申请日2016.11.10
公开(公告)日2017.02.15
IPC分类号C02F3/12; C02F11/00
摘要
本发明公开了一种促进活性污泥颗粒化的方法，将改性纳米球投加到活性污泥系统中构成;改性纳米球由表面活性剂、NaOH、水溶液、正硅酸乙酯和异硅源组成;按照摩尔比表面活性剂：NaOH：水溶液：正硅酸乙酯：异硅源=1：2.5：9500：7.4～7.8：0.2～0.6;改性纳米球的制备方法包括：将表面活性剂、NaOH、水溶液、正硅酸乙酯、异硅源按照摩尔比于60～80℃条件下混合搅拌12～48h;再于80～120℃下水热处理24～48h，将悬浊液抽滤、洗涤后80～120℃下干燥过夜，制得改性纳米球。本发明可加快颗粒化的进程，促进颗粒污泥不断成长;结构也会变得更加紧实，使微生物系统的传质过程更加稳定。
权利要求书
1.一种改性纳米球，其特征在于，所述改性纳米球由表面活性剂：NaOH：水溶液：正硅酸乙酯和异硅源组成;
按照摩尔比表面活性剂：NaOH：水溶液：正硅酸乙酯：异硅源=1：2.5：9500：7.4～7.8：0.2～0.6;
所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基胺三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种;
所述异硅源为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-[3-(2-氨基乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的改性纳米球，其特征在于，所述改性纳米球直径为20～100nm、氨基改性的纳米硅球。
3.一种如权利要求1所述改性纳米球的制备方法，其特征在于，所述改性纳米球的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将表面活性剂、NaOH、水溶液、正硅酸乙酯、异硅源按照摩尔比于60～80℃条件下混合搅拌12～48h;
步骤二，再于80～120℃下水热处理24～48h，将悬浊液抽滤、洗涤后80～120℃下干燥过夜，制得改性纳米球。
4.一种应用权利要求1～2任意一项所述改性纳米球的间歇流活性污泥系统。
5.一种应用权利要求1～2任意一项所述改性纳米球的连续流活性污泥系统。
说明书
一种促进活性污泥颗粒化的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种促进活性污泥颗粒化的方法。
背景技术
颗粒污泥法具有沉降性能良好、结构密实、生物量浓度高、抗冲击能力强、可抵抗有毒有害物质等特性，是活性污泥法工艺的核心技术。污泥颗粒化不仅有助于微生物反应，有助于微生物积累，同时也是生物反应器高效运行的主要基础条件。好氧工艺是处理城市污水的主流工艺。然而，好氧颗粒污泥成核条件苛刻、生长周期较长，限制了好氧颗粒污泥在实际废水处理工程中的应用。晶核假说是目前较为主流的颗粒污泥成核原理。好氧污泥颗粒污泥的形成过程可以看成污泥胶团结晶的过程，在晶核的基础上，颗粒污泥不断的成长，直到最后形成成熟、稳定的颗粒污泥。而传统的晶核来源于接种污泥或者在污泥的生长发育过程中产生的无机盐、有机物等胞外聚合物。故越来越多的研究者将各种具有优良性能的材料当作晶核投加到污泥中。李冬、高阳等(中国环境科学，2016，36：25～28)发现在颗粒形成初期投加颗粒活性炭作为初始晶核，可以节省小颗粒形成的时间。国家发明专利(CN103708688 A)公开了一种水晶微粉促进好氧污泥颗粒化的方法。微晶粉的主要成分是微米级二氧化硅，然而二氧化硅是疏水材料，且对生物的亲和性较弱，有必要对其进行改性，促使形成具有坚实三维立体结构的好氧颗粒污泥。
综上所述，现有的水晶微粉促进好氧污泥颗粒化的方法存在对生物的亲和性较弱，在一定程度上限制了微生物细胞在其上的粘附，也不利于形成坚实的颗粒污泥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种促进活性污泥颗粒化的方法，旨在解决现有的水晶微粉促进好氧污泥颗粒化的方法存在对生物的亲和性较弱的问题。
本发明是这样实现的，一种改性纳米球，所述改性纳米球按照摩尔比包括：表面活性剂：NaOH：水溶液：正硅酸乙酯：异硅源=1：2.5：9500：7.4～7.8：0.2～0.6;
所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基胺三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种;
所述异硅源为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-[3-(2-氨基乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷中的一种或几种。
进一步，所述改性纳米球直径为20～100nm、氨基改性的纳米硅球。
本发明的另一目的在于提供一种所述改性纳米球的制备方法，所述改性纳米球的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将表面活性剂、NaOH、水溶液、正硅酸乙酯、异硅源按照1：2.5：9500：7.4～7.8：0.2～0.6的摩尔比于60～80℃条件下混合搅拌12～48h;
步骤二，再于80～120℃下水热处理24～48h，将悬浊液抽滤、洗涤后80～120℃下干燥过夜，制得改性纳米球。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述改性纳米球的间歇流活性污泥系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述改性纳米球的连续流活性污泥系统。
本发明提供的促进活性污泥颗粒化的方法，改性纳米硅球为直径为20～100nm、氨基改性的纳米硅球。好氧污泥颗粒污泥的形成过程可看成结晶的过程，以大比表面积的纳米硅球作为颗粒污泥附着的“核”，可加快颗粒化的进程，促进颗粒污泥不断成长，直到最后形成成熟、稳定的颗粒污泥。好氧颗粒污泥表面一般带有电负性，这种带电特性可以用Zeta点位来表示，Zeta电位越高，粒子间的静电斥力就越大。在一般情况下，微生物胶团是带负电荷的，能够与水溶液中的阳离子产生电中和反应，由此微生物胶团不断变大，同时结构也会变得更加紧凑。而胺改性材料给颗粒污泥胶团提供了更多的正电荷位点，与微生物细菌自身所带的负电荷相匹配，使改性材料与微生物菌胶团结合的更加紧密，从而促进颗粒化的进程。纳米硅球在水中有良好的分散性，微生物胶团聚集在纳米硅球上，可以使微生物系统的传质过程更加稳定。在生物系统中，微生物在适宜的条件下，相互聚集后形成共生体颗粒，活性和传质条件直接影响着颗粒的稳定性。
