申请日2018.09.10
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C12N11/14; C02F3/34
摘要
一种赤铁矿耦合生物炭，将赤铁矿颗粒通过机械混合或粘合剂混合来耦合生物炭，制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行接种挂膜或自然挂膜，得到赤铁矿耦合生物炭。本发明还公开了制备赤铁矿耦合生物炭的方法。本发明的赤铁矿耦合生物炭可以用作渗滤液有机物生化处理的反应介质，提高渗滤液有机物的去除效率。
权利要求书
1.一种赤铁矿耦合生物炭，将赤铁矿颗粒通过机械混合或粘合剂混合来耦合生物炭，制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行接种挂膜或自然挂膜，得到赤铁矿耦合生物炭。
2.制备权利要求1所述赤铁矿耦合生物炭的方法：
将赤铁矿颗粒通过机械混合或粘合剂混合来耦合生物炭，制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行接种挂膜或自然挂膜，得到的固相颗粒即为赤铁矿耦合生物炭。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，赤铁矿颗粒的粒径为2-4mm。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，耦合前生物炭是以秸秆为原料，400-600℃厌氧加热，得到的生物炭筛分出粒径为0.25-0.5mm的生物炭。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述粘合剂的原料质量份配比为水:玉米淀粉:硫酸亚铁:30%双氧水:10%氢氧化钠:硼砂:98%硫酸:脲醛树脂=200:90-110:1-3:3-5:60-70:1-3:90-110:11-13。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，异化Fe(III)还原混合菌液采用Sphingomonaspaucimobilis、Genera Lactococcus、Genera Azospirillum、Geobacillusstearothermophilus、Pseudomonas spp.、Aquabacterium strains和Hydrogenophaga，按浓度比5-7:10-12:4-6:4-6:6-8:9-11:10-12进行混合，混合菌液在培养基中厌氧培养。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，接种挂膜步骤是：
1)将耦合材料浸泡于含有混合菌液的培养基中并持续通入氮气;
2)固液分离，所得固相为赤铁矿耦合生物炭。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，自然挂膜是将耦合材料浸泡于含混合菌液的培养基中，将固液混合体系作为赤铁矿耦合生物炭。
9.权利要求1所述的铁矿耦合生物炭作为渗滤液有机物生化处理反应介质的应用。
说明书
一种赤铁矿耦合生物炭及在去除渗滤液有机物中的应用
技术领域
本发明涉及一种用于处理垃圾渗滤液的赤铁矿耦合生物炭。
本发明还涉及上述赤铁矿耦合生物炭的制备方法。
本发明还涉及上述赤铁矿耦合生物炭作为生物反应介质在处理渗滤液有机物的应用。
技术背景
在过去的十年中，伴随着世界各地许多国家持续的工业和商业的发展，生活垃圾和工业固体废弃物的产量一直在快速增加。我国城市生活垃圾年产量已达2.0亿吨，并以每年8%-10%的速度增长，城市生活垃圾的处理直接危及到可持续发展，已成为目前我国城市环境卫生所面临的最紧迫问题之一。对城市固体废弃物的各种备选处置技术(如填埋、焚烧、堆肥等)的比较研究表明，卫生填埋方法在投资成本和周期方面是较为经济的。同时，卫生填埋技术能够最大限度地减少对环境的污染，使垃圾在特定的条件下分解，直到其最终转化为相对稳定的物质。因此，卫生填埋是处理大量生活垃圾和工业固体废弃物的首选方法，这已成为世界性的趋势。
