一種微生物填料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是污水處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種微生物填料及其制備方 法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的迅速發(fā)展，畜禽糞便及污水污染已成為我國(guó)農(nóng) 業(yè)面源污染的主要原因之一，對(duì)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。
[0003] 目前，養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理設(shè)施不完備，部分污水處理未達(dá)標(biāo)甚至未經(jīng)處理直接排放， 污染物超過(guò)水體自凈能力將引起水體日益惡化，出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，破壞水生態(tài)環(huán)境。
[0004] 在技術(shù)的基礎(chǔ)上有許多方法能有效地去除污水中的有機(jī)物，目前運(yùn)用最多的是生 物菌劑法和填料法。在改善水體環(huán)境質(zhì)量、防止水污染方面發(fā)揮著重要作用。大部分污水 處理都是由微生物作用完成的，且在污水處理中，利用微生物的新陳代謝作用不僅可以分 解和去除污水中污染物質(zhì)，而且有些微生物還可以去除惡臭物質(zhì)，達(dá)到水質(zhì)凈化目的。而微 生物的種類和功能及數(shù)量在很大程度上決定了污水的處理速度與處理效果。生物菌劑法的 核心是培養(yǎng)馴化適合污水特點(diǎn)的微生物菌群，并保持與污水污染物濃度相適應(yīng)的微生物量 和活性，使微生物菌群處于最優(yōu)降解活性，才能充分發(fā)揮其降解功能。但在實(shí)際應(yīng)用中生物 菌劑在水體中隨著水體流動(dòng)而不穩(wěn)定，需與污水處理設(shè)施密切結(jié)合，才能發(fā)揮作用；填料法 是利用其表面可吸附生物群體，使微生物固定負(fù)載在其表面上，從而達(dá)到污水處理效果。但 目前使用的填料大多數(shù)表面能較低，在使用過(guò)程中，當(dāng)液體流經(jīng)其表面時(shí)不容易鋪展形成 薄膜，而是形成分散的液珠或細(xì)小溝流，使得填料個(gè)體下部難以被有效地潤(rùn)濕，從而在很大 程度上影響了傳質(zhì)效率。
[0005] 目前，按污水處理技術(shù)污水處理可分為活性污泥法、厭氧法、生物膜法等，這些工 藝均存在缺點(diǎn)：活性污泥法占地面積大、能耗高、剩余污泥產(chǎn)生量大、對(duì)難降解有機(jī)污水處 理效果差等問(wèn)題；厭氧法反應(yīng)器內(nèi)生物量啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，出水水質(zhì)不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，并且 厭氧處理無(wú)硝化作用并且在低溫下動(dòng)力學(xué)速率低；生物膜法出水水質(zhì)不夠理想，剩余污泥 量大、負(fù)荷低、抗沖擊能力差等缺點(diǎn)，難以滿足日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] 目前，生物菌劑法和填料法在污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上應(yīng)用于養(yǎng)殖場(chǎng)污水中的有機(jī) 物的去除，但實(shí)際應(yīng)用中生物菌劑在水體中隨著水體流動(dòng)而不穩(wěn)定，需與污水處理設(shè)施密 切結(jié)合，才能發(fā)揮作用；填料法是利用其表面可吸附生物群體，使微生物固定負(fù)載在其表面 上，從而達(dá)到污水處理效果。但目前使用的填料大多數(shù)表面能較低，在使用過(guò)程中，當(dāng)液體 流經(jīng)其表面時(shí)不容易鋪展形成薄膜，而是形成分散的液珠或細(xì)小溝流，使得填料個(gè)體下部 難以被有效地潤(rùn)濕，從而在很大程度上影響了傳質(zhì)效率。
