高新包埋微生物的污水处理絮凝剂及其制备技术与流程

本发明涉及污水处理技术领域,具体为一种包埋微生物的污水处理絮凝剂及其制备方法。

背景技术:

现阶段,污水处理所采用的絮凝剂主要有三种类型,分别为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。其中无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂成本价格较低,污水处理效果较好,但如果大量使用无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂会造成污泥的大量富集,增加固体废物的产生,带来二次环境污染。微生物絮凝剂主要由细菌、真菌等微生物经发酵处理得到的絮凝剂,主要作用物质是细菌分子内的多糖和蛋白质;微生物絮凝剂相比较无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂,其具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染、形成沉淀物少的优点。

尽管微生物絮凝剂具有较多的优势,但由于微生物絮凝剂中具有还原作用的官能团含量低,导致其对水中重金属离子的去除效果并不突出,还原重金属的效率并不高。

技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种包埋微生物的污水处理絮凝剂及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种包埋微生物的污水处理絮凝剂,所述污水处理絮凝剂主要包括以下组分,按重量份数计,微生物絮凝剂65-75份和高分子絮凝剂25-35份。

进一步的,所述微生物絮凝剂主要由红曲霉、地衣芽孢杆菌经发酵反应制得。

进一步的,所述高分子絮凝剂主要由以下原料组成,按重量份数计,四氧化三铁35-45份、端羟基聚己内酯60-70份、聚合氯化铝8-15份。

一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种,经发酵,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入油酸钠,搅拌,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

进一步的,一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为37-45℃下,发酵,离心,分离得到液相,向液相中加入乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置1-2h,氮封保护,加入18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至50-55℃,反应,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比3%~5%含量的油酸钠,搅拌,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

进一步的,一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为37-45℃下,发酵40-60h,离心8-10min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置1-2h,氮封保护,加入质量比为3:2的18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至50-55℃,反应10-12h,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比3%~5%含量的油酸钠,搅拌30-40min,搅拌速度800-1000r/min,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置8-10h,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(1)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,再搅拌30-40min,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

进一步的,所述发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明微生物絮凝剂主要依靠微生物结构中的多糖和蛋白质与污水作用,转化脱除水中污染物,但污水中往往含有一定量的重金属离子,而重金属离子都有较多空轨道,易与蛋白质形成配离子,重金属离子与蛋白质分子形成配离子后蛋白质功能就丧失及变性,蛋白质的变性会减弱微生物絮凝剂对水中污染物的脱除效果。为了解决这一问题,本方案利用18冠6与丙烯酸乙酯在引发剂作用下,形成接枝共聚物;共聚物中丙烯酸乙酯对微生物絮凝剂实施包覆,使微生物蛋白质和多糖组分得到保护,在水体中会缓慢释放,达到持久去除水中污染物的目的;18冠6网捕螯合水体中cu2+、pb2+等重金属离子,阻止重金属离子进入内部微生物絮凝剂,保护微生物絮凝剂中蛋白质分子不变性;大分子量的共聚物还可以增强微生物絮凝剂的稳定性。本方案中为了加强对污水中重金属离子的脱除,添加了高分子絮凝剂与微生物絮凝剂配合使用,以四氧化三铁颗粒为吸附材料,利用聚已内酯分子链上的羟基与改性四氧化三铁表面的羧基发生脱水缩合反应,通过酯键连接,形成接枝化合物;该接枝化合物具有交联网络结构;该结构大大改善了复合絮凝剂的稳定性,增强絮凝效果;污染物絮凝后,聚已内酯在污水中大约30-60天会降解为水和二氧化碳;四氧化三铁颗粒具有天然磁性,絮凝后容易被回收利用;因此会减少污泥的生产,避免了二次污染。通过微生物、四氧化三铁、聚合氯化铝共同作用,可去除污水中的磷、悬浮物、重金属离子、cod等绝大多数污染物;该包埋微生物的污水处理絮凝剂可广泛用于工业、企业污水的处理。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

原料准备:微生物絮凝剂65份和高分子絮凝剂25份。

微生物絮凝剂中红曲霉20份、地衣芽孢杆菌40份。

高分子絮凝剂的主要原料,四氧化三铁35份、端羟基聚己内酯60份、聚合氯化铝8-15份。

发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为37℃下,发酵40h,离心8min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置1h,氮封保护,加入质量比为3:2的18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至50℃,反应10h,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比3%含量的油酸钠,搅拌30min,搅拌速度800r/min,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置8h,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌30min,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

实施例2

原料准备:微生物絮凝剂70份和高分子絮凝剂28份。

微生物絮凝剂中红曲霉20份、地衣芽孢杆菌40份。

高分子絮凝剂的主要原料,四氧化三铁41份、端羟基聚己内酯63份、聚合氯化铝11份。

发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为42℃下,发酵45h,离心9min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置1h,氮封保护,加入质量比为3:2的18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至53℃,反应11h,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比3%~5%含量的油酸钠,搅拌35min,搅拌速度870r/min,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置9h,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌33min,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

实施例3

原料准备:微生物絮凝剂75份和高分子絮凝剂35份。

微生物絮凝剂中红曲霉20份、地衣芽孢杆菌40份。

高分子絮凝剂的主要原料,四氧化三铁45份、端羟基聚己内酯70份、聚合氯化铝15份。

发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为45℃下,发酵60h,离心10min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置2h,氮封保护,加入质量比为3:2的18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至55℃,反应12h,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比5%含量的油酸钠,搅拌40min,搅拌速度1000r/min,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置10h,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌40min,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

