一種流化床生物膜填料、製備方法及填料結構的製作方法
2023-05-27 18:29:16
一種流化床生物膜填料、製備方法及填料結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種流化床生物膜填料，其特徵在於：所述的流化床生物膜填料按重量百分比由以下組分組成：高密度聚乙烯或聚丙烯80%-90%，偶聯劑1%-3%，無機碳材料3%-10%，抗氧化劑1%-3%，營養劑2%-6%，親水劑3%-8%。本發明還包括所述的流化床生物膜填料製備方法和採用上述流化床生物膜填料方法製備的流化床生物膜填料結構。本發明所述的流化床生物膜填料、製備方法及填料結構所公開的流化床生物膜填料及其結構，具有比表面積大、親水性好、抗毒性強、易掛膜、易流化等特徵。
【專利說明】—種流化床生物膜填料、製備方法及填料結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及水處理領域，特別涉及一種流化床生物膜填料、製備方法及填料結構。【背景技術】
[0002]生物流化床因其具有BOD容積負荷高、佔地面積小、固-液接觸面積大、處理效果好等特點，日益得到國內外研究者的高度重視。生物膜填料在生物流化床中作為微生物的載體，影響著微生物的生長、繁殖和脫落，因此生物填料的選擇及其結構參數的優化，是關係到流化床反應器快速啟動和處理效果的關鍵因素之一。
[0003]目前，汙水處理生物膜填料市場存在這樣的問題:如比表面積較大的固定式填料因需要捆綁而產生安裝複雜及易腐蝕、檢修困難等方面的問題；而可以直接投加、取出的懸浮式填料存在比表面積卻相對較小、親水性不夠、抗毒性較差等方面的問題。這兩方面的問題極大地降低了生物填料的使用效率，增大了運行成本。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明的目的在於提供一種比表面積大、親水性好、抗毒性強、易掛膜、易流化的一種流化床生物膜填料、製備方法及填料結構。
[0005]為達到上述目的，本發明所提出的技術方案為:一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述的流化床生物膜填料按重量百分比由以下組分組成:高密度聚乙烯或聚丙烯80%-90%，偶聯劑1%_3%，無機碳材料3%-10%，抗氧化劑1%-3%，營養劑2%_6%，親水劑3%_8%。
[0006]優選的，所述的偶聯劑為鈦酸脂、鋁酸脂中的一種或兩種混合體，用於改善原料的流動性，同時使原料的各組分緊密連接形成一個整體。
[0007]優選的，所述的無機碳材料為活性炭、石墨、炭黑、碳納米纖維中的一種或多種混合體，用於增加填料表面特性，增大比表面積。
[0008]優選的，所述抗氧化劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑TPP中的一種或多種混
合體，用於提高填料的耐腐蝕能力，延長填料使用壽命。
[0009]優選的，所述營養劑為蔗渣、澱粉、殼聚糖、木質素、甲殼素中的一種或多種混合體，用於提供微生物前期生長的營養。
[0010]優選的，所述親水劑為聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽中的一種或兩種混合體，用於改善填料的親水性。
[0011]本發明所述的流化床生物膜填料製備方法為:將流化床生物膜填料組分按重量百分比放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成型，並於馬弗爐中進行程序 升溫焙燒，最終製得流化床生物膜填料。
[0012]本發明還包括採用上述流化床生物膜填料方法製備的流化床生物膜填料結構，其特徵在於:所述的流化床生物膜填料結構整體形狀為一空心圓筒，所述的空心圓筒外壁為曲面結構，且外壁上開有多個圓孔；所述的空心圓筒內設有至少兩根交叉連接的加強筋，所述的空心圓筒內壁上設有多個翅片。[0013]優選的，所述的曲面結構為半圓形突起或三角突起。
[0014]優選的，所述的空心圓筒外壁上的圓孔呈螺旋狀排列。
[0015]採用上述技術方案，本發明所述的流化床生物膜填料、製備方法及填料結構所公開的流化床生物膜填料及其結構，具有比表面積大、親水性好、抗毒性強、易掛膜、易流化等特徵，填料在工程應用中的主要優勢有:
[0016]I)應用方式靈活，可靈活選用不同的填料填充率，達到起升處理能力和處理效果的目的，從而達到兼顧高效和遠期擴大處理規模而無需增大池容的要求；
[0017]2)處理效果好，載體巨大的比表面積為微生物大量繁殖提供了舒適的生長環境，微生物種類多,活性高，同時優越的表面特性大大提高了有機汙染物的傳質效率,從而整理處理效果大大提升；
[0018]3)高效脫氮除磷能力:一方面，由於填料比表面積大、表面特性好，不僅為異養微生物生長提供了空間，同時為自養型微生物(如硝化細菌)的生長創造了條件，有利於優勢菌種的富集，解決了脫氮除磷的泥齡矛盾；另一方面，載體的特殊結構使得載體附著的生物膜形成溶解氧梯度分布，每顆小小的填料均構成了一個集厭氧、兼氧和好氧於一體的微型生物反應器，能實現同步硝化反硝化以及反硝化除磷。這兩個方面都極大的提高了脫氮除憐效果；
[0019]4)剩餘汙泥量少:填料上的微生物形成了較長的生物鏈，泥齡長，故系統剩餘汙泥量少；
[0020]5)縮短啟動周期:由於填料在水中呈懸浮態，無需支架，在工程應用中實施方便，在加上填料優越的結構和表面特性，填料掛膜速度快，啟動周期短，為處理系統儘快發揮淨化效果創造了條件；
[0021]6)降低能耗:填料易流化，在流化過程中，可在液相自由的通暢旋轉，不斷的對水中的氣泡進行碰撞和剪切，使得形成的氣泡更小，增加了氣泡與汙水的接觸面積，延長了氣泡在水中的停留時間，提高了氧的傳質效率和利用率，有效的降低了供氧設施的能耗；
[0022]7)節省投資:由於填料巨大的比表面積使得單位容積內的生物量更高，從而可以縮短水力停留時間，減少反應器容積，節省投資；
[0023]8)使用壽命長:填料結構和表面特性優越，性能穩定，更換、維護次數很少，使用壽命長達20年。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明所述的流化床生物膜填料示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例，對本發明做進一步說明。
[0026]實施例1
[0027]取84kg高密度聚乙烯，1.5kg鈦酸脂,5kg活性炭,2kg抗氧化劑1010,3kg甲殼素，4.5kg聚乙烯醇；將上述材料放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成`型，並於馬弗爐中進行程序升溫焙燒，焙燒後冷卻，製成所需填料，其密度為0.98g/cm3。[0028]實施例2
[0029]取90kg高密度聚丙烯，Ikg鋁酸脂，3kg石墨，Ikg抗氧化劑TPP，2kg澱粉，3kg聚丙烯酸鹽；將上述材料放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成型，並於馬弗爐中進行程序升溫焙燒，焙燒後冷卻，製成所需填料，其密度為 0.96g/cm3。
[0030]實施例3
[0031]取80kg高密度聚丙烯，Ikg招酸脂，Ikg鈦酸脂,5kg炭黑、5kg活性炭5kg, 3kg抗氧化劑1076，2kg殼聚糖，3kg聚乙烯醇；將上述材料放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成型，並於馬弗爐中進行程序升溫焙燒，焙燒後冷卻，製成所需填料，其密度為0.98g/cm3。
[0032]實施例4
[0033]取80kg高密度聚乙烯，Ikg鈦酸脂,4kg納米纖維，Ikg抗氧化劑1010, 2kg木質素、2kg澱粉、2kg甲殼素，4kg聚乙烯醇、4kg聚丙烯酸鹽；將上述材料放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成型，並於馬弗爐中進行程序升溫焙燒，焙燒後冷卻，製成所需填料，其密度為0.98g/cm3。
[0034]實施例5[0035]取82kg高密度聚乙烯,3kg鈦酸脂,6kg炭黑,2kg抗氧化劑1010, 2kg鹿洛,2kg聚乙烯醇、3kg聚丙烯酸鹽；將上述材料放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成型，並於馬弗爐中進行程序升溫焙燒，焙燒後冷卻，製成所需填料，其密度為0.98g/cm3。
[0036]採用本發明方法製造的生物膜填料結構如如圖1所示，流化床生物膜填料結構，填料結構整體形狀為一空心圓筒1，所述的空心圓筒I外壁為曲面結構，曲面結構可以如圖1所示的半圓形突起，也可以為三角突起；且空心圓筒內內設有兩根交叉連接的加強筋2，加強筋根據需要也可以設置多根，所述的空心圓筒內壁設有多個翅片3，所述的空心圓筒外壁上開有多個圓孔4，圓孔優選呈螺旋狀排列，便於生物膜填料流化。