[0007] CN200910188098. 7,公開(kāi)一種選擇性微生物填料的制備方法，但是該發(fā)明生物填 料用于廢氣處理中的微生物凈化，特別是用于石油化工廠污水處理廠、城市污水處理廠、畜 牧養(yǎng)殖場(chǎng)等產(chǎn)生的惡臭污染物質(zhì)的去除，但對(duì)污水中C0D、氨氮等有機(jī)質(zhì)去除效果具有一定 的弱勢(shì)。
[0008] CN201210338925. 8,公開(kāi)一種通過(guò)改性納米材料處理甲醛污水的方法，使用的改 性的層狀粘土納米復(fù)合吸附材料對(duì)這些污染物的去除都有很大的效果，但氨氮及總磷的去 除效果不是很好。目前，應(yīng)用與養(yǎng)殖場(chǎng)有機(jī)污水的生物填料報(bào)道的很少。鑒于上述問(wèn)題，有 必要培養(yǎng)一種高效處理有機(jī)污水的生物菌劑以及制備一種填料將其聯(lián)合起來(lái)降解高濃度 有機(jī)污水，達(dá)到惡臭物質(zhì)和C0D、氣氣等均有效去除的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種微生物填料及其制備方法和 應(yīng)用，以解決現(xiàn)有微生物填料對(duì)高濃度有機(jī)污水中惡臭物質(zhì)、C0D、氨氮等去除效果不理想 的技術(shù)問(wèn)題。
[0010] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0011] 一種微生物填料，該微生物填料為載有復(fù)合微生物菌劑的粉煤灰納米改性填料， 其中：
[0012] 所述粉煤灰納米改性填料以粉煤灰和煤矸石為原料，石灰和炭黑為助脹劑，硅酸 鈉為粘合劑，并添加納米Al2O3作為納米改性填料，經(jīng)粉碎造粒后，燒制成型獲得；所述復(fù)合 微生物菌劑包括枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、亞硝化菌、酵母菌和乳酸菌。
[0013] -種如上述微生物填料的制備方法，包括以下步驟：
[0014] (1)制備粉煤灰納米改性填料：以粉煤灰和煤矸石為原料，石灰和炭黑為助脹劑， 娃酸鈉為粘合劑，并添加納米Al2O3作為納米改性填料，經(jīng)粉碎造粒后，燒制成型；
[0015] (2)將枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、亞硝化菌、酵母菌和乳酸菌分別進(jìn)行擴(kuò)大培 養(yǎng)，然后混合，獲得液體混合菌劑，將液體混合菌劑置于加有蔗糖的有機(jī)污水中，用清水稀 釋后進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)，獲得復(fù)合微生物菌劑；
[0016] (3)將步驟⑴的粉煤灰納米改性填料加入步驟⑵的復(fù)合微生物菌劑中，培養(yǎng) 3d后，取出粉煤灰納米改性填料，即獲得所述微生物填料。
[0017] 所述步驟（1)中，制備粉煤灰納米改性填料的步驟包括：
[0018] ①、將粉煤灰、煤矸石、石灰、納米Al2O3、硅酸鈉和炭黑按照質(zhì)量比為55 :20 :10 : 10 :3 :2混合均勾后，進(jìn)彳丁造粒，獲得生料；
[0019] ②、將步驟①的生料烘干后，加熱至400°C煅燒30min，然后移入高溫電阻爐中焙 燒2h，其中，焙燒的溫度不超過(guò)1000°C，再升溫至1120°C，維持lOmin，期間瞬時(shí)開(kāi)啟爐門若 干次，以供給爐內(nèi)氧氣，獲得所述粉煤灰納米改性填料。
[0020] 所述步驟（2)中，擴(kuò)大培養(yǎng)后的枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌的活菌濃度為 2. 0-4. OX IO8個(gè)/克，亞硝化菌、酵母菌和乳酸菌的活菌濃度為2. 0-5. OX 10 8個(gè)/克，枯草 芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、亞硝化菌、酵母菌和乳酸菌混合的質(zhì)量比為2 :1 :2 :2 :1。
