申请日2015.01.21
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号C02F3/34
摘要
本发明公开了一种复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法，以复合型光催化生物吸附剂为吸附剂，将复合型光催化生物吸附剂按20g/L～80g/L湿重的用量加入到垃圾渗滤液中，进行光照振荡吸附降解，反应完成后固液分离，调节滤液至中性，完成对垃圾渗滤液的处理。本发明利用复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法不仅处理工艺和吸附设备简单，操作方便，成本极低，而且吸附容量大、吸附效率高、清洁无污染，对垃圾渗滤液有很好的处理效果，能有效地降低垃圾渗滤液处理运行成本，是一种可以广泛采用、能够有效处理垃圾渗滤液的处理方法。
权利要求书
1.一种复合型光催化生物吸附剂处理垃圾 渗滤液的方法，其特征在于，以复合型光催化 生物吸附剂为吸附剂，将复合型光催化生物吸附剂按20g/L～80g/L湿重的用量加入到垃圾渗 滤液中，光照下进行振荡吸附降解，反应完成后固液分离，调节滤液至中性，完成对垃圾渗 滤液的处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合型光催化生物吸附剂是以白腐真 菌为载体，氮修饰TiO2纳米粒子和海藻酸钙包埋在白腐真菌菌丝缠绕的菌球内部。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合型光催化生物吸附剂采用以下制 备方法制备得到：
(1)将氮修饰TiO2纳米粒子、海藻酸钠与白腐真菌孢子悬液进行混合得到混合溶液;
(2)将步骤(1)中制备得到的混合溶液按照体积比为1∶2～4，逐滴滴加到CaCl2溶液 中，于20℃～30℃下静置硬化1～3h后过滤，得到氮修饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球;
(3)将上述氮修饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球进行固定化培养，得到复合型光催化生 物吸附剂。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合型光催化生物吸附剂中所述氮修 饰TiO2纳米粒子和所述海藻酸钙的质量比为1∶3～5。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述白腐真菌孢子悬浮液的孢子浓度为2.0 ×105个/mL～1.0×106个/mL;所述CaCl2溶液的质量分数为2%～4%。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定化培养的具体过程包括以下步骤：
将氮修饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球添加到Kirk培养基中，在35℃～39℃，转速 120rpm～130rpm条件下恒温振荡培养72h～96h，得到复合型光催化生物吸附剂;所述氮修 饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球的添加量为10g/L～40g/L。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述垃圾渗滤液的pH值为3～ 8.5。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述垃圾渗滤液的初始COD 浓度为100mg/L～600mg/L。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述振荡吸附降解的条件是： 转速为150rpm～160rpm，温度为25℃～45℃，时间为72h～96h。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述光照强度10Lux～20 Lux。
说明书
复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法
技术领域
本发明属于废水的生物吸附处理领域，涉及一种垃圾渗滤液的处理方法;尤其涉及一种 采用复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
我国对填埋场渗滤液研究开始于二十世纪九十年度初，到目前仍缺乏对垃圾渗滤液水质 及其变化规律、渗滤液处理技术的系统深入研究。垃圾渗滤液具有COD和氨氮浓度高，色度 大，难生化降解物质含量多，有毒性，水质水量变化幅度大等特点，是目前国际上公认的污 水处理技术难题。所以，加强这方面的研究工作，研究适合于我国垃圾渗滤液水质特点的处 理技术是当务之急，这对于推进我国的垃圾无害化处理、消除固体废物污染具有重要意义。
近年来我国的垃圾渗滤液处理主要是渗滤液的预处理、主体工艺及深度处理技术，包括 普通的物化预处理和常见的生化主体工艺以及近年来发展迅速的高级氧化技术、膜分离等深 度处理工艺。光化学催化法能够有效地降解难降解的有机化合物，提高垃圾渗滤液的可生化 性，生物吸附法由于成本低而受到人们的青睐，因此采用光化学催化法和生物吸附法结合成 为垃圾渗滤液一种可行的方法，研究复合型光催化生物吸附剂，通过结合两种材料的优点达 到处理垃圾渗滤液的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种处理工艺和吸附设备简 单、操作方便、吸附容量大、吸附效率高、生产成本极低且方便分离回收的利用复合型光催 化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法，该方法对垃圾渗滤液有很好的处理效果，能有效地降 低垃圾渗滤液处理运行成本，是一种可以广泛采用、能够有效处理垃圾渗滤液的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种复合型光催化生物吸附剂处 理垃圾渗滤液的方法，以复合型光催化生物吸附剂为吸附剂，将复合型光催化生物吸附剂按 20g/L～80g/L湿重(在悬浮溶液中经过滤后称得的重量)的用量加入到垃圾渗滤液中，光照 下进行振荡吸附降解，反应完成后固液分离，调节滤液至中性，完成对垃圾渗滤液的处理。
