專利名稱：一種新型除錳生物活性濾料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型除錳生物活性濾料的制備方法，本發(fā)明可用于制備一種水處
理領(lǐng)域中生物除錳濾池的新型填充濾料。
背景技術(shù)：
1996年，張杰等人(張杰、楊宏等.生物固錳除錳技術(shù)的確立.給水排水.1996， vol. 22， No. 11)提出了比較完整的"生物固錳除錳"理論，通過不斷的努力，證明了在pH中 性域條件下錳的氧化是生物氧化。并且在工程中進(jìn)行了應(yīng)用性試驗和生產(chǎn)性實踐，從1996 年至今累計工程應(yīng)用已達(dá)50萬噸/日的規(guī)模，解決了地下水除錳的問題。生物除鐵除錳方 法不需要投加任何藥劑，投資及運(yùn)行費(fèi)用較低，是目前最經(jīng)濟(jì)、高效的除鐵除錳方法，已成 為當(dāng)前除鐵除錳技術(shù)研究的主流。 在生物除錳濾池中，錳離子的去除途徑主要是錳氧化細(xì)菌的氧化和氧化產(chǎn)物的吸 附兩種。生物除錳濾池所裝填的傳統(tǒng)濾料多為石英砂或錳砂，其優(yōu)點在于其所形成的濾層 整體截污能力強(qiáng)。傳統(tǒng)濾料最初并未帶有細(xì)菌，在濾池的長期運(yùn)行過程中，具有錳氧化能力 的細(xì)菌在濾料表面會從無到有逐漸形成由細(xì)菌組成的"生物膜"，另外，微生物絮體對錳離 子的去除作用也很強(qiáng)大。由于錳氧化產(chǎn)物為不溶于水的固體物且這些固體物具有很強(qiáng)的吸 附錳離子的能力，這樣隨著新的氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生，傳統(tǒng)濾料濾層吸附錳離子的能力也隨之 增強(qiáng)。傳統(tǒng)濾料濾層中的過剩錳氧化產(chǎn)物可以通過反沖洗很容易的排出濾池，使濾池保持 較高的負(fù)荷。
但是，傳統(tǒng)濾料所填充的生物除錳濾池的缺點也很明顯傳統(tǒng)濾料最初并未帶"生 物膜"細(xì)菌，生物濾池需要很長的培養(yǎng)周期；耐毒性和環(huán)境適應(yīng)能力弱，容易因操作失誤或 原水水質(zhì)惡化使生物濾池的除錳能力喪失，并且難以恢復(fù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服生物除錳濾池中傳統(tǒng)濾料培養(yǎng)周期長，耐毒性、環(huán)境適 應(yīng)能力弱的難題，在保持傳統(tǒng)濾料優(yōu)點的前提下，將傳統(tǒng)濾料表面局部粘附細(xì)菌包埋體，制 備一種初期就具有豐富細(xì)菌的新型錳生物活性濾料。 本發(fā)明制備的新型除錳生物活性濾料是以石英砂或錳砂為主體，并在石英砂或錳 砂表面局部粘附包含有錳氧化細(xì)菌的聚乙烯醇包埋體。由于聚乙烯醇不利于細(xì)菌在其表面 附著生長，所以本發(fā)明采用的是在石英砂或錳砂表面局部粘附聚乙烯醇包埋體，而非將石 英砂或錳砂表面全部粘附聚乙烯醇包埋體，這樣就使本發(fā)明制備的新型除錳生物活性濾料 既保持了傳統(tǒng)濾料截污能力強(qiáng)、有利于細(xì)菌附著生長、充分利用錳氧化產(chǎn)物的吸附作用、過 剩錳氧化產(chǎn)物容易排出等優(yōu)點，又能利用聚乙烯醇包埋細(xì)菌，粘附于濾料表面，為人工生物 濾層建立提供大量細(xì)菌種源。 本發(fā)明的新型除錳生物活性濾料的制備方法，包括以下步驟
1)篩選粒徑為l毫米-3毫米的石英砂或錳砂，并用清水沖洗干凈，烘干，備用；
2)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)培養(yǎng)、馴化錳氧化細(xì)菌，離心濃縮細(xì)菌，使其數(shù)量達(dá)到108 109個 /ml即富集細(xì)菌，將其作為包埋固定的菌源；