垃圾渗滤液是雨水通过渗透作用与固废混合后产生的，是微生物生化过程产生的水量和固废本身固有水量的总和。垃圾渗滤液的水质相当复杂，一般含有高浓度有机物(包括可降解成分和难降解成分)，此外氨氮、重金属、无机盐都是渗滤液的重要成分。垃圾渗滤液不仅污染土壤及地表水源，还会对地下水造成污染。对于垃圾渗滤液有机物的去除已有相关处理技术(COD浓度范围为2000-62000mg/L、BOD浓度范围为60-45000mg/L)，一般多采用生化法、高级氧化法处理，但是由于渗滤液有机物可生化差，导致处理效果并不是太很理想，而高级氧化法处理成本相对较高。
近年来，利用异化Fe(III)还原过程进行厌氧环境中有机污染物的降解，在生物修复领域具有一定的应用前景。就垃圾渗滤液中有机物污染物而言，异化Fe(III)还原菌能够利用有机污染物作为电子供体，Fe(III)作为电子受体，Fe(III)生物还原的同时伴随着有机物的矿化。赤铁矿作为地球上分布广泛的Fe(III)铁氧化物之一，科学界已有赤铁矿生物还原降解水体有机污染物的相关研究，而这一反应过程通常反应条件较为苛刻、或受限于赤铁矿的热力学稳定性高和可生物利用性差等问题，导致有机物氧化速率整体较慢。
赤铁矿生物还原过程去除垃圾渗滤液中的有机物，该过程可以通过人工配位体或电子穿梭体进行强化，而生物炭这种富含醌基成分的物质，可以有效促进有机化合物的还原性降解。目前生物炭中已经检测出大量的醌基与酚羟基官能团成分。这种独特的结构特征可使生物炭在氧化还原反应的过程中能充当电子穿梭体，加速Fe(III)还原菌与赤铁矿之间的电子传递速率，进而促进有机物厌氧氧化效果的作用，达到快速去除水体有机污染物的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处理垃圾渗滤液 的赤铁矿耦合生物炭。
本发明的又一目的在于提供一种制备上述赤铁矿耦合生物炭的方法。
为实现上述目的，本发明提供的赤铁矿耦合生物炭，是将赤铁矿颗粒通过机械混合或粘合剂混合来耦合生物炭，制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行接种挂膜或自然挂膜，得到的固相颗粒即为赤铁矿耦合生物炭。
本发明提供的制备上述赤铁矿耦合生物炭的方法：
将赤铁矿颗粒通过机械混合或粘合剂混合来耦合生物炭，制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行接种挂膜或自然挂膜，得到的固相颗粒即为赤铁矿耦合生物炭。
所述的方法中，赤铁矿颗粒的粒径为2-4mm。
所述的方法中，耦合前生物炭是以秸秆为原料，400-600℃厌氧加热，得到的生物炭筛分出粒径为0.25-0.5mm的生物炭。
所述的方法中，所述粘合剂的原料质量份配比为：
水:玉米淀粉:硫酸亚铁:30%双氧水:10%氢氧化钠:硼砂:98%硫酸:脲醛树脂=200:90-110:1-3:3-5:60-70:1-3:90-110:11-13。
所述的方法中，异化Fe(III)还原混合菌液采用Sphingomonas paucimobilis、Genera Lactococcus、Genera Azospirillum、Geobacillus stearothermophilus、Pseudomonas spp.、Aquabacterium strains和Hydrogenophaga，按浓度比5-7:10-12:4-6:4-6:6-8:9-11:10-12进行混合，混合菌液在培养基中厌氧培养。
所述的方法中，接种挂膜步骤是：
1)将耦合材料浸泡于含有混合菌液的培养基中并持续通入氮气;
2)固液分离，所得固相为赤铁矿耦合生物炭。
所述的方法中，自然挂膜是将耦合材料浸泡于含混合菌液的培养基中，将固液混合体系作为赤铁矿耦合生物炭。
本发明通过赤铁矿耦合生物炭的方式提高异化Fe(III)还原菌的活性，加速反应过程中的电子转移能力。本发明的赤铁矿耦合生物炭可以用作渗滤液有机物生化处理的反应介质，提高渗滤液有机物的去除效率。
本发明具有如下优点和有益效果：
1)本发明所用赤铁矿价格低廉;
2)本发明制作方法简单，便于实际应用;
3)本发明对渗滤液有机物的处理效果较好，COD去除率可达80%。
