理有機(jī)廢水的厭氧固定化細(xì)胞。用掃描電鏡觀察，厭氧菌群體不僅附著在載體表面，而更多地存在于載體的孔隙之內(nèi)。在同等條件下測定，每立方載體固定的菌體量是活性養(yǎng)氧化鋁的1.59倍，瓷粒的2.49倍。
本發(fā)明的優(yōu)點表現(xiàn)在四個方面一是在處理廢水的運(yùn)行過程中穩(wěn)定性好在10～35℃范圍，廢水COD1000～12000mg/l范圍，廢水處理運(yùn)行均能保持正常狀態(tài)，COD去除率保持在90%以上;當(dāng)COD負(fù)荷由4kg/m3·d變動至15kg/m3·d時，其COD去除率波動小于4%，當(dāng)停用半年后，只要添加廢水即可很快啟動，COD去除率仍維持在90%以上，而且在連續(xù)三個月的運(yùn)行中無堵塞現(xiàn)象。
二是適應(yīng)性廣用本法制備的厭氧固定化細(xì)胞，不僅可處理人工合成配水，而且可以廣泛用于啤酒廢水，繅絲廢水、豆制品廢水、屠宰廢水、糖蜜廢水、味精廢水等，以及農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)有機(jī)廢水的處理;無論是對高濃度還是低濃度廢水，無論是對高負(fù)荷還是低負(fù)荷處理，均能保持正常處理狀態(tài)。
三是凈化廢水的生物活性高、啟動快在COD負(fù)荷4～12kg/m3·d時，COD去除率93%以上，COD負(fù)荷升至15kg/m3·d時，其去除率仍在90%以上，COD負(fù)荷為17～32kg/m3·d，COD去除率仍可保持在80%以上;產(chǎn)氣率一般為0.46m3/kgCOD，其中甲烷含量在87%左右，二氧化碳僅11%左右;在小型柱式反應(yīng)器中，從流加廢水開始，只需5小時左右即可啟動。
四是固定化細(xì)胞制備成本低應(yīng)用本發(fā)明制成的載體每立方米的價格是200～250元，比活性氧化鋁、活性碳便宜5～8倍，因此作為反應(yīng)器活性填料，其成本較低廉。
實施例1取四川自貢天池山頁巖搗細(xì)成漿，按1至15比100公斤的比例加入木屑作增孔外加料，經(jīng)攪拌、成漿、滾圓、烘干、熔燒成半成品后，再用高速對輥機(jī)粉碎，經(jīng)水洗后烘干，最后用30目至34目網(wǎng)篩篩選，包裝備用。
實施例2用3000ml培養(yǎng)基(成分NH4Cl 750mg/l，MgCl2·6H2O 214mg/l，K2HPO4·3H2O 520mg/l，Ca(CH3COO)2·H2O 2500mg/l，C2H5OH 1215mg/l，Na2S·9H2O 300mg/l，Na2CO3305mg/l)與啤酒廠污泥600ml混合均勻，30℃厭氣培養(yǎng)5～7天，待產(chǎn)生較多氣泡即菌種活化完畢、備用。
實施例3稱取1000克載體與上述3600ml培養(yǎng)物混合，室溫下和厭氧條件下靜置3天以上，然后攪拌均勻裝入容積為4升(φ7cm，h105cm)的間歇膨脹床反應(yīng)器中。用醋酸鈣合成配水(COD10000mg/l)流加，流加速度為2ml/分鐘。流出液仍含大量污泥，再返回反應(yīng)器繼續(xù)流加，如此循環(huán)處理5天以上，厭氧菌便固著在載體上了。用含Na2S 0.03%的自來水沖洗，可除去未固定的游離細(xì)菌，亦可不沖洗直接用于廢水處理。
實施例4人工合成配水成分與活化培養(yǎng)基相同，其COD為3500mg/l左右，反應(yīng)器裝置與上同。將人工配水由反應(yīng)器底部注入，在污水處理過程中產(chǎn)生的沼氣由反應(yīng)器頂部排出，計量。處理后的水由上部流出。COD負(fù)荷為12kg/m3·d，滯留時間7.2小時，溫度為30℃。其COD去除率為95.8%，產(chǎn)氣率0.46m3/kgCOD，其中甲烷(CH4)含量為88.07%。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理方法，通過發(fā)酵廢水的厭氧固定化細(xì)胞的制備，獲得處理有機(jī)廢水的厭氧細(xì)胞群體，其特征在于使用的載體是無機(jī)多孔性材料，化學(xué)成份為SiO2(60～70%)，Al2O3(10～20%)，F(xiàn)e2O3(5～20%)，CaO(5～20%)；松散容重為600～900kg/m3。
2.將無機(jī)多孔性材料用于廢水處理的方法，其特征在于在制備發(fā)酵廢水厭氧固定化細(xì)胞時，菌體(細(xì)胞)與載體充分接觸后，在厭氧條件下靜置3天以上，掛上菌膜后再間歇進(jìn)水循環(huán)流加。
3.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述廢水 處理方法，其特征在于用木屑作載體燒制前的孔隙外加料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述廢水 處理方法，其特征在于載體不是直接燒制而成的陶粒為成品，而是進(jìn)行了再加工，最后在22目至44目網(wǎng)篩中篩選。
全文摘要
一種發(fā)酵廢水的厭氧固定化細(xì)胞制備方法，是一種廢水生物處理的新方法，主要用于環(huán)境保護(hù)之中。本發(fā)明可以廣泛用于啤酒廢水、繅絲廢水、豆制品廢水、屠宰廢水、糖蜜廢水、味精廢水等，以及農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)有機(jī)廢水的處理。無論是高、低濃度的廢水，還是負(fù)荷的大、小，均能保持正常處理狀態(tài)。
文檔編號C02F3/30GK1034186SQ8810585
公開日1989年7月26日 申請日期1988年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月12日
發(fā)明者劉之慧, 王西俜, 楊俊仕, 王永然, 吳付良 申請人:中國科學(xué)院成都生物研究所, 四川自貢陶粒廠