[发明专利]用于快速传质生物流化床的多孔泡沫玻璃载体及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于快速传质生物流化床的多孔泡沫玻璃载体及其制备方法、应用，属于污水处理技术。密度适宜的多孔泡沫玻璃载体GM-2以废玻璃、火山岩、炉渣等废弃物为原料，通过简单的工艺制得，成本低廉、性能稳定，适用于快速传质生物流化床。

背景技术

生物流化床(FBR)废水处理技术是二十世纪七十年代发展起来的一种高效废水生物处理工艺，它通过将生物固定化和化工流态化技术相耦合来增大气-液-固三相的相间相对流动速度差，加快相间传质及微生物的新老更替，从而大大提高废水生物处理效率。与其它生物反应器相比，生物流化床以其去除效率高﹑水力停留时间短﹑耐负荷冲击能力强﹑占地面积小（约为普通活性污泥法的5%）﹑污泥产量少、微生物活性高等优点而日益受到研究者的重视。

微生物固定化是生物流化床研究、应用、推广中的关键技术。一般微生物固定化载体在稳定性、生物活性、传质等方面存在着很多不足，导致生物流化床反应器动力消耗大、启动时间长、操作不便。因此，开发研制合适的载体，对于快速、有效、稳定地实现微生物的固定化、提高生化降解效率是十分必要的。

在流化床反应器中，常用的载体可分为无机多孔性载体，有机多孔性载体和复合多孔性载体，主要有砂，陶粒，沸石，蛭石，火山岩，聚丙烯，聚氯乙烯，工程塑料，改性聚氨酯等。一般认为载体形状以球形或近似球形为最佳；载体的粒径介于0.2～0.8 mm；密度适宜，孔径分布合理，空隙率高，比表面积大；具有良好的亲水性，生物亲和力强；化学稳定性，机械性能好，价格便宜等。无机多孔性材料是指天然矿物材料直接或经过改性后用作生物流化床的载体，这类载体表面粗糙多孔，生物亲和力好，来源广泛，价格相对便宜，但普遍存在载体比重大，流态化能耗高，孔隙率低等特点。有机多孔性载体一般是合成的聚合物载体，载体比表面积和密度等性能优良，外载体孔径分布合理且孔隙率高，耐磨性好。但是有机多孔性载体的亲水性和生物亲和力较差,在微生物挂膜速度、挂膜量及微生物活性等方面存在不足，同时该类载体密度较小，在快速传质生物流化床中易升流，难沉降，且难以形成较大的相间相对流速差，从而大大降低了相间传质效率及最终的生化降解效率。复合多孔性载体一般是指无机多孔性载体与有机多孔性载体或其中的一种与其他物质有机结合成的新型载体。这种载体有机结合了所复合的载体的优势，在物化性能和操作特性上都有较大的改善。

申请号为02129972.2的发明专利公开了一种功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术。所述载体以陶土为主要原料，经配料、研磨、造粒、成型、烧结工艺，并通过10%硅偶联剂甲苯溶液孔表面处理后制得。其质轻、耐冲洗、微生物负载量高、化学性质稳定，但该陶粒载体在制备过程中要经过多次水洗和丙酮置换，步骤繁琐，同时在孔表面处理时使用的药剂如双氧水、γ-氨丙基三乙氧基硅烷等不仅会造成二次污染，同时加大载体制备成本，不适合大规模的生产。

申请号为200910155860.1的发明专利公开了一种印染废水的流化床处理装置，其中厌氧流化床反应器和好氧流化床反应器的微生物固定化载体均为果壳制活性炭颗粒。虽然该装置在某种程度上改善了载体流失的现象，且具有快速高效降解偶氮染料的特性、色度及COD去除率高、出水水质好等优势，但其流化床尤其是厌氧流化床由于厌氧菌增殖缓慢，与此同时，厌氧细菌分泌的胞外多聚物少，不易与载体粘连，而所使用的果壳活性炭孔隙率低、生物亲和性差、微生物不易挂膜，且机械强度差、易磨损等更不利于微生物凝聚挂膜，导致厌氧反应器启动时间长，限制了该装置的应用。