CN1478735A - 一种生物处理用的活性微生物载体 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种用于废水、城市污水、中水、微污染水生物处理用的活性微生物载体，其中含有橡胶粉、比重调节剂、粘合剂、活性填充剂四类成分。本发明的载体产品的外形可以具有颗粒状、短管状、片块状、带形、水草状等形状，也可以做成不同比重的系列产品。其中活性填充剂可以选择微生物干粉、活性污泥干燥粉碎物，它们具有活细胞或活孢子，在有水分时能生长繁殖，使得微生物载体在投入应用前就长有大量微生物而形成生物膜，可以缩短启动调试时间，提高经济效益。

Description

一种生物处理用的活性微生物载体

技术领域

本发明涉及各种有机污染水的生物处理技术，特别是淹没式生物膜处理技术所用的活性微生物载体。

背景技术

生物膜法在有机污染水的生物处理方面占有重要的地位。早期的生物膜载体采用矿渣、竹片、木条等天然物质，随后开发了以纸、玻璃钢、塑料等为材质的蜂窝式或波纹式等叠装填料，以塑料、陶瓷等为材质的环状多面、中空球状、球形等堆积填料，以塑料等高分子材料为材质的悬挂软性半软性填料、弹性立体填料等，1990年前后开发出以轻质塑料等为材质的悬浮填料。上述填料的材质是惰性的，比表面积不大，对微生物膜没有促进和活化作用，在生物膜的快速培养、耐久性等方面有缺陷。

发明专利申请96198802.9“多孔聚合生物载体及其在废水生物处理中的应用”揭示了一种作为废水生物处理中微生物载体的多孔生物载体包括聚合材料和可任选的纤维增强材料，吸附材料和/或无机填料，其比重大于水并且孔径大小足够适合微生物定殖于孔内。这项技术在填料耐久性方面有所提高。

发明专利申请00114276.3“一种用于水处理的活性填料”揭示了一种在高分子材料中加入生物活性物质制造成为用于水处理的活性填料，能促进微生物在本活性填料上生长，快速形成生物膜；能增大填料的实用表面积，进而增大微生物量，亦即提高了活性填料表观比表面积的生物活性；活性物质的加入还可大大降低填料的生产成本。

发明专利申请96120357.9和01136013.5分别公开了两种不同配方的用橡胶粉、EVA(乙烯与乙烯基乙酸共聚物)或其衍生物、粉末活性炭(或无机物超细粉末)的颗粒状载体，适用于三相流化床生物膜反应器、曝气生物滤池等生物反应器，具有良好的机械耐磨性与生化稳定性，可以快速处理污水。这两项技术充分利用了橡胶粉的耐磨耐久性能，以及活性炭对有机物和细菌的吸附性能，处理效率较高，但是成本也较高。

上述填料的配方均没有专门对产品的比重进行调整，在一些场合的应用受到限制。

上述配方的微生物载体产品在投入应用前都没有生物膜，所以都需要3-4星期的较长的生物膜生长培养期，处理出水才能达到预期的指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水处理的活性微生物载体，这种载体中含有：

1、橡胶粉，充分利用橡胶粉的耐磨耐久性能，保证产品长期使用性能稳定；

2、比重调节剂，用于调节微生物载体的比重，根据需要适量添加或不加。对比重调节剂的要求是不易被生物处理环境中的有机污染水、空气、微生物及其代谢产物分解破坏，比重比水轻或比橡胶重，例如：石英砂、花岗岩、浮石、硅藻土、高岭土、石榴石、磁铁矿等各种矿石、粉煤灰、漂珠、塑料空心小球、玻璃粉碎物、陶瓷粉碎物、矿渣粉碎物、陶粒；

3、粘合剂，可以使用多种常用粘合剂材料，原料来源广泛。对粘合剂的要求是对橡胶粉、比重调节剂有良好的粘结强度，且不易被生物处理环境中的有机污染水、空气、微生物及其代谢产物分解破坏，例如乙烯与乙烯酸共聚物(EVA)及其衍生物、尼龙、热塑性聚酯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、乙烯—乙烯醇共聚物、聚砜、聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚亚苯基硫醚、纤维素酯塑料、聚乙烯缩丁醛、苯乙烯聚合物、聚氨酯、环氧树脂、天然橡胶胶液、丁基橡胶胶液、三元乙丙烯橡胶胶液、氯丁橡胶胶液、氟橡胶胶液、硅橡胶、沥青以及这些物质的改性材料；