对比例1

原料准备:微生物絮凝剂75份和高分子絮凝剂35份。

微生物絮凝剂中红曲霉20份、地衣芽孢杆菌40份。

高分子絮凝剂的主要原料,四氧化三铁45份、端羟基聚己内酯70份、聚合氯化铝15份。

发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为45℃下,发酵60h,离心10min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比5%含量的油酸钠,搅拌40min,搅拌速度1000r/min,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置10h,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌40min,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

对比例2

原料准备:微生物絮凝剂75份和高分子絮凝剂35份。

微生物絮凝剂中红曲霉20份、地衣芽孢杆菌40份。

高分子絮凝剂的主要原料,四氧化三铁45份、端羟基聚己内酯70份、聚合氯化铝15份。

发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为45℃下,发酵60h,离心10min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置2h,氮封保护,加入质量比为3:2的18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至55℃,反应12h,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂。

试验数据分析

取工业污水样品10l,检测污水样品中重金属离子、cod、悬浮物含量,检测数据见表1、2;将污水样品平均分成5组,每组2l污水;分别利用实施例1-3、对比例1-2制备的污水处理絮凝剂对污水样品进行处理;每组加入150mg絮凝剂,搅拌至形成絮体,静置1-2h,取上清液,检测上清液中重金属离子、cod、悬浮物含量,检测结果见表1;

表1

由表1数据可知,实施例1-3中絮凝剂对污水中重金属离子cu2+、pb2+的脱除率高达99%;且cod和悬浮物的去除率也较好。对比例1中在制备微生物絮凝时,未使用冠醚和丙烯酸乙酯的共聚物对微生物进行包覆,造成重金属离子脱除率降低;对比例2中,仅仅使用经发酵反应后的微生物絮凝剂,未做包覆处理,且不添加高分子絮凝剂协同作用,造成絮凝处理后的污水中重金属离子的脱除率比实施例1-3要低。因此说明,本发明制备的污水处理絮凝剂可高效脱除污水中的重金属离子、悬浮物、cod。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征:

1.一种包埋微生物的污水处理絮凝剂,其特征在于;所述污水处理絮凝剂主要包括以下组分,按重量份数计,微生物絮凝剂65-75份和高分子絮凝剂25-35份;

所述微生物絮凝剂主要由红曲霉、地衣芽孢杆菌经发酵反应制得;

所述高分子絮凝剂主要由以下原料组成,按重量份数计,四氧化三铁35-45份、端羟基聚己内酯60-70份、聚合氯化铝8-15份。

2.根据权利要求1所述的一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种,经发酵,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入油酸钠,搅拌,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

3.根据权利要求2所述的一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为37-45℃下,发酵,离心,分离得到液相,向液相中加入乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置1-2h,氮封保护,加入18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至50-55℃,反应,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比3%~5%含量的油酸钠,搅拌,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,搅拌,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

4.根据权利要求3所述的一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)制备微生物絮凝剂:取红曲霉、地衣芽孢杆菌菌种置于发酵培养液中,温度为37-45℃下,发酵40-60h,离心8-10min,分离得到液相,向液相中加入2倍体积的乙醇溶液,搅拌,过滤得到固相,洗涤,干燥,得到微生物发酵混合物;

将微生物发酵混合物浸入盐酸多巴胺溶液中,搅拌,静置1-2h,氮封保护,加入质量比为3:2的18-冠-6和丙烯酸乙酯、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯,升温至50-55℃,反应10-12h,乙醇溶液洗涤,干燥,得到微生物絮凝剂;

(2)制备高分子絮凝剂:将四氧化三铁颗粒分散于水中,氮封保护,加入水溶液总质量比3%~5%含量的油酸钠,搅拌30-40min,搅拌速度800-1000r/min,将反应液沉淀、过滤,固相洗涤、干燥,得到改性的四氧化三铁颗粒;将端羟基聚已内酯、改性的四氧化三铁颗粒,聚合氯化铝混合,加入乙醇溶剂中,搅拌,静置8-10h,蒸馏去除溶剂,得到高分子絮凝剂;

(3)制备复合型污水处理絮凝剂:将步骤(1)制得的微生物絮凝剂与步骤(2)制得的高分子絮凝剂混合,溶于水中,再搅拌30-40min,静置,离心得到固相,干燥,得到复合型污水处理絮凝剂。

5.根据权利要求4所述的一种包埋微生物的污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的发酵培养液主要包括以下组分:葡萄糖8.55g/l、酵母粉1.53g/l、氯化钠5.05g/l、mgso4·7h2o1.07g/l、磷酸二氢钾15.83g/l。

技术总结
本发明公开了一种包埋微生物的污水处理絮凝剂及其制备方法。该污水处理絮凝剂是由重量份为65‑75份的微生物絮凝剂和重量份为25‑35份的高分子絮凝剂组成的复合型絮凝剂;微生物絮凝剂主要由红曲霉、地衣芽孢杆菌两种混合菌经发酵反应后,再用冠醚和丙烯酸乙酯的共聚物对微生物进行包覆;高分子絮凝剂利用四氧化三铁、端羟基聚己内酯份、聚合氯化铝经过反应制得;本发明制备的污水处理絮凝剂可高效去除污水中的磷、悬浮物、重金属离子、COD等绝大多数污染物;该包埋微生物的污水处理絮凝剂可广泛用于工业企业、城市生活污水的处理。

技术开发人、权利持有人:詹永健

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