进一步的，前述复合型光催化生物吸附剂是以白腐真菌为载体，氮修饰TiO2纳米粒子和 海藻酸钙包埋在白腐真菌菌丝缠绕的菌球内部。复合型光催化生物吸附剂是以白腐真菌活菌 菌丝为载体，菌丝缠绕成菌球，菌球内部包埋有氮修饰TiO2纳米粒子和海藻酸钙，海藻酸钙 作为固定化介质将菌丝和氮修饰TiO2纳米粒子紧密连接在一起。
进一步的，前述复合型光催化生物吸附剂采用以下制备方法制备得到：
(1)将氮修饰TiO2纳米粒子、海藻酸钠与白腐真菌孢子悬液进行混合得到混合溶液;
(2)将步骤(1)中制备得到的混合溶液按照体积比为1∶2～4，逐滴滴加到CaCl2溶液 中，于20℃～30℃下静置硬化1～3h后过滤，得到氮修饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球;
(3)将上述氮修饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球进行固定化培养，得到复合型光催化生 物吸附剂。
进一步的，前述复合型光催化生物吸附剂中所述氮修饰TiO2纳米粒子和海藻酸钙的质量 比为1∶3～5。
进一步的，前述白腐真菌孢子悬浮液的孢子浓度为2.0×105个/mL～1.0×106个/mL;所 述CaCl2溶液的质量分数为2%～4%。
进一步的，前述固定化培养的具体过程包括以下步骤：
将氮修饰TiO2-海藻酸钙-白腐真菌微球添加到Kirk培养基中，在35℃～39℃，转速 120rpm～130rpm条件下恒温振荡培养72h～96h，得到复合型光催化生物吸附剂;氮修饰TiO2- 海藻酸钙-白腐真菌微球的添加量为10g/L～40g/L。
进一步的，前述垃圾渗滤液的pH值为3～8.5。更优选的，前述垃圾渗滤液的pH值为 5.5～6.5。
进一步的，前述垃圾渗滤液的初始COD浓度为100mg/L～600mg/L。
进一步的，前述振荡吸附降解的条件是：转速为150rpm～160rpm，温度为25℃～45℃， 时间为72h～96h。更优选的，温度为35℃～39℃。
进一步的，前述光照强度为10Lux～20Lux。
本发明复合型光催化生物吸附剂的制备方法中，氮修饰TiO2纳米粒子和海藻酸钠混合液 的配制方法包括以下步骤：
将氮修饰TiO2纳米粒子加入到浓度为30g/L～50g/L的海藻酸钠溶液中，氮修饰TiO2纳 米粒子添加量为0.01g/mL～0.02g/mL，然后在105℃～121℃条件下灭菌20min～30min，最 后在无菌的条件下冷却60min～120min，制得无菌氮修饰TiO2纳米粒子和海藻酸钠混合液。
本发明利用复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法中，光照振荡吸附降解的光 源为20W～40W的白炽灯;同时在太阳光照射下也能够进行，因为氮修饰将TiO2的光活性 区从紫外光区扩大到可见光区，所以只要在有可见光照射下都可以顺利进行。
本发明的创新点在于：
本发明采用复合型光催化生物吸附剂对垃圾渗滤液进行处理，复合型光催化生物吸附剂 中纳米TiO2是一种典型的光化学催化剂，能够在紫外光条件下催化降解有机物，但实际应用 中往往都是可见光，因此本申请通过氮掺杂改性将纳米TiO2光活性扩大到可见光区。同时， 纳米TiO2在使用过程中易流失、回收困难，本发明将纳米TiO2负载在海藻酸钙上，海藻酸钙 的比表面积一般都比较大，能较好的与纳米TiO2结合，提高其光催化性能。白腐真菌能有效 地从水溶液中富集和吸附有机污染物及重金属离子，是一种公认的高效生物吸附剂，并被广 泛的加以研究。微生物固定化技术使得白腐真菌具有更强的降解有毒化合物的能力，还可以 有效改善微生物的机械性能，使其具备更好的机械强度和重复利用性，能够使微生物通过生 长繁殖保持高浓度，从而提高处理效率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的复合型光催化生物吸附剂，通过将氮修饰TiO2负载在白腐真菌活菌菌丝 上，结合了光化学催化剂纳米TiO2和生物材料白腐真菌的优点;大大简化了复合型光催化生 物吸附剂的制备工艺，在白腐真菌菌丝的生长过程中即可完成固定化过程，固定化培养后的 产品可直接用于垃圾渗滤液的处理;并解决了纳米TiO2在使用过程中易流失、回收困难的问 题。通过氮修饰将纳米TiO2的光活性区扩大到可见光区，有利于将复合型光催化生物吸附剂 推广到实际应用中。固定化培养使得微生物具有更强地降解有毒化合物的能力，还可以有效 改善微生物的机械性能，从而提高处理效率。
(2)本发明的复合型光催化生物吸附剂为集物理、化学和生物吸附降解作用于一体的复 合型吸附剂，其中，具体是以白腐真菌活菌菌丝作为生物吸附降解成分，而氮修饰TiO2纳米 粒子则被包埋在菌丝体内部以进一步富集降解污染物，海藻酸钙则作为固定化介质将白腐真 菌活菌菌丝和氮修饰TiO2纳米粒子密切结合以增强整个吸附剂的机械强度和稳定性。
(3)本发明提供了一种利用复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法，由于垃圾 渗滤液废水中包含有可溶性高分子有机物、不溶的高分子有机物、高分子氨氮化合物、 异源性物质、重金属以及无机化合物，其组成成分复杂，是一种很难处理的废水。为了有 效处理垃圾渗滤液，本发明提高了复合吸附剂中氮修饰TiO2纳米粒子和海藻酸钙的质量比， 使得复合型光催化生物吸附剂对垃圾渗滤液废水中的总有机碳和氨氮均具有良好的吸附降解 效果。通过提高复合吸附剂中海藻酸钙的含量，有利于增强整个吸附剂的机械强度和稳定性; 更重要的是有利于增强对复合型光催化生物吸附剂中白腐真菌的保护作用，以更好的应对实 际复杂的垃圾渗滤液水样中有毒有害物质对白腐真菌生理活性的影响。
(4)本发明提供了一种利用复合型光催化生物吸附剂处理垃圾渗滤液的方法，不仅处理 工艺和吸附设备简单，操作方便，成本极低，而且吸附容量大、吸附效率高、清洁无污染， 对垃圾渗滤液有很好的处理效果，能有效地降低垃圾渗滤液处理运行成本，是一种可以广泛 采用、能够有效处理垃圾渗滤液的方法。