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3)聚乙烯醇與水在85-95 t:下水浴加熱，制備質(zhì)量濃度為7% _10%的聚乙烯醇水 溶液，然后空氣中冷卻至室溫，備用； 4)將步驟(2)中的菌源與步驟(3)中的聚乙烯醇水溶液按體積比1 : 2-10混合；
5)將經(jīng)步驟(4)處理的混合液按混合液與步驟(1)中石英砂或錳砂體積比 1 : 2-10噴灑到步驟(1)中石英砂或錳砂的局部表面； 6)將經(jīng)步驟(5)處理的石英砂或錳砂加入到飽和硼酸溶液中浸泡反應(yīng)15-24小 時，以使石英砂或錳砂表面的聚乙烯醇與硼酸交聯(lián)固定； 7)將經(jīng)步驟(6)處理的石英砂或錳砂在ra為1 2，溫度35 40°C的溫和條件 下，直接加入到濃度為0. 5%的戊二醛水溶液中浸泡反應(yīng)10 20分鐘，然后將石英砂或錳 砂取出，用清水沖洗，即成為新型除錳生物活性濾料。 本發(fā)明的優(yōu)點1、新型除錳生物活性濾料繼承了傳統(tǒng)濾料的優(yōu)點，又能使生物除 錳濾池的培養(yǎng)周期縮短，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；2、新型除錳生物活性濾料的制備過程條件溫和， 不會損害所包埋細(xì)菌3、新型除錳生物活性濾料在生物除錳濾池內(nèi)不會發(fā)生粘連溶脹，可使 濾池保持較高負(fù)荷；4、方法簡單，成本低。
具體實施方式
實施例1 : 1)篩選粒徑為1. 25毫米的石英砂，體積為4800ml，并用清水沖洗干凈，烘干，備 用； 2)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)培養(yǎng)、馴化錳氧化細(xì)菌，離心濃縮細(xì)菌，使其數(shù)量達(dá)到108 109個 /ml，共160ml，即富集細(xì)菌，將其作為包埋固定的菌源； 3)聚乙烯醇與水在85-95t:下水浴加熱，制備質(zhì)量濃度為10%的聚乙烯醇水溶液 320ml，然后空氣中冷卻至室溫，備用； 4)將步驟(2)中的菌源與步驟(3)中的聚乙烯醇水溶液按體積比(1 : 2)混合， 共480ml ; 5)將經(jīng)步驟(4)處理的混合液按混合液與步驟(1)中石英砂體積比(1 : 10)噴 灑到步驟(1)中4800ml石英砂的局部表面； 6)將經(jīng)步驟(5)處理的石英砂加入到飽和硼酸溶液中浸泡反應(yīng)15小時，以使石英 砂表面的聚乙烯醇與硼酸交聯(lián)固定； 7)將經(jīng)步驟(6)處理的石英砂在ra為l，溫度35"的溫和條件下，直接加入到濃 度為0. 5%的戊二醛水溶液中浸泡反應(yīng)10分鐘，然后將石英砂取出，用清水沖洗，即成為新 型除錳生物活性濾料。 在北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點實驗室中，根據(jù)實施例1制備的新型 除錳生物活性濾料裝填到生物濾池中，在生物濾池中處理模擬含錳的地下水，所配原水含 Mn2+ :1. 5 2. Omg/l，濾速為5m/h， pH值6. 7 7. 2，濁度3 8NTU，溫度18 22°C。通 過實驗運(yùn)行結(jié)果表明，裝填初期出水錳在0. 8mg/L左右，說明利用本發(fā)明制備的新型除錳 生物活性濾料裝填初期既具有良好的生物活性。
實施例2 : 1)篩選粒徑為2. 0毫米的錳砂，體積為6600ml，并用清水沖洗干凈，烘干，備用；
