一種流化床生物膜填料、制備方法及填料結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流化床生物膜填料，其特征在于：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(lián)劑1%-3%，無(wú)機(jī)碳材料3%-10%，抗氧化劑1%-3%，營(yíng)養(yǎng)劑2%-6%，親水劑3%-8%。本發(fā)明還包括所述的流化床生物膜填料制備方法和采用上述流化床生物膜填料方法制備的流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的流化床生物膜填料、制備方法及填料結(jié)構(gòu)所公開的流化床生物膜填料及其結(jié)構(gòu)，具有比表面積大、親水性好、抗毒性強(qiáng)、易掛膜、易流化等特征。
【專利說(shuō)明】—種流化床生物膜填料、制備方法及填料結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，特別涉及一種流化床生物膜填料、制備方法及填料結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]生物流化床因其具有BOD容積負(fù)荷高、占地面積小、固-液接觸面積大、處理效果好等特點(diǎn)，日益得到國(guó)內(nèi)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(zhǎng)、繁殖和脫落，因此生物填料的選擇及其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，是關(guān)系到流化床反應(yīng)器快速啟動(dòng)和處理效果的關(guān)鍵因素之一。
[0003]目前，污水處理生物膜填料市場(chǎng)存在這樣的問(wèn)題:如比表面積較大的固定式填料因需要捆綁而產(chǎn)生安裝復(fù)雜及易腐蝕、檢修困難等方面的問(wèn)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(duì)較小、親水性不夠、抗毒性較差等方面的問(wèn)題。這兩方面的問(wèn)題極大地降低了生物填料的使用效率，增大了運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種比表面積大、親水性好、抗毒性強(qiáng)、易掛膜、易流化的一種流化床生物膜填料、制備方法及填料結(jié)構(gòu)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為:一種流化床生物膜填料，其特征在于: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(lián)劑1%_3%，無(wú)機(jī)碳材料3%-10%，抗氧化劑1%-3%，營(yíng)養(yǎng)劑2%_6%，親水劑3%_8%。
[0006]優(yōu)選的，所述的偶聯(lián)劑為鈦酸脂、鋁酸脂中的一種或兩種混合體，用于改善原料的流動(dòng)性，同時(shí)使原料的各組分緊密連接形成一個(gè)整體。
[0007]優(yōu)選的，所述的無(wú)機(jī)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，用于增加填料表面特性，增大比表面積。
[0008]優(yōu)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，用于提高填料的耐腐蝕能力，延長(zhǎng)填料使用壽命。
[0009]優(yōu)選的，所述營(yíng)養(yǎng)劑為蔗渣、淀粉、殼聚糖、木質(zhì)素、甲殼素中的一種或多種混合體，用于提供微生物前期生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)。
[0010]優(yōu)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，用于改善填料的親水性。
[0011]本發(fā)明所述的流化床生物膜填料制備方法為:將流化床生物膜填料組分按重量百分比放入混料機(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序 升溫焙燒，最終制得流化床生物膜填料。
[0012]本發(fā)明還包括采用上述流化床生物膜填料方法制備的流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)整體形狀為一空心圓筒，所述的空心圓筒外壁為曲面結(jié)構(gòu)，且外壁上開有多個(gè)圓孔；所述的空心圓筒內(nèi)設(shè)有至少兩根交叉連接的加強(qiáng)筋，所述的空心圓筒內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)翅片。[0013]優(yōu)選的，所述的曲面結(jié)構(gòu)為半圓形突起或三角突起。
[0014]優(yōu)選的，所述的空心圓筒外壁上的圓孔呈螺旋狀排列。
[0015]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所述的流化床生物膜填料、制備方法及填料結(jié)構(gòu)所公開的流化床生物膜填料及其結(jié)構(gòu)，具有比表面積大、親水性好、抗毒性強(qiáng)、易掛膜、易流化等特征，填料在工程應(yīng)用中的主要優(yōu)勢(shì)有:
[0016]I)應(yīng)用方式靈活，可靈活選用不同的填料填充率，達(dá)到起升處理能力和處理效果的目的，從而達(dá)到兼顧高效和遠(yuǎn)期擴(kuò)大處理規(guī)模而無(wú)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(zhǎng)環(huán)境，微生物種類多,活性高，同時(shí)優(yōu)越的表面特性大大提高了有機(jī)污染物的傳質(zhì)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，由于填料比表面積大、表面特性好，不僅為異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)提供了空間，同時(shí)為自養(yǎng)型微生物(如硝化細(xì)菌)的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件，有利于優(yōu)勢(shì)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(jié)構(gòu)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(gòu)成了一個(gè)集厭氧、兼氧和好氧于一體的微型生物反應(yīng)器，能實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化以及反硝化除磷。這兩個(gè)方面都極大的提高了脫氮除憐效果；
[0019]4)剩余污泥量少:填料上的微生物形成了較長(zhǎng)的生物鏈，泥齡長(zhǎng)，故系統(tǒng)剩余污泥量少；
[0020]5)縮短啟動(dòng)周期:由于填料在水中呈懸浮態(tài)，無(wú)需支架，在工程應(yīng)用中實(shí)施方便，在加上填料優(yōu)越的結(jié)構(gòu)和表面特性，填料掛膜速度快，啟動(dòng)周期短，為處理系統(tǒng)盡快發(fā)揮凈化效果創(chuàng)造了條件；
[0021]6)降低能耗:填料易流化，在流化過(guò)程中，可在液相自由的通暢旋轉(zhuǎn)，不斷的對(duì)水中的氣泡進(jìn)行碰撞和剪切，使得形成的氣泡更小，增加了氣泡與污水的接觸面積，延長(zhǎng)了氣泡在水中的停留時(shí)間，提高了氧的傳質(zhì)效率和利用率，有效的降低了供氧設(shè)施的能耗；
[0022]7)節(jié)省投資:由于填料巨大的比表面積使得單位容積內(nèi)的生物量更高，從而可以縮短水力停留時(shí)間，減少反應(yīng)器容積，節(jié)省投資；