4、活性填充剂，由易被微生物分解的营养物质与助剂和/或微生物组成，能在填料应用前预先定植微生物，促进某些种类的微生物在活性填料上生长，快速形成生物膜，能增大载体的实用表面积，进而增大微生物量，活性物质的加入可降低填料的生产成本，例如微生物干粉、动植物粉末、粮食粉末、各种食品加工业的有机废渣加工粉碎物，活性污泥干燥粉碎物、含氮磷元素的营养盐类以及能与这些物质形成果冻状胶体凝聚物的二价和三价金属离子盐类、有机聚电解质、水。

当然，在载体的生产过程中，配方的选定要根据成本、生产工艺的不同要求进行优化，以保证产品的性能优秀、成本低廉。

本发明的载体产品的外形可以具有多种形状，常见的有颗粒状、短管状、片块状，也可以做成不同部位比重不同的产品如带形、水草状等特殊形状的产品。

本发明的创新点主要体现在以下几方面：

1、新发明的微生物载体兼有橡胶粉的耐久、耐磨性，活性填充剂的原料广泛、价格低廉、成膜快速的优势，是几种先进的载体技术的优化组合。

2、新发明的微生物载体中加入了比重调节剂调节成品的比重。不加或少加比重调节剂的各种产品可以应用于常规的三相流化床生物反应器、曝气生物滤池，比重较大的产品可以应用于气浮生物滤池，比重小于水的漂浮型微生物载体很适合应用于采用传统活性污泥法的污水处理厂的技术改造。

比重合适的微生物载体应用于三相流化床生物反应器，可以降低能耗，提高氧气利用率，从而降低运行成本。

3、粘合剂材料的选取不仅仅局限于EVA及其衍生物这样的热熔胶、热塑性塑料，也可以是环氧树脂类、橡胶胶液、沥青等多种胶粘剂类物质。当然，粘合剂的种类不同，生产工艺也就相应不同。有关的生产工艺可参考后面的应用实施举例。

4、在活性填充剂原料的选取与加入微生物载体的加工方法。粮食与水、二价和三价金属离子盐类或有机聚电解质可以加工得到果冻、豆腐、凉粉等胶体凝聚物，将这样的胶体凝聚物填充到活性微生物载体的孔道中，不像一般的淀粉类物质那样容易溶解散落到水中，比一般的淀粉等物质能更牢固地粘附在孔道内，可以为大量微生物的繁殖提供营养，从而迅速提高微生物载体中的生物量，缩短生物培养的时间。

5、活性填充剂原料中可以选择生物干粉和活性污泥干燥粉碎物，它们具有活细胞或活孢子，在有适量水分的时候就能生长繁殖，使得微生物载体在投入应用前就长有大量的生物膜，可以缩短实际工程应用时的现场调试时间1-2星期，经济效益显著提高。

具体实施方式

实施例一

原料：选取40目橡胶粉1000g，40目石英砂200g作为比重调节剂，EVA树脂400g作为粘合剂，玉米粉100g、水2000g、明矾10g、活性污泥干粉10g。

制造方法：将橡胶粉、石英砂、EVA边加热边搅拌直到EVA熔化，混合均匀后的EVA包裹在橡胶粉和石英砂的表面，得到具有多孔结构的混合物。将混合物切割加工成需要的形状。可以采用塑料挤出机加工成条形，然后热切或冷却后切割成需要的尺寸。一些特殊形状的产品需要采用特定的成形工艺。将切割成形的材料冷却到100℃以下定形。

明矾加入100g左右的水，加热配制成90℃以上的溶液。

将玉米粉加适量的水加热制成粘稠的90℃左右的粥状。将切割成形的材料加入，混合均匀并保持温度在90℃左右。加入明矾溶液，不断搅拌并冷却混合物，即得到没有接种微生物的活性微生物载体。

