本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種促進(jìn)活性污泥顆?；姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

顆粒污泥法具有沉降性能良好、結(jié)構(gòu)密實(shí)、生物量濃度高、抗沖擊能力強(qiáng)、可抵抗有毒有害物質(zhì)等特性，是活性污泥法工藝的核心技術(shù)。污泥顆?；粌H有助于微生物反應(yīng)，有助于微生物積累，同時(shí)也是生物反應(yīng)器高效運(yùn)行的主要基礎(chǔ)條件。好氧工藝是處理城市污水的主流工藝。然而，好氧顆粒污泥成核條件苛刻、生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，限制了好氧顆粒污泥在實(shí)際廢水處理工程中的應(yīng)用。晶核假說(shuō)是目前較為主流的顆粒污泥成核原理。好氧污泥顆粒污泥的形成過(guò)程可以看成污泥膠團(tuán)結(jié)晶的過(guò)程，在晶核的基礎(chǔ)上，顆粒污泥不斷的成長(zhǎng)，直到最后形成成熟、穩(wěn)定的顆粒污泥。而傳統(tǒng)的晶核來(lái)源于接種污泥或者在污泥的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物等胞外聚合物。故越來(lái)越多的研究者將各種具有優(yōu)良性能的材料當(dāng)作晶核投加到污泥中。李冬、高陽(yáng)等(中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2016，36：25～28)發(fā)現(xiàn)在顆粒形成初期投加顆?；钚蕴孔鳛槌跏季Ш耍梢怨?jié)省小顆粒形成的時(shí)間。國(guó)家發(fā)明專利(CN 103708688 A)公開(kāi)了一種水晶微粉促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒?。微晶粉的主要成分是微米級(jí)二氧化硅，然而二氧化硅是疏水材料，且對(duì)生物的親和性較弱，有必要對(duì)其進(jìn)行改性，促使形成具有堅(jiān)實(shí)三維立體結(jié)構(gòu)的好氧顆粒污泥。

綜上所述，現(xiàn)有的水晶微粉促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒ù嬖趯?duì)生物的親和性較弱，在一定程度上限制了微生物細(xì)胞在其上的粘附，也不利于形成堅(jiān)實(shí)的顆粒污泥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種促進(jìn)活性污泥顆?；姆椒?，旨在解決現(xiàn)有的水晶微粉促進(jìn)好氧污泥顆粒化的方法存在對(duì)生物的親和性較弱的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種改性納米球，所述改性納米球按照摩爾比包括：表面活性劑：NaOH：水溶液：正硅酸乙酯：異硅源＝1：2.5：9500：7.4～7.8：0.2～0.6；

所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基胺三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種；

所述異硅源為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種或幾種。

進(jìn)一步，所述改性納米球直徑為20～100nm、氨基改性的納米硅球。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述改性納米球的制備方法，所述改性納米球的制備方法包括以下步驟：

步驟一，將表面活性劑、NaOH、水溶液、正硅酸乙酯、異硅源按照1：2.5：9500：7.4～7.8：0.2～0.6的摩爾比于60～80℃條件下混合攪拌12～48h；

步驟二，再于80～120℃下水熱處理24～48h，將懸濁液抽濾、洗滌后80～120℃下干燥過(guò)夜，制得改性納米球。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用所述改性納米球的間歇流活性污泥系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用所述改性納米球的連續(xù)流活性污泥系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的促進(jìn)活性污泥顆粒化的方法，改性納米硅球?yàn)橹睆綖?0～100nm、氨基改性的納米硅球。好氧污泥顆粒污泥的形成過(guò)程可看成結(jié)晶的過(guò)程，以大比表面積的納米硅球作為顆粒污泥附著的“核”，可加快顆?；倪M(jìn)程，促進(jìn)顆粒污泥不斷成長(zhǎng)，直到最后形成成熟、穩(wěn)定的顆粒污泥。好氧顆粒污泥表面一般帶有電負(fù)性，這種帶電特性可以用Zeta點(diǎn)位來(lái)表示，Zeta電位越高，粒子間的靜電斥力就越大。在一般情況下，微生物膠團(tuán)是帶負(fù)電荷的，能夠與水溶液中的陽(yáng)離子產(chǎn)生電中和反應(yīng)，由此微生物膠團(tuán)不斷變大，同時(shí)結(jié)構(gòu)也會(huì)變得更加緊湊。而胺改性材料給顆粒污泥膠團(tuán)提供了更多的正電荷位點(diǎn)，與微生物細(xì)菌自身所帶的負(fù)電荷相匹配，使改性材料與微生物菌膠團(tuán)結(jié)合的更加緊密，從而促進(jìn)顆?；倪M(jìn)程。納米硅球在水中有良好的分散性，微生物膠團(tuán)聚集在納米硅球上，可以使微生物系統(tǒng)的傳質(zhì)過(guò)程更加穩(wěn)定。在生物系統(tǒng)中，微生物在適宜的條件下，相互聚集后形成共生體顆粒，活性和傳質(zhì)條件直接影響著顆粒的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的促進(jìn)活性污泥顆粒化的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的納米硅球(左)與改性納米硅球(右)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的納米硅球的TEM圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的#0、#3、#7、#none反應(yīng)器內(nèi)污泥形態(tài)變化(×4倍)。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的#0、#3、#7、#none反應(yīng)器內(nèi)污泥SVI變化情況。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的改性納米球?yàn)橹睆綖?0～100nm、氨基改性的納米硅球。改性納米球按照摩爾比包括：表面活性劑：NaOH：水溶液：正硅酸乙酯(TEOS)：異硅源＝1：2.5：9500：(7.4～7.8)：(0.2～0.6)。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的改性納米球的制備方法包括以下步驟：

