基本信息
- 项目名称：
- 发酵产氢废渣制备复合生物吸附剂及其应用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 在造纸白泥强化餐厨垃圾产氢的基础上，以发酵产氢废渣为原料，通过烘干、破碎、研磨等工序，制备合成复合生物吸附剂，并研究其对废水的吸附性。产品对印染废水、阿维菌素原水及精制棉废水具有良好的吸附性，且部分吸附效果优于活性炭。同时还释放适量C、N元素和微生物新陈代谢所必需的微量营养元素，能改善水质、提高废水的B/C，为后续生化处理废水过程的连续性打下良好基础。同时，产品还对废水中重金属也有一定的吸附性能。
- 详细介绍：
- 在造纸白泥强化餐厨垃圾产氢的基础上，以发酵产氢废渣为原料，通过烘干、破碎、研磨等工序，制备合成复合生物吸附剂，并研究其对废水的吸附性。对废水的色度吸附实验表明：由无投加物的产氢废渣制得的吸附剂对印染废水、阿维菌素原水具有良好的吸附性，且对印染废水的吸附可以达到与活性炭相同的优良效果；由投加造纸白泥的产氢废渣制得的吸附剂对精制棉废水具有良好的吸附性，并且其吸附性优于活性炭；由投加膨润土的产氢废渣制得的吸附剂也对阿维菌素原水具有良好的吸附性。产品在去除废水色度的同时，还释放适量C、N元素和微生物新陈代谢所必需的微量营养元素，因此，它能改善水质、提高废水的B/C，为后续生化处理废水过程的稳定性和连续性打下良好的基础。同时，产品还对废水中重金属也有一定的吸附性能。该复合生物吸附剂制备成本低、应用范围广、使用效果好，具有较好的应用前景。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 利用有机废物（废水、废渣）进行发酵产氢，一方面可以实现废物处理，降低环境污染；另一方面可以氢能形式回收存在于这些废物中的生物质能，实现能源再生。生物吸附剂作为一种新兴的吸附剂，对重金属离子和废水色度有很好的吸附性能。本发明是将发酵产氢废渣或残余物固液分离，然后进行烘干、破碎、研磨制成吸附性能优良的生物复合吸附剂，并应用于染料等废水的脱色，改善水质，提高废水可生化性（B/C）。 复合生物吸附剂的主要组成为暗发酵产氢死亡的菌体、未完全降解的有机物以及部分无机物如二氧化硅，部分产品还包括强化产氢的无机添加剂如造纸白泥、膨润土等。复合生物吸附剂比表面积大，保水保湿性高，为废水后续生化处理的微生物菌群的正常生存提供了必要的载体和营养物质，增加了微生物菌的存活率和存活期；提高了生化过程的稳定性和净水能力。同时产品还具备原料来源广泛、制备工艺简单、低碳高效、以废治废、市场前景广阔以及易产业化等优点。
科学性、先进性
- （1）利用发酵产氢废渣（残余废物）制备的复合生物吸附剂具有氧化、分解、吸附色素和重金属功效，是一种优良的生物亲和吸附材料。国内外尚未见有关发酵产氢残余物制备吸附剂的文献报道，将填补国内外空白。 （2）解除了有机废物（尤其是废渣）发酵制氢产业化的瓶颈问题，可以最大量地利用发酵废渣，且不存在二次污染，实现了以废治废的循环理念。 （3）复合生物吸附剂主要组成为暗发酵产氢死亡的菌体、未完全降解的有机物以及部分无机物如二氧化硅，部分产品还包括强化产氢的无机添加剂如造纸白泥、膨润土等。复合生物吸附剂具有比表面积大，保水保湿性高，为废水后续生化处理的微生物菌群的正常生存提供了必要的载体和营养物质，增加了微生物菌的活性；提高了生化过程的稳定性和净水能力。 （4）与现有活性炭与壳聚糖类吸附剂相比：产品不但具有优良的吸附性能（其中对牛仔布印染废水的脱色效果优于粉状活性炭），而且还能提高难降解废水的可生化性，提高后续生化过程的净水能力。同时，产品生产工艺简单、成本低廉，市场前景广、易于产业化和商品化。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利申请权转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、图片、样品等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该产品作为一种新型复合生物吸附剂，对重金属离子和废水色度有优良的吸附性能。该产品具有以下优点：（1）在低浓度下，金属可被选择性去除；（2）对色度去除效果优于活性炭；（3）操作时的pH和温度条件范围宽泛；（5）易于分离回收重金属；（6）吸附剂易再生利用。而且生物吸附剂制取简单、成本低廉、易于规模化。（7）制备产品的原料来源广泛，如污水处理厂产酸污泥、生物制氢残余物等，经过简单的固液分离、烘干、粉碎加工包装处理后即可得到产品。（8）产品可广泛应用于生活垃圾填埋场的渗滤液、印染废水等难生物降解废水的水质改善：降低色度、提高废水的可生化性。（9）产品可广泛应用于重金属污染的处理如重金属有机废水的重金属吸附和重金属污染土壤的环境生态修复等。 该产品制备成本低、生产工艺简、应用效果好，具有非常可观的市场利用价值，易于产业化和商品化。
同类课题研究水平概述
- 利用有机废物进行发酵产氢，不但能实现废物处理，降低环境污染，而且能回收生物质能（氢气）。然而，有机废物发酵产氢的速率与产率都很低，有机物最大理论转化率仅为30%，约70%未降解的有机废物进入废水废渣，成为制约废物发酵制氢产业化瓶颈。此外，随着重金属污染、难生化降解与色度较高废水的处理与防治工作的深入，迫切需要一种既能吸附后色度、重金属、还能提高后续生物处理效率的生物添加剂。因此，复合生物吸附剂的研究便应运而生。生物吸附剂制备方法主要有：吸附法、共价结合法和包埋固定法。它对重金属离子和废水色度有很好的吸附性能。本发明是将发酵产氢废渣或残余物固液分离，然后进行烘干、破碎、研磨制成吸附性能优良的生物复合吸附剂，并应用于染料废水、农药废水以及难生物降解废水的脱色，改善水质，提高废水可生化性（B/C）。 复合生物吸附剂产品的主要组成为暗发酵产氢死亡的菌体、未完全降解的有机物以及部分无机物如二氧化硅，部分产品还包括强化产氢的无机添加剂如造纸白泥、膨润土等，其中固含量（TS）为93%～97%，挥发性组分（VS）为78%～91%。复合生物吸附剂具有表比面积大，保水保湿性高，为废水后续生化处理的微生物菌群的正常生存提供了必要的载体和营养物质（如C、N、P、Fe、Mn等），增加了微生物菌的存活率和存活期；提高了生化过程的稳定性和净水能力。 与现有活性炭与壳聚糖类吸附剂相比：产品不但具有优良的吸附性能（其中对牛仔布印染废水的脱色效果优于粉状活性炭），而且还能提高难降解废水的可生化性，提高后续生化过程的净水能力。同时，产品生产工艺简单、成本低廉，市场前景广、易于产业化和商品化。 国内外尚未见有关发酵产氢残余物制备复合生物吸附剂的文献报道，产品将填补国内外空白。