2)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)培養(yǎng)、馴化錳氧化細(xì)菌，離心濃縮細(xì)菌，使其數(shù)量達(dá)到108 109個 /ml，共300ml，即富集細(xì)菌，將其作為包埋固定的菌源； 3)聚乙烯醇與水在85-95t:下水浴加熱，制備質(zhì)量濃度為7%的聚乙烯醇水溶液 3000ml，然后空氣中冷卻至室溫，備用； 4)將步驟(2)中的菌源與步驟(3)中的聚乙烯醇水溶液按體積比(1 : 10)混合， 共3300ml ; 5)將經(jīng)步驟(4)處理的混合液按混合液與步驟(1)中錳砂體積比(1 : 2)噴灑到 步驟(1)中6600ml錳砂的局部表面； 6)將經(jīng)步驟(5)處理的錳砂加入到飽和硼酸溶液中浸泡反應(yīng)24小時，以使錳砂表 面的聚乙烯醇與硼酸交聯(lián)固定； 7)將經(jīng)步驟(6)處理的錳砂在ra為2，溫度40°C的溫和條件下，直接加入到濃度 為0. 5%的戊二醛水溶液中浸泡反應(yīng)20分鐘，然后將錳砂取出，用清水沖洗，即成為新型除 錳生物活性濾料。 運(yùn)行實例2 :在北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點實驗室中，根據(jù)實施例2制 備的新型除錳生物活性濾料裝填到生物濾池中，在生物濾池中處理模擬含錳的地下水，所 配原水含Mn2+ :2. 0 3. Omg/1，濾速為5m/h， pH值6. 7 7. 2，濁度3 8NTU，溫度18 22°C。通過實驗運(yùn)行結(jié)果表明，裝填初期出水錳在O. 2mg/L左右，說明利用本發(fā)明制備的新 型除錳生物活性濾料裝填初期既具有良好的生物活性。
權(quán)利要求
一種新型除錳生物活性濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)篩選粒徑為1毫米-3毫米的石英砂或錳砂，并用清水沖洗干凈，烘干，備用；2)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)培養(yǎng)、馴化錳氧化細(xì)菌，離心濃縮細(xì)菌，使其數(shù)量達(dá)到108～109個/ml即富集細(xì)菌，將其作為包埋固定的菌源；3)聚乙烯醇與水在85-95℃下水浴加熱，制備質(zhì)量濃度為7％-10％的聚乙烯醇水溶液，然后空氣中冷卻至室溫，備用；4)將步驟(2)中的菌源與步驟(3)中的聚乙烯醇水溶液按體積比1∶2-10混合；5)將經(jīng)步驟(4)處理的混合液按混合液與步驟(1)中石英砂或錳砂體積比1∶2-10噴灑到步驟(1)中石英砂或錳砂的局部表面；6)將經(jīng)步驟(5)處理的石英砂或錳砂加入到飽和硼酸溶液中浸泡反應(yīng)15-24小時，以使石英砂或錳砂表面的聚乙烯醇與硼酸交聯(lián)固定；7)將經(jīng)步驟(6)處理的石英砂或錳砂在PH為1～2，溫度35～40℃的溫和條件下，直接加入到濃度為0.5％的戊二醛水溶液中浸泡反應(yīng)10～20分鐘，然后將石英砂或錳砂取出，用清水沖洗，即成為新型除錳生物活性濾料。
全文摘要
本發(fā)明公開了新型除錳生物活性濾料的制備方法，是以石英砂或錳砂為主體，并在石英砂或錳砂表面局部粘附包含有錳氧化細(xì)菌的聚乙烯醇包埋體。本發(fā)明制備的新型除錳生物活性濾料既保持了傳統(tǒng)濾料截污能力強(qiáng)、有利于細(xì)菌附著生長、充分利用錳氧化產(chǎn)物的吸附作用、過剩錳氧化產(chǎn)物容易排出等優(yōu)點，又能利用聚乙烯醇包埋細(xì)菌，粘附于濾料表面，為人工生物濾層建立提供大量細(xì)菌種源。
文檔編號C02F3/10GK101774680SQ20101003445
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者劉雪嬌, 唐美麗, 孫文勇, 宋立新, 張 杰, 張長利, 曹自倫, 楊宏, 甘文娟, 董聰聰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)