[发明专利]一种改性生物炉渣微生物载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种可进行碳源自给、具有较大比表面积和丰富表面官能团的改性生物炉渣微生物载体及其相关制备方法。

背景技术

污水生物处理是用生物学的方法处理污水的总称，是现代污水处理中应用最广泛的方法之一。它主要借助微生物的分解作用把污水中的有机物转化为无机物，进而使污水得到净化。生物处理法具有处理效果好、成本低、运行稳定等特点，是目前污水处理工艺的核心部分。

但随着水质和环境的变化，污水生物处理同时存在一些技术难题，主要包括以下几点：（1）活性污泥受环境影响易出现沉降性差或污泥膨胀现象，造成污泥流失严重，影响水处理工艺的正常运行；（2）在常规污水处理工艺中，碳氮比（C/N）大于5时能够获得较好的脱氮除磷效果，但目前排放的工业废水和一部分生活污水中碳含量较低，无法保障微生物的正常生长和出水氮、磷的要求。针对第一个问题的解决方案是采用投加生物载体使微生物固着生长，以防止污泥膨胀，促进其沉降性，目前采用的载体包括活性炭、沸石、陶粒等多孔材料，但这些材料价格较高，在一定程度上增加了水处理的成本。针对第二个问题的解决方案主要是通过外加碳源的方式使体系维持正常的C/N，以保证出水效果，外加的碳源主要是甲醇，但甲醇的投加一方面大大增加了水处理的成本，另一方面又无法被微生物充分利用。因此，寻求廉价的生物载体和合适的碳源已经成为降低水处理成本、促进生物处理过程的关键。

目前，国内锅炉和发电厂的燃煤大都采用煤粉与生物质掺混共燃的方式，生物质炉渣就是生物质燃料与煤粉混合燃烧后的残渣。生物质和煤粉的混合物会由于燃烧条件的变化而产生不完全燃烧的现象，使得最终得到的炉渣中含有一定量的有机质，但目前普遍认为其利用价值较低，视其为废弃物。然而，这些有机质在一定程度上可以被微生物所利用，使得生物炉渣在作为污水处理的补充碳源方面具有潜在的应用价值，而炉渣颗粒的投加也使其可以替代活性炭作为微生物的载体。鉴于此，如何开发利用生物炉渣，实现变废为宝已经成为备受关注的热点。

发明内容

针对上述问题，本发明以含碳生物炉渣为原料，通过无机酸和有机物联合改性制备碳源自给型改性生物炉渣载体，实现生物炉渣的资源化利用。该载体使用时可直接投加到生化池中负载微生物，也可作为生物接触氧化填料来使用。对于低碳源污水处理而言，其基体内所含的有机物可作为微生物的补充碳源。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种改性生物炉渣微生物载体的制备方法，其包括如下步骤：按照0.5~1kg生物炉渣:1L混合液的比例，将生物炉渣加入到混合液中，混合并搅拌至均匀，于室温下陈化12~24h后，将混合液中的生物炉渣过滤、烘干，得到改性生物炉渣微生物载体，其中所述生物炉渣为煤粉和生物质掺混后共燃所得的残渣，所述混合液中含有体积百分比为12.5~20%的无机酸和摩尔浓度为0.01~1mol/L的有机物，余量为水。

进一步地，所述煤粉和生物质能够以任意比例掺混，且生物质含量越高所得生物炉渣中的含碳量也越高，可作为微生物所需的碳源使用。

进一步地，所述生物质选自树皮、锯末、稻壳、秸秆和落叶中的任意一种或其混合物。

进一步地，所述无机酸选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、高氯酸和氢氟酸中的任意一种，优选盐酸、硫酸或磷酸，更优选磷酸。

进一步地，所述有机物选自蔗糖、壳聚糖、海藻酸钠、聚乙二醇和聚乙烯醇中的任意一种，优选蔗糖、海藻酸钠或聚乙烯醇，更优选蔗糖。

此外，本发明的目的还在于提供一种根据上述制备方法制备的改性生物炉渣微生物载体。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有以下优点：

1、本发明利用生物炉渣制备微生物载体，原材料来源广泛、价格低廉，可以进行生物炉渣的资源化利用，实现变废为宝；

2、本发明以生物炉渣为原料，通过无机酸和有机物的复合改性一方面增大了生物炉渣的比表面积，为微生物提供了更多的附着点，另一方面丰富了载体表面的官能团，有利于其对污水中营养物质的化学吸附；

3、本发明所选用的生物炉渣含有不完全燃烧所残留的有机质，可作为低碳源污水处理中微生物的直接碳源，进而减少外加碳源的投加量，降低水处理成本。

附图说明

图1为实施例1中的改性生物炉渣微生物载体在改性前后的扫描电镜对比图，其中（a）对应改性前，（b）对应改性后。

图2为实施例1中的改性生物炉渣微生物载体的能谱图。