[发明专利]铁碳复合载体及其应用

说明书

本发明提供一种铁碳复合载体及其应用。所述铁碳复合载体是将石墨毡在有机铁溶液中浸渍，取出晾干后在氦气气氛下700℃煅烧2h，所得样品用水洗净而成。通过煅烧法合成具有导电性、稳定性及生物亲和性的铁碳复合载体材料并将其投加到厌氧生物处理系统中，铁碳复合载体强化了选择性富集微生物直接种间电子传递(DIET)功能菌，有利于DIET过程，具有较好的有机物降解效果，提高了甲烷产量；同时铁碳复合载体对微生物的富集作用，降低混合液的污泥和有机物浓度，具有减轻膜污染的潜势。本发明具有成本低廉、易于制备、稳定性高的优点，解决了厌氧膜生物反应器在运行中存在膜污染和产甲烷不稳定的问题，在污水处理领域具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体地说，涉及一种铁碳复合载体及其应用。

背景技术

厌氧生物处理技术由于能将污水中的有机物转化为甲烷等优质能源，可实现能源的有效回收及再利用，在污水处理领域受到广泛关注。其中，厌氧膜生物反应器(Anaerobicmembrane bioreactor,AnMBR)是膜分离技术与厌氧生物技术的有机耦合，不仅可以获得良好出水水质，还可以回收污水中的能量，是污水资源化的重要技术途径之一。

然而，膜污染和产甲烷不稳定是厌氧膜生物反应器面临的主要挑战。在膜过滤过程中，厌氧混合液有机物(Chemical Oxygen Demand，COD)及代谢产物均能造成膜污染。相应地，混合液对COD的降解能力也会影响到产甲烷性能，这些会降低厌氧膜生物反应器的能源回收效率，并增加运行和操作成本。

因此，如何解决现有技术中的厌氧膜生物反应器在运行过程中存在的膜污染和产甲烷不稳定的问题，成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的铁碳复合载体及其应用。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种铁碳复合载体，其制备方法包括：将石墨毡在乙酰丙酮铁溶液、柠檬酸铁溶液、黄血盐溶液或二茂铁溶液中浸渍一段时间，取出晾干后在氦气或氮气气氛下650-800℃煅烧2-4h，制得的样品用超纯水清洗至洗液无色透明，即得。

优选地，所述乙酰丙酮铁溶液的浓度为100-1000mg/L，更优选100mg/L或1000mg/L。

优选地，所述石墨毡在所述乙酰丙酮铁溶液中浸渍6-24h。

优选地，所述石墨毡是聚丙烯腈(PAN)基石墨毡，平均厚度为1.2±0.2mm。

在本发明的一个具体实施方式中，将石墨毡在100-1000mg/L乙酰丙酮铁溶液中浸渍6h，取出晾干后在管式炉的氦气或氮气保护下700℃煅烧2h。制得的样品用超纯水清洗至洗液无色透明，得到铁碳复合载体材料。

第二方面，本发明提供所述铁碳复合载体在厌氧MBR法污水处理中的应用。

具体地，将所述铁碳复合载体放置于厌氧膜生物反应器的污泥混合液内部位置，铁碳复合载体材料可以与膜组件一起浸没在反应器内部，也可以与膜组件分置，单独浸没在反应器内部。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

(一)本发明提供一种铁碳复合功能性载体的混合液调控方法，首先通过煅烧法合成具有导电性、稳定性及生物亲和性的铁碳复合载体材料并将其投加到厌氧生物处理系统中，有利于微生物直接种间电子传递(DIET)，具有较好的有机物降解效果，并提高了甲烷产量；同时，铁碳复合载体材料通过吸附和富集作用，降低混合液的污泥和有机物浓度，从而具有减轻膜污染的潜势。

(二)本发明铁碳复合载体的制备方法具有成本低廉、操作简单、稳定性高的优点，解决了现有厌氧膜生物反应器在运行过程中存在膜污染和产甲烷不稳定的问题，在污水处理领域等方面具有巨大的应用价值。