改性微生物填料及其製備方法
2023-05-23 23:34:16
專利名稱：改性微生物填料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種材料，特別是用於移動床生物膜法處理廢水的填料。
背景技術：
早在二十世紀九十年代初就有人將移動床生物膜反應器用於城市汙水處理。當時的填料(或載體)表面光滑、比表面積小、疏水，因此生物膜不易附著。於是人們對填料作了大量地研究工作，比較有成就的是韓國浦項工科大學，其＜汙/廢水處理用低溫燒成粘土系微生物固定化載體製造方法＞(公開號10-1999-0073118
公開日1999年10月5日)專利的主要內容是至少一種粘土性礦物質佔60～90重量比，有機或無機粘著劑佔10～40重量比，以上述粘土性礦物質和有機或無機粘著劑的總重量為基準，混合10％以下的氣孔調節劑製造漿體，將製造的漿體製成粒子或中空管形態，對成型體在500℃以下進行燒成。上述專利雖解決了填料表面光滑，比表面積小，疏水的問題，但也存在一定的不足之處。首先是原料為粘土性礦物質，其來源有一定局限性；再是加工時需燒結，雖然溫度在500℃以下不是很高，但操作起來仍比較麻煩；另外上述專利側重於將載體製成多微細孔以利於微生物附著，事實上多微細孔更有利於進行離子交換，而生物膜載體上的細菌會逐步附著在填料表面，因此多微細孔僅在運行初期會起一定作用，當反應器正常運行時，離子交換作用則被阻滯。再有材料本身無處促進微生物活性的物質，使微生物以較低的活性在工作。
發明內容
本發明的目的在於提供一種不僅表面粗糙、比表面積大，而且還可以附著高數量、高活性微生物，原料來源廣泛、製備工藝簡單的改性微生物填料及其製備方法。
一、原料本發明的原料主要包括有高密度聚乙烯、再生膠粉、輕質碳酸鈣、馬來酸酐、過氧化二異丙苯及甲殼素。本發明的主要原料為高密度聚乙烯，其可以全部採用高密度聚乙烯，用量為66.2～91.7重量份。但為了降低填料的成本，可部分採用再生高密度聚乙烯，此時高密度聚乙烯的用量為50～70重量份，再生高密度聚乙烯的用量為20～40重量份。原料中還有增加填料表面粗糙度，增大比表面積的再生膠粉，其用量為5～15重量份。由於高密度聚乙烯的密度一般在0.92～0.96克/釐米3，為使填料的密度與水接近，則需加入輕質碳酸鈣來調整密度，該輕質碳酸鈣的用量為2～10重量份。原料中還有增加填料粘性、改善其親水性的馬來酸酐，其用量為1～6重量份。但是馬來酸酐不能單獨發揮上述作用，必須與高密度聚乙烯反應生成高密度聚乙烯的衍生物才能起作用，而兩者反應又需引發劑，即過氧化二異丙苯，其用量為0.1～0.8重量份。原料中還有提高生物活性的酶促進劑甲殼素，其用量為0.2～2重量份。如果需要改善產品的外觀色澤，原料中可包括有碳黑0～0.2重量份。
二、製備方法1.造粒(1)將馬來酸酐、過氧化二異丙苯用丙酮溶解，製成丙酮溶液。
(2)將上述丙酮溶液與其他原料均勻混合，之後讓丙酮自然揮發，物料成為固體。
(3)將上述固體物料投入螺杆擠出機中，熔融擠出造粒。
2.擠壓成型將上面造出的顆粒投入螺杆擠出機中，擠壓成型，並採用真空模具，真空度為30000～40000Pa，擠出的填料採用水冷定型，其冷卻水溫度為20～30℃。
使用時將填料投至移動床生物膜反應器中，填充的比例隨著水質的不同而改變。反應器底部設有微孔曝氣裝置，在曝氣氣泡和水流的推動下，填料在水中翻轉，附著在載體上的生物膜與廢水和氧充分接觸，快速吸附並降解水中的有機物，從而使廢水得到深度淨化。
本發明相比現有技術具有如下優點1.填料的親水性使微生物附著性強，脫落減少，減少了剩餘汙泥的產生量；使填料表面形成水化膜，提高了傳質能力；增大了微生物的數量，提高了反應效率。
2.酶促進劑提高了微生物的活性，使反應效率提高。
3.微細顆粒增大了填料的粗糙度和比表面積，改進了微生物的附著能力。
4.填料的密度保證了它可以被曝氣、水力推動，進行翻滾移動。
5.原料來源廣泛，製備工藝簡單。
6.本發明的填料比一般改性塑料填料反應效率提高了2～4倍，BOD5容積負荷可達5-10kg/(m3·d)。
具體實施例方式