[0021] 所述步驟（2)中，液體混合菌劑、蔗糖、有機(jī)污水和清水的質(zhì)量比為1 :1 :10 :88， 進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)的時(shí)間為7d。
[0022] 所述步驟（3)中，每10_15g的粉煤灰納米改性填料中加入9ml的復(fù)合微生物菌劑 進(jìn)行培養(yǎng)。
[0023] -種上述微生物填料在處理養(yǎng)殖場(chǎng)有機(jī)污水中的應(yīng)用。
[0024] 本發(fā)明的原理為：本發(fā)明的復(fù)合微生物菌劑和粉煤灰納米填料聯(lián)用，菌劑中包括 多種對(duì)難降解污染物有優(yōu)良降解能力的微生物，各菌種之間合理配伍，共生協(xié)調(diào)，互不拮 抗，活性高，生物量大，繁殖快，投加在污水處理系統(tǒng)中，對(duì)大分子、有毒有害物質(zhì)如酚類、芳 香烴類以及氨氮、磷等具有顯著降解效果。而填料主要成分是粉煤灰，經(jīng)過(guò)納米Al2O3改 性后，其比表面積較大、表面能高，且存在著許多鋁、硅等活性點(diǎn)，具有很強(qiáng)的吸附能力。微 生物菌劑與填料聯(lián)用，主要是利用菌劑對(duì)水體中污染物的高效降解能力，填料則是對(duì)菌劑 的固定化作用以及增大菌劑在反應(yīng)器中的空間分布。此外，填料表面有大量Si-O-Si鍵和 Al-O-Al鍵可以與具有一定極性的有害分子產(chǎn)生偶極、偶極鍵的吸附，陰離子與粉煤灰中 帶正電荷的硅酸鋁、硅酸鈣和硅酸鐵等硅酸鹽之間形成離子交換或離子吸附，粉煤灰中的 一些成分還能與污水中的污染物作用使其絮凝沉淀，與粉煤灰構(gòu)成吸附+絮凝沉淀協(xié)同作 用，去除有機(jī)污染物質(zhì)。
[0025] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供了一種微生物填料及其制備方法 和應(yīng)用，該微生物填料中，菌劑與改性的填料之間具有很好的協(xié)同作用；同時(shí)，填料利用自 身的吸附特性及復(fù)合微生物菌劑利用自身的降解特性能夠有效地去除污水中的污染物質(zhì)， 尤其對(duì)富含有機(jī)物質(zhì)的如養(yǎng)殖場(chǎng)的污水的處理效果佳，實(shí)現(xiàn)了污水的無(wú)害化、減量化；另 外，處理后的微生物填料可作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料使用，無(wú)二次污染。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明微生物填料污水處理后的結(jié)果柱狀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 本實(shí)施例提供了一種微生物填料的制備方法，包括以下步驟：
[0030] (1)制備粉煤灰納米改性填料：
[0031] ①、將粉煤灰經(jīng)研磨機(jī)研磨成100-200目的粉末，按照粉煤灰、煤矸石、石灰、納米 Al2O3、硅酸鈉和炭黑質(zhì)量比為55 :20 :10 :10 :3 :2混合均勾，再加入適量水?dāng)嚢瑁湃氤尚?機(jī)內(nèi)擠壓成型并切割后，在盤(pán)式造粒機(jī)中造粒得到球形顆粒狀生料，粒徑為5-6mm ;
[0032] ②、將步驟①的生料先經(jīng)106°C干燥3h，再移入馬沸爐升溫至400°C，煅燒30min， 然后移入高溫電阻爐中焙燒2h，焙燒的起始溫度為60°C，期間程序持續(xù)升溫至不超過(guò) 1000°C，最后，程序升溫至1120Γ，維持lOmin，期間瞬時(shí)開(kāi)啟爐門幾次，以供給爐內(nèi)氧氣； 整個(gè)燒制過(guò)程歷時(shí)4-5h，制得粒徑為5-6mm的球形填料，即為所述粉煤灰納米改性填料。該 填料比表面積高達(dá)6. 898m2/g，表面粗糙，孔隙率高，固著生物量大，質(zhì)輕，抗酸抗堿不易老 化，使用壽命長(zhǎng)。
[0033] (2)培養(yǎng)復(fù)合微生物