一种生物膜载体耦合改性方法与流程

本发明涉及一种生物膜载体耦合改性方法，属于环境保护的。

背景技术：

1、生物膜法在污水处理中应用广泛，它是指利用某些固体物表面附着生长的微生物（即生物膜）来进行污水生物处理的方法，最终达到净化污水的目的。与活性污泥法相比，生物膜法有着生物量高、抗冲击负荷强、运行稳定、占地面积小等一系列显著的优点。

2、生物膜载体是生物膜法的关键材料，其结构形状、密度、表面粗糙度、亲水亲电性等性能直接关系到载体挂膜的难易、反应器中生物量的多少及污水处理效率的高低。但是，传统载体多采用聚乙烯、聚丙烯，载体材质生物亲和性较差，造成生物膜载体挂膜速度慢、附着生物膜活性低以及水处理效果差等问题，导致生物膜工艺启动较缓慢。因此，如何提高填料的亲水亲电性和生物亲和性成为近年来研究的热点。

3、当前关于生物膜载体表面带电改性的研究中，一般先通过强氧化剂改变生物膜载体表面的亲水性，再将改性后的生物膜载体置于fecl3与溶液中静置或蒸干，使铁离子负载到生物膜载体表面，提高生物膜载体的亲电性和生物亲和性。但是这些方法通常会耗费大量的氧化剂和fecl3溶液，成本非常高，是其难以工业化应用的主要障碍。另外，负载到生物膜载体表面的铁在重新浸润到污水中以后，也只能以fe3+形式或低聚合态的离子存在，电位较低使载体填料的微生物亲和性过低，存在挂膜周期长、微生物生长量低等缺陷。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的是：提供一种生物膜载体耦合改性方法，该方法是将生物膜载体改性添加到无机高分子混凝剂聚合硫酸铁（pfs）的制备过程中，在不影响pfs结构性能的前提下，实现生物膜载体填料的亲水改性和负载带电改性，降低生物膜载体的制备成本，缩短载体的挂膜周期，提高微生物生长量，提高污水处理效果。

2、具体地，一种生物膜载体耦合改性方法，包括：

3、（1）取550份七水硫酸亚铁，加水进行溶解；

4、（2）加入生物膜载体，并通过搅拌使生物膜载体与七水硫酸亚铁混合均匀；

5、（3）加入73-83份质量分数为98%的浓硫酸进行酸化；

6、（4）在酸化后的混合液中加入60-70份工业硫酸铝，搅拌均匀加少量水稀释；

7、（5）将反应容器放入水浴锅中边搅拌边加入49-56份氧化剂，在50℃-80℃条件下加热30-60分钟，同时慢速搅拌；

8、（6）加入18-56份稳定剂磷酸；

9、（7）根据反应需要，加入氢氧化钠或碳酸，控制混凝剂产品的碱化度为8%-16%；

10、（8）静置12-24小时；

11、（9）通过固液分离，分别得到混凝剂液体产品与改性生物膜载体填料。经检测，测定1%质量浓度的混凝剂液体产品的ph值为2.0-2.7。

12、本发明中，所述生物膜载体的材质为高密度聚乙烯（hdpe）、聚丙烯（pp）或聚氨酯（pu），形状为圆柱体、立方体、阶梯环、片材、多面空心球等。

13、本发明所述氧化剂选自浓硝酸、氯酸钠、氯酸钾或次氯酸钠，优选为浓硝酸。

14、本发明中，生物膜载体要能够完全淹没于七水硫酸亚铁溶液当中。

15、步骤（9）中固液分离，对改性生物膜载体填料进行冲洗，自然晾干或低于80℃烘干后使用。

16、相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：

17、（1）相对于液相氧化-铁离子负载方法，本发明方法无需额外添加氧化剂或铁离子，相对成本几乎为零，大幅度降低了生物膜载体填料的改性成本，具有良好的推广应用前景。

18、（2）由于pfs反应过程中本身就包括加热、浓硫酸、强氧化剂氧化等多重反应步骤，这些物质本身就能实现对生物膜载体填料的氧化改性，提高载体填料的亲水性；同时，反应体系内本身就存在着大量的聚合铁离子，聚合铁离子能够负载到载体填料表面的含氧官能团上，提高改性生物膜载体填料的亲水性和微生物亲和性。

19、（3）本发明方法是在pfs的制备工艺基础上改进得到的，生物膜填料均为惰性物质，不影响pfs产品的质量，因此无需额外添加反应设备，易于实现推广。

20、（4）在铁离子负载到生物膜载体填料时，已经发生了聚合反应，生物膜载体表面的铁在重新浸润到污水中以后，多以聚合铁离子形式存在，提高了生物膜载体填料的微生物亲和性。

技术特征：

1.一种生物膜载体耦合改性方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种生物膜载体耦合改性方法，其特征在于，步骤（2）所述生物膜载体的材质为高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯，形状为圆柱体、立方体、阶梯环、片材、多面空心球。

3.根据权利要求1所述的一种生物膜载体耦合改性方法，其特征在于，步骤（5）中所述氧化剂选自浓硝酸、氯酸钠、氯酸钾或次氯酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种生物膜载体耦合改性方法，其特征在于，步骤（2）中生物膜载体要能够完全淹没于七水硫酸亚铁溶液当中。

5.根据权利要求1所述的一种生物膜载体耦合改性方法，其特征在于，步骤（9）中固液分离，对改性生物膜载体填料进行冲洗，自然晾干或低于80℃烘干后使用。

6.根据权利要求1所述的一种生物膜载体耦合改性方法，其特征在于，测定1%质量浓度的混凝剂液体产品的ph值为2.0-2.7。

技术总结
本发明公开了一种生物膜载体耦合改性方法，具体包括：将钛白粉的工业废弃物七水硫酸亚铁加水溶解，加入市售生物膜载体填料与硫酸亚铁溶液混合均匀，使用浓硫酸对混合溶液进行酸化，再加入工业硫酸铝；在水浴50℃‑80℃的条件下进行加热搅拌，边搅拌边添加浓硝酸进行氧化，聚合反应30‑60min；再加入稳定剂，静置一段时间后将生物膜载体与聚合硫酸铁分离，分别得到改性的生物膜载体与聚合硫酸铁混凝剂。本发明方法在不影响聚合硫酸铁混凝剂制备的前提下，实现了生物膜载体的改性，具有成本低廉、操作简单、易于工业化普及等优点。

技术研发人员：关庆庆,许大为,李云,周春丽,苏金辉,时正伦,徐丽梅
受保护的技术使用者：江苏永威环境科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16