一種低密度碳質生物載體製備方法
2023-05-24 04:18:46
專利名稱：一種低密度碳質生物載體製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備方法，尤其是一種適用於汙水處理過程中的低密度碳質生物 載體的製備方法。
背景技術：
在傳統廢水生物處理中，微生物的生存環境是氣、液兩相，而在生物流化床反應器 中，由於介質載體的加入，使得微生物生存環境轉變為氣、液、固三相。這種轉變影響著微生 物的生長、繁殖、脫落和種群分布。從量的角度看，系統內的微生物量和種類都大大增加。從 質的角度看，系統內載體的加入為世代時間較長的硝化菌和亞硝化菌繁衍、增殖提供了有 利條件，從而增強了系統的脫氮能力。在生物流化反應器中，載體處於流化狀態，這不僅增 加了汙廢水與生長於載體上的生物膜的接觸面積，而且載體在流化過程中具有切割、分散 氣泡的作用，使布氣趨於均勻，由此產生的固、液、氣三相的充分接觸、混合和碰撞，增大了 傳質面積，提高了傳質速率，強化了傳質過程。此外，載體上老化的生物膜在氣流、水流的 衝刷作用下將自動脫落，從而有效地保證了生物膜的活性。載體密度對曝氣強度產生影響，載體密度過大，造成載體懸浮困難，因而能耗高， 但載體密度過小，又不易於載體的流化。密度接近於的載體在正常的曝氣強度下極易全池 流化，能耗較低。低密度的載體易於流化並可防止生物膜的堵塞。在載體物理性能方面，應開發表面粗糙、多孔隙、高比表面積、密度接近水的載 體。在化學性能方面，應重點放在開發機械強度高、化學和生物穩定性好的載體。實踐表 明，活性炭是綜合性能最好的生物載體，但存在兩個缺點，一是價格高，二是密度大，這限制 了活性炭作為生物載體的應用。本發明則較好地解決了這兩個問題，成本僅為活性炭的三 分之一到四分之一，密度為活性炭的609Γ70%，更加接近水的密度。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種工藝簡單、成本低廉、性能優異的低密度碳質 生物載體製備方法。技術方案本發明的低密度碳質生物載體製備方法以一種煤或幾種煤的混合物 為主要原料，先將原料煤磨碎至180目以下，然後加入煤焦油粘結劑，並通過攪拌設備攪拌 混合均勻，在成型機上擠壓成型，之後在炭化爐中隔絕空氣加熱，炭化後冷卻即得到碳質生 物載體。所述加入煤焦油粘結劑的量佔煤粉的質量百分比為309Γ50% ；所述的在炭化爐中 隔絕空氣加熱的溫度是40(T700°C ；在原料煤自身粘結性較低時加入浙青，浙青加入的量佔 煤粉的質量百分比為5 15%。有益效果本發明以煤為主要原料，根據煤種的特性，採用單一煤種或多種煤的混 合物為主要原料，必要時加入少量的浙青成分，以提高產品的強度。使用該方法製備的碳 質生物載體的成本僅為活性炭生物載體的三分之一到四分之一；其密度在1. 2^1. 5g/cm3之間，遠低於活性炭生物載體的2. Γ2. 2g/cm3。由於密度低，在生物流化床中流化時可大大降 低動力消耗，且減少了顆粒之間的碰撞破碎，顯著提高了使用壽命，是汙水處理用的理想生 物載體材料。可全面取代生物相容性不佳、耐久性差、由高分子材料製成的生物載體。
具體實施例方式實施例一、
將質量百分比為80%的原料無煙煤與質量百分比為20%的原料焦煤混合，通過磨碎 設備磨碎至180目以下，加入佔混合煤粉質量百分比為40%的煤焦油粘結劑，用攪拌機混 合均勻後，在模具上擠壓成型，在溫度為450°C下進行炭化，冷卻後即得碳質生物載體，所得 產品的密度為1.33g/cm3。實施例二、
將質量百分比為75%的原料貧煤與質量百分比為25%的原料焦煤混合，通過磨碎設 備磨碎至180目以下，加入佔混合煤粉質量百分比為50%的煤焦油粘結劑，用攪拌機混合 均勻後，在模具上擠壓成型，在溫度為600°C下進行炭化，冷卻後即得碳質生物載體，所得產 品的密度為1.43g/cm3。實施例三、
將質量百分比為85%的原料貧瘦煤與質量百分比為15%的原料焦煤混合，通過磨碎 設備粉磨至180目以下，加入佔混合煤粉質量百分比為30%的煤焦油粘結劑，用攪拌機混 合均勻後，在模具上擠壓成型，在溫度為700°C下進行炭化，冷卻後即得碳質生物載體，所得 產品的密度為1.50g/cm3。實施例四、
將質量百分比為85%的原料瘦煤磨碎至180目以下，與質量百分比為15%的浙青混 合，加入質量百分比為35%煤焦油粘結劑，用攪拌機混合均勻後，在模具上擠壓成型，在溫 度為400°C下進行炭化，冷卻後即得碳質生物載體，所得產品的密度為1. 20g/cm3。實施例五、
將質量百分比為95%的原料瘦煤磨碎至180目以下，與質量百分比為5%的浙青混合， 加入質量百分比為45%煤焦油粘結劑，用攪拌機混合均勻後，在模具上擠壓成型，在溫度為 450°C下進行炭化，冷卻後即得碳質生物載體，所得產品的密度為1. ^g/cm3。
權利要求
1.一種低密度碳質生物載體製備方法，其特徵在於以一種煤或幾種煤的混合物為主 要原料，先將原料煤磨碎至180目以下，然後加入煤焦油粘結劑，並通過攪拌設備攪拌混合 均勻，在成型機上擠壓成型，之後在炭化爐中隔絕空氣加熱，炭化後冷卻即得到碳質生物載 體。
2.根據權利要求1所述的低密度碳質生物載體製備方法，其特徵在於所述加入煤焦 油粘結劑的量佔煤粉的質量百分比為309Γ50%。
3.根據權利要求1所述的低密度碳質生物載體製備方法，其特徵在於所述的在炭化 爐中隔絕空氣加熱的溫度是40(Γ700 V。
4.根據權利要求1所述的低密度碳質生物載體製備方法，其特徵在於在原料煤自身 粘結性較低時加入浙青，浙青加入的量佔煤粉的質量百分比為5 15%。
全文摘要
一種低密度碳質生物載體製備方法，以一種煤或幾種煤的混合物為主要原料，先將原料煤磨碎至180目以下，然後加入煤焦油粘結劑，並通過攪拌設備攪拌混合均勻，在成型機上擠壓成型，之後在炭化爐中隔絕空氣加熱，炭化後冷卻即得到碳質生物載體。其密度在1.2~1.5g/cm3之間，遠低於一般碳質生物載體的2.1~2.2g/cm3。由於密度低，在生物流化床中流化時可大大降低動力消耗，且減少了顆粒之間的碰撞破碎，顯著提高了使用壽命，是汙水處理用的理想生物載體材料。
文檔編號C02F3/10GK102140355SQ20111004574
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者任改玲, 張雙全 申請人:中國礦業大學