例1取1千克馬來酸酐、0.1千克過氧化二異丙苯，用2.5千克丙酮將它們溶解製成丙酮溶液，置於混合機中，再向混合機中加入91.7千克高密度聚乙烯、5千克再生膠粉、2千克輕質碳酸鈣及0.2千克甲殼素均勻混合。取出後置於敞開的容器內讓丙酮自然揮發，使之成為固體。將上述固體物料投入雙螺杆擠出機中，熔融擠出造粒。擠出機各段溫度為一區160～170℃、二區180～190℃、三區200～220℃、四區220～240℃、五區220～240℃、六區220～240℃、機頭190～200℃。將上面造出的顆粒投入45型單螺杆擠出機中，擠壓成型。擠出模具的供氣壓力小於10000Pa。各段溫度為機頭170-180℃、二區175～185℃、三區160～170℃、四區145～155℃。真空模具的真空度40kPa，擠出速度6米/分，擠出的填料採用水冷定性，冷卻水溫度為20-30℃，得到的填料為圓筒，其內設軸向交叉加強筋、圓筒外壁上設軸向放射狀翅片，並且圓筒的直徑與高度相等。
例2取6千克馬來酸酐、0.8千克過氧化二異丙苯，用12千克丙酮將它們溶解製成丙酮溶液，置於混合機中，再向混合機中加入66.2千克高密度聚乙烯、15千克再生膠粉、10千克輕質碳酸鈣及2千克甲殼素均勻混合。取出後置於敞開的容器內讓丙酮自然揮發，使之成為固體。將上述固體物料投入雙螺杆擠出機中，熔融擠出造粒。擠出機各段溫度為一區160～170℃、二區180～190℃、三區200～220℃、四區220～240℃、五區220～240℃、六區220～240℃、機頭190～200℃。將上面造出的顆粒投入45型單螺杆擠出機中，擠壓成型。擠出模具的供氣壓力小於10000Pa。各段溫度為機頭170-180℃，二區175～185℃、三區160～170℃、四區145～155℃。真空模具的真空度40kPa，擠出速度6米/分，擠出的填料採用水冷定性，冷卻水溫度為20-30℃，得到的填料為圓筒，其內設軸向交叉加強筋、圓筒外壁上設軸向放射狀翅片，並且圓筒的直徑與高度相等。
例3取1千克馬來酸酐、0.1千克過氧化二異丙苯，用2千克丙酮將它們溶解製成丙酮溶液，置於混合機中，再向混合機中加入50千克高密度聚乙烯、40千克再生高密度聚乙烯、15千克再生膠粉、2千克輕質碳酸鈣、0.2千克甲殼素及碳黑0.05千克均勻混合。下面操作與例1相同。
例4取6千克馬來酸酐、0.8千克過氧化二異丙苯，用12千克丙酮將它們溶解製成丙酮溶液，置於混合機中，再向混合機中加入70千克高密度聚乙烯、20千克再生高密度聚乙烯、5千克再生膠粉、10千克輕質碳酸鈣、2千克甲殼素及碳黑0.2千克均勻混合。下面操作與例1相同。
權利要求
1.一種改性微生物填料，其特徵在於它是由如下重量份數的原料組成的高密度聚乙烯66.2～91.7再生膠粉5～15輕質碳酸鈣 2～10馬來酸酐1～6過氧化二異丙苯 0.1～0.8甲殼素 0.2～2炭黑0～0.2。
2.一種改性微生物填料，其特徵在於它是由如下重量份數的原料組成的高密度聚乙烯50～70再生高密度聚乙烯20～40再生膠粉5～15輕質碳酸鈣 2～10馬來酸酐1～6過氧化二異丙苯 0.1～0.8甲殼素 0.2～2炭黑0～0.2。
3.一種改性微生物填料的製備方法，其特徵在於(1)將馬來酸酐、過氧化二異丙苯用丙酮溶解，(2)將上述丙酮溶液與其它原料均勻混合，之後讓丙酮自然揮發，(3)將上述固體物料投入螺杆擠出機中，熔融擠出造粒，(4)將上面造出的顆粒投入螺杆擠出機中，擠壓成型。
全文摘要
一種改性微生物填料，它是由如下重量份數的原料組成的高密度聚乙烯66.2～91.7、再生膠粉5～15、輕質碳酸鈣2～10、馬來酸酐1～6、過氧化二異丙苯0.1～0.8、甲殼素0.2～2、炭黑0～0.2。上述微生物填料的製備方法，(1)將馬來酸酐、過氧化二異丙苯用丙酮溶解，(2)將上述丙酮溶液與其它原料均勻混合，之後讓丙酮自然揮發，(3)將上述固體物料投入螺杆擠出機中，熔融擠出造粒，(4)將上面造出的顆粒投入螺杆擠出機中，擠壓成型。本發明填料親水性強，酶促進劑提高了微生物的活性，填料的粗糙度和比表面積大。本發明的填料比一般改性塑料填料反應效率提高了2～4倍。
文檔編號C02F3/10GK1762851SQ20051004712
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月29日 優先權日2005年8月29日
發明者張秀斌, 江志偉, 郭曉傑 申請人:江志偉