[0023]8)使用壽命長(zhǎng):填料結(jié)構(gòu)和表面特性優(yōu)越，性能穩(wěn)定，更換、維護(hù)次數(shù)很少，使用壽命長(zhǎng)達(dá)20年。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明所述的流化床生物膜填料示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]實(shí)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(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成`型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序升溫焙燒，焙燒后冷卻，制成所需填料，其密度為0.98g/cm3。[0028]實(shí)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淀粉，3kg聚丙烯酸鹽；將上述材料放入混料機(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序升溫焙燒，焙燒后冷卻，制成所需填料，其密度為 0.96g/cm3。
[0030]實(shí)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(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序升溫焙燒，焙燒后冷卻，制成所需填料，其密度為0.98g/cm3。
[0032]實(shí)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(zhì)素、2kg淀粉、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(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序升溫焙燒，焙燒后冷卻，制成所需填料，其密度為0.98g/cm3。
[0034]實(shí)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(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序升溫焙燒，焙燒后冷卻，制成所需填料，其密度為0.98g/cm3。
[0036]采用本發(fā)明方法制造的生物膜填料結(jié)構(gòu)如如圖1所示，流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)，填料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，曲面結(jié)構(gòu)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(nèi)內(nèi)設(shè)有兩根交叉連接的加強(qiáng)筋2，加強(qiáng)筋根據(jù)需要也可以設(shè)置多根，所述的空心圓筒內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)翅片3，所述的空心圓筒外壁上開有多個(gè)圓孔4，圓孔優(yōu)選呈螺旋狀排列，便于生物膜填料流化。
[0037]采用本發(fā)明流化床生物膜填料、制備方法制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(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在內(nèi)壁上設(shè)有翅片，可以使填料的空隙率高達(dá)97%，同時(shí)填料骨架帶有氨基、羥基、羧基等大量親水性基團(tuán)，通過(guò)與微生物肽鏈氨基酸相應(yīng)基團(tuán)作用形成離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合，從而將微生物、生物酶等固定附著在載體上。填料結(jié)構(gòu)曲面、翅片設(shè)計(jì)使填料具有巨大的有效比表面積，填料比表面積高于600m2/m3，而普通的僅為200-300m2/m3 ;先進(jìn)的表面處理技術(shù)更有利于微生物的附著生長(zhǎng)，為菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等生長(zhǎng)創(chuàng)造了適宜的環(huán)境，因而生物膜內(nèi)的生物種類繁多，活性高，生物鏈長(zhǎng)。填料的結(jié)構(gòu)使得填料上附著的生物膜形成溶解氧梯度分布，填料內(nèi)部逐漸形成以厭氧和兼氧菌為主體的優(yōu)勢(shì)菌落，外部形成了以好氧菌為主體的優(yōu)勢(shì)菌種，因此，每顆小小的填料均形成了一個(gè)集厭氧、兼氧和好氧于一體的微型生物反應(yīng)器，大大提高了整體處理效率。
[0038]本發(fā)明所述的生物膜填料的密度為0.89-0.98g/cm3，接近于水，易流化，同時(shí)生物膜填料結(jié)構(gòu)表面上的螺旋藻圓孔，使生物膜填料在曝氣狀態(tài)下，填料可完全呈流化狀態(tài)，大大增加了填料中的生物膜與廢水、空氣的接觸機(jī)會(huì)，廢水中的有機(jī)質(zhì)被填料中的生物相吸附的幾率成倍的增加，系統(tǒng)處理效果大大提升。[0039]各實(shí)施例在應(yīng)用中，處理污水的效果見(jiàn)下表:
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種流化床生物膜填料，其特征在于: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(lián)劑1%-3%，無(wú)機(jī)碳材料3%-10%，抗氧化劑1%-3%，營(yíng)養(yǎng)劑2%-6%，親水劑3%-8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特征在于:所述的偶聯(lián)劑為鈦酸月旨、鋁酸脂中的一種或兩種混合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特征在于:所述的無(wú)機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特征在于:所述營(yíng)養(yǎng)劑為蔗渣、淀粉、殼聚糖、木質(zhì)素、甲殼素中的一種或多種混合體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床生物膜填料，其特征在于: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制備方法，其特征在于:包括如下步驟:將權(quán)利要求1-6任一權(quán)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(jī)中進(jìn)行攪拌混合，將混勻后的混合物移入雙螺桿注塑機(jī)中通過(guò)模具擠出成型，并于馬弗爐中進(jìn)行程序升溫焙燒，最終制得流化床生物膜填料。
8.—種流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)，其特征在于:采用權(quán)利要求7所述的流化床生物膜填料制備方法制備而成，所述的流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)整體形狀為一空心圓筒，所述的空心圓筒外壁為曲面結(jié)構(gòu)，且外壁上開有多個(gè)圓孔；所述的空心圓筒內(nèi)設(shè)有至少兩根交叉連接的加強(qiáng)筋，所述的空心圓筒內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)翅片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種`流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的曲面結(jié)構(gòu)為半圓形突起或三角突起。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種流化床生物膜填料結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的空心圓筒外壁上的圓孔呈螺旋狀排列。
【文檔編號(hào)】C02F3/30GK103708619SQ201410027694
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】王俊川, 江嘉晶, 夏天華, 陳剛 申請(qǐng)人:廈門市威士邦膜科技有限公司