S101：將表面活性劑、NaOH、水溶液、正硅酸乙酯(TEOS)、異硅源按照1：2.5：9500：(7.4～7.8)：(0.2～0.6)的摩爾比于60～80℃條件下混合攪拌12～48h；

S102：再于80～120℃下水熱處理24～48h，將懸濁液抽濾、洗滌后80～120℃下干燥過(guò)夜，制得改性納米球。

所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基胺三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種。

所述異硅源為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種或幾種。

所述的活性污泥系統(tǒng)為間歇或連續(xù)流活性污泥系統(tǒng)。

下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細(xì)的描述。

將1.02g CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)溶于480ml蒸餾水中，加入3.5ml NaOH溶液(2mol/L)，80℃油浴條件下攪拌0.5h后，滴加一定質(zhì)量的TEOS(正硅酸乙酯)和一定質(zhì)量的APTS(氨丙基三乙氧基硅烷)，80℃下繼續(xù)攪拌24h，后于100℃水熱處理48h，抽濾，洗滌，100℃干燥過(guò)夜，樣品研磨備用。當(dāng)APTS中硅的摩爾量占體系總硅量的0％、3％、7％時(shí)可制得SiO₂、A₃SiO₂、A₇SiO₂樣品。

本實(shí)驗(yàn)采用平行試驗(yàn)方案，建立四個(gè)構(gòu)造相同的SBR反應(yīng)器，控制反應(yīng)器的運(yùn)行控制參數(shù)(如表1)，按0.5g/L的比例分別向#0、#3、#7反應(yīng)器中添加SiO₂、A₃SiO₂、A₇SiO₂樣品，#none反應(yīng)器不添加任何樣品。本實(shí)驗(yàn)中所有的接種污泥均采于四川省成都市雙流縣科雅污水處理有限公司二沉池回流污泥。污泥培養(yǎng)的進(jìn)水指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1反應(yīng)器運(yùn)行的控制參數(shù)

表2主要進(jìn)水指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)中采用透射電鏡(JEM-2010透射電子顯微鏡，日本電子JEOL公司，加速電壓為160KV)觀察納米硅球的微觀形貌，結(jié)果如圖2所示。采用水熱法制備的硅球粒徑大小約30～100nm，具有較好的單分散性。

本實(shí)驗(yàn)采用光學(xué)顯微鏡觀察污泥外表的形貌特征。接種的污泥外觀為褐色絮狀(以菌膠團(tuán)為主)，呈較松散蓬松的狀態(tài)，絲狀菌含量較多，沉降性能不好。在接種初期，4個(gè)反應(yīng)器依然呈現(xiàn)為褐色，在曝氣裝置的作用下，污泥能夠均勻的分散在水體中。培養(yǎng)11天時(shí)，通過(guò)光學(xué)顯微鏡看到#none、#0、#7反應(yīng)器中的污泥無(wú)明顯變化，而#3反應(yīng)器中的污泥逐漸形成顆粒；培養(yǎng)24天時(shí)，#none、#0、#7反應(yīng)器中有一些聚集態(tài)的污泥，但是其粒徑還十分細(xì)小，仍然達(dá)不到顆粒污泥的大小，而#3反應(yīng)器中的污泥粒徑變化明顯，估計(jì)最大粒徑達(dá)400-550μm。

實(shí)驗(yàn)中采用重力沉降法測(cè)定污泥的沉降速率。隨機(jī)地從反應(yīng)器溶液中取出好氧污泥，將其放入500ml量筒中，讓其自由沉降，記錄沉降時(shí)間和距離，從而計(jì)算得到污泥的沉降速度。如附圖5所示，由于接種污泥相同，初始的SVI值幾乎相等。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，各試驗(yàn)裝置的污泥體積指數(shù)(SVI)逐漸減小并最終趨于穩(wěn)定。但#3反應(yīng)器的沉降性能最佳，沉降時(shí)間最短，沉降體積最小。這與反應(yīng)器中快速形成的顆粒污泥有直接關(guān)系。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。