[发明专利]一种复合纳米净化球的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及用于生活污水及水产养殖废水净化及重金属离子去除的复合纳米净化球产品。

背景技术

生活污水及水产养殖废水具有可生化性好、N、P浓度高、含病原体等特点。由于它们与人们生活息息相关，若不及时处理，容易造成病原物污染，水体富营养化和地下水硬度升高等问题，严重危害水体和人类的健康。而重金属污染一直是难以解决且危害巨大的一项污染，很容易造成人类死亡。因此，如何处理生活污水及水产养殖废水其及重金属显得尤为重要。

从长远来看，微生物处理方法具有较好的前景，而固定化微生物技术则是在微生物技术上的一次很好的改进，很多研究在国内外已有报道。比如用陶瓷固定化光合细菌处理污水；用PVA和海藻酸钠包埋活多种微生物来处理淡水水产养殖污水等。这些研究在特定的水体中取得了一定的效果，但对固定化微生物去除重金属离子的研究还不成熟，且这些方法所用微生物存在不温和，稳定性差，功能不全等缺点，所用固定化材料也不能很好的满足微生物固化最佳条件。本专利所用菌种为EM菌，其具有很强的稳定性，抗氧化能力强大且功能齐全。

同时，与其它固定化方法不同，本专利采用三种纳米材料的复合材料作为载体球的一部分。不仅在去除重金属离子方面能达到很好的效果，还能借助纳米颗粒较大的比表面积和较好的生物相容性和吸附性，达到更好的固定微生物的作用。这三种纳米材料混合，在功能上能够相互补充，使之更好的发挥效果。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种针对生活污水及水产养殖废水排放引起的水体污染及重金属离子污染问题，利用微生物发酵技术和复合纳米材料相结合的方式，将EM菌液固定于直径为10～20mm的纳米多孔载体上。该产品能有效去除生活污水及水产养殖废水中污染物质和大多数重金属离子。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出一种复合纳米净化球的制备方法，包括如下步骤：

(1)将EM原液、糖蜜、高岭土和去离子水按5～8％∶3～5％∶2～4％∶80～90％的体积百分比混合，并将其移入发酵瓶中，放入恒温培养箱中在密闭条件下发酵7～8天，发酵温度为37℃，摇床转速为150～200r/min，制得EM扩大菌液；所用的EM原液含有光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等复合微生物；

(2)将纳米氧化铝粉、纳米铁粉和纳米SiO₂以10～30g∶5～15g∶1～10g的质量比混匀，置于控温炉中，从100℃开始升温，以每分钟10～15℃的升温速率升温至700～800℃，然后保持恒温状态24-36小时，使之充分混合分解，得到复合纳米粉末；

(3)将步骤(2)得到的复合纳米粉末、竹炭粉清洗后，将两者混合，放入EM扩大菌液中浸泡24～36小时，取出后造粒，得到直径为10～20mm的载体球，然后将载体球在高温烧结，其中，球形是较为优选的形状，然而其他形状也可以实现本发明的目的；

(4)将步骤(3)烧结后的载体球放入EM扩大菌液中共培养3～5天，取出后常温放置2～3天，即得复合纳米净化球。

优选地，步骤(2)中，所述的纳米铁粉粒径为50～55nm；纳米氧化铝粒径为30～35nm；纳米SiO₂的粒径为20-40nm。纳米材料的巨大比表面积和较好的生物相容性和吸附性，使得其能更有效的固定化更多的微生物。

优选地，步骤(3)中，复合纳米粉末和竹炭粉按照30％～50％∶50％～70％的质量比混匀。复合纳米粉末中的高岭土可以增加载体球的粘结性，使之不易破裂，便于煅烧成型。竹炭粉可以提升净化球的吸附能力和净化能力，并能去吸附水体中的铜、锌等重金属离子。

优选地，步骤(3)中，载体球的烧结温度为500～600℃。

本发明进一步提出了通过本发明制备方法制备得到的复合纳米净化球用于生活污水及水产养殖废水净化中的用途。

在用于生活污水及水产养殖废水时，将所述复合纳米净化球直接投放于待处理生活污水及水产养殖废水中。

本发明还提出了通过本发明制备方法制备得到的复合纳米净化球用于重金属离子去除中的用途。

在用于去除时重金属离子时，将所述复合纳米净化球直接投放于待处理生活污水及水产养殖废水中。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明制备方法制备得到的复合纳米净化球效果强大，功能较多，能快速净化水质并去除水中底泥中重金属离子；