将活性污泥干粉与适量水调成糊状，与上述冷却的活性微生物载体混合，即得到预接种的活性微生物载体。

实施例二

原料：选取40目橡胶粉1000g，不加比重调节剂，环氧树脂+固化剂共300g作为粘合剂，玉米粉100g作为活性填充剂。

制造方法：将橡胶粉、玉米粉、环氧树脂+固化剂在一起混合搅拌，混合均匀后得到具有多孔结构的混合物。当树脂逐渐凝固达到一定的粘度的时候，将混合物挤压切割加工成需要的形状。将切割产物放到大量的玉米粉中完全固化，即可得到没有接种微生物的活性微生物载体，适合长期存放。

上述的活性微生物载体可以在使用前20-40天加水并接种微生物，即得到预接种的活性微生物载体。

实施例三

原料：选取40目橡胶粉1000g，不加比重调节剂，自硫化橡胶胶液300g作为粘合剂，饲料粉100g作为活性填充剂。

制造方法：将橡胶粉、饲料粉、自硫化橡胶胶液在一起混合搅拌，混合均匀后得到具有多孔结构的混合物。当胶液逐渐变干，混合物达到一定的强度的时候，将混合物挤压切割加工成需要的形状。将切割产物放到大量的饲料粉中完全固化，即可得到没有接种微生物的活性微生物载体。

实施例四

原料：选取30目橡胶粉500g，空心玻璃漂珠500g作为比重调节剂，橡胶胶液400g作为粘合剂，饲料粉100g作为活性填充剂。

制造方法：将橡胶粉、漂珠、橡胶胶液在一起混合搅拌，混合均匀后得到具有多孔结构的混合物。当胶液逐渐变干，混合物达到一定的强度的时候，将混合物挤压切割加工成需要的形状。将切割产物外表面粘上饲料粉，加热固化，即可得到能漂浮在水面上的没有接种微生物的活性微生物载体。

Claims (6)

1.一种用于对有机污染水进行生物处理的活性微生物载体，呈颗粒状、管状或片块状，内含丰富的适合微生物生长的立体孔道，在载体外表面和立体孔道的表面含有活性填充剂，其特征是所述的微生物载体包含：

a.橡胶粉，由橡胶如废旧轮胎等粉碎而成；

b.比重调节剂，用于调节微生物载体的比重，不易被生物处理环境中的有机污染水、空气、微生物及其代谢产物分解破坏，根据需要适量添加或不加；

c.粘合剂，能把橡胶粉、比重调节剂粘接成为所需要的外观形状，且不易被生物处理环境中的有机污染水、空气、微生物及其代谢产物分解破坏；

d.活性填充剂，由易被微生物分解的营养物质与助剂和/或微生物组成。

2.根据权利要求1所述的活性微生物载体，其特征是所述的比重调节剂为以下小颗粒或粉末物质中的一种或多种的混合物：石英砂、花岗岩、浮石、硅藻土、高岭土、石榴石、磁铁矿等各种矿石、粉煤灰、漂珠、塑料空心小球、玻璃粉碎物、陶瓷粉碎物、矿渣粉碎物、陶粒。

3.根据权利要求1所述的活性微生物载体，其特征是所述的粘合剂为以下物质中的一种或多种的混合物：乙烯与乙烯酸共聚物(EVA)及其衍生物、尼龙、热塑性聚酯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、乙烯—乙烯醇共聚物、聚砜、聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚亚苯基硫醚、纤维素酯塑料、聚乙烯缩丁醛、苯乙烯聚合物、聚氨酯、环氧树脂、天然橡胶胶液、丁基橡胶胶液、三元乙丙烯橡胶胶液、氯丁橡胶胶液、氟橡胶胶液、硅橡胶、沥青以及这些物质的改性材料。

4.根据权利要求1所述的活性微生物载体，其特征是所述的活性填充剂为以下物质中的一种或多种的混合物：微生物干粉、动植物粉末、粮食粉末、各种食品加工业的有机废渣加工粉碎物，活性污泥干燥粉碎物、含氮磷元素的营养盐类以及能与这些物质形成果冻状胶体凝聚物的二价和三价金属离子盐类、有机聚电解质、水。

5.根据权利要求1所述的活性微生物载体，其特征是所述的活性填充剂部分掺入粘合剂中。

6.根据权利要求1所述的活性微生物载体，其特征是所述的微生物载体上的活性填充剂在工程实际应用前已经经过微生物的生长繁殖，形成具有生物活性的生物膜。