[0037]採用本發明流化床生物膜填料、製備方法製備的填料具有比表面積大、親水性好、生物活性高、易掛膜、處理效果好等優點。通過在內壁上設有翅片，可以使填料的空隙率高達97%，同時填料骨架帶有氨基、羥基、羧基等大量親水性基團，通過與微生物肽鏈胺基酸相應基團作用形成離子鍵或共價鍵結合，從而將微生物、生物酶等固定附著在載體上。填料結構曲面、翅片設計使填料具有巨大的有效比表面積，填料比表面積高於600m2/m3，而普通的僅為200-300m2/m3 ;先進的表面處理技術更有利於微生物的附著生長，為菌膠團、原生動物、後生動物等生長創造了適宜的環境，因而生物膜內的生物種類繁多，活性高，生物鏈長。填料的結構使得填料上附著的生物膜形成溶解氧梯度分布，填料內部逐漸形成以厭氧和兼氧菌為主體的優勢菌落，外部形成了以好氧菌為主體的優勢菌種，因此，每顆小小的填料均形成了一個集厭氧、兼氧和好氧於一體的微型生物反應器，大大提高了整體處理效率。
[0038]本發明所述的生物膜填料的密度為0.89-0.98g/cm3，接近於水，易流化，同時生物膜填料結構表面上的螺旋藻圓孔，使生物膜填料在曝氣狀態下，填料可完全呈流化狀態，大大增加了填料中的生物膜與廢水、空氣的接觸機會，廢水中的有機質被填料中的生物相吸附的機率成倍的增加，系統處理效果大大提升。[0039]各實施例在應用中，處理汙水的效果見下表:
[0040]
【權利要求】
1.一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述的流化床生物膜填料按重量百分比由以下組分組成:高密度聚乙烯或聚丙烯80%-90%，偶聯劑1%-3%，無機碳材料3%-10%，抗氧化劑1%-3%，營養劑2%-6%，親水劑3%-8%。
2.根據權利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述的偶聯劑為鈦酸月旨、鋁酸脂中的一種或兩種混合體。
3.根據權利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述的無機碳材料為活性炭、石墨、炭黑、碳納米纖維中的一種或多種混合體。
4.根據權利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述抗氧化劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑TPP中的一種或多種混合體。
5.根據權利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述營養劑為蔗渣、澱粉、殼聚糖、木質素、甲殼素中的一種或多種混合體。
6.根據權利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特徵在於:所述親水劑為聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽中的一種或兩種混合體。
7.—種流化床生物膜填料製備方法，其特徵在於:包括如下步驟:將權利要求1-6任一權利要求所述的流化床生物膜填料組分按重量百分比放入混料機中進行攪拌混合，將混勻後的混合物移入雙螺杆注塑機中通過模具擠出成型，並於馬弗爐中進行程序升溫焙燒，最終製得流化床生物膜填料。
8.—種流化床生物膜填料結構，其特徵在於:採用權利要求7所述的流化床生物膜填料製備方法製備而成，所述的流化床生物膜填料結構整體形狀為一空心圓筒，所述的空心圓筒外壁為曲面結構，且外壁上開有多個圓孔；所述的空心圓筒內設有至少兩根交叉連接的加強筋，所述的空心圓筒內壁上設有多個翅片。
9.根據權利要求8所述的一種`流化床生物膜填料結構，其特徵在於:所述的曲面結構為半圓形突起或三角突起。
10.根據權利要求8所述的一種流化床生物膜填料結構，其特徵在於:所述的空心圓筒外壁上的圓孔呈螺旋狀排列。
【文檔編號】C02F3/30GK103708619SQ201410027694
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】王俊川, 江嘉晶, 夏天華, 陳剛 申請人:廈門市威士邦膜科技有限公司