CN101928061A - 一种表面多孔悬浮生物填料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面多孔悬浮生物填料，该填料以低成本高机械强度低密度材料如聚烯烃类塑料作为骨架，将多孔材料如聚氨酯PUF、聚乙烯醇缩甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA粘接包覆到骨架填料表面制备而成。该填料同时具有骨架填料水力学特性好以及多孔材料比表面积大生物亲和性高的优点，能够高效地截留接种的活性污泥，并促进其微生物的固定化、增值与代谢，缩短挂膜启动时间。同时可以通过控制表面多孔材料的厚度实现微生物菌群的合理分布，从而同时实现硝化和反硝化。该填料可用于微污染水及高浓度氨氮废水的生化处理，直接投加可用于现有活性污泥工艺的改造，提高废水处理效率。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体设计一种废水处理过程中的悬浮填料。
背景技术
现代工业废水成份复杂、难降解污染物多，常规生物技术处理难度大。在传统的生物反应器投加填料是改善这些传统生物技术处理效率的一种常用手段。这些填料不仅可提高微生物浓度，提高BOD负荷、脱氮效率，还可减少占地面积和产泥量，增强对高浓度有机有毒废水的适用性和对重金属、pH等的耐受能力。
悬浮填料是近期被关注较多的生物填料的一种，它们的比重接近于水、无需固定支架、可以直接投放、易流化能耗低、更换方便、工程投资和运行管理费用相对较低，被视为是最具有发展前途的生物填料，已有大量专利报道采用聚烯烃类材料和聚氨酯泡沫及改性材料作为悬浮填料，但是，目前这些悬浮填料在实际应用中仍存在着一定的问题：聚烯烃类材料的悬浮填料，微生物主要靠物理吸附附着于填料上，填料表面光滑，比表面积小，亲水性能和生物亲和性较差，导致微生物挂膜启动速度慢、挂膜量小、膜与填料的结合不紧。聚氨酯泡沫的悬浮填料，为反应性悬浮填料，可以通过物理吸附、离子键合、共价键合的多种方式与微生物结合，相对于前者，其固定和保护微生物的效率高，处理能力大，占地面积小；但是，现用的聚氨酯泡沫填料存在水力学条件不佳、容易磨损，使用寿命短且价格过高的问题，另外，由于其物理化学特性的影响，有报道其在一些水处理应用中出现出水COD、氨氮指标不理想的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有悬浮填料存在的不足之处，提供一种同时具有低成本、水力学特性好、比表面积大生物亲和性高、水处理效果优良的表面多孔悬浮生物填料。
本发明的另一个目的是提供该多孔悬浮生物填料的制备方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：
本发明提供一种表面多孔悬浮生物填料，包括内层的低密度塑料和外层的多孔材料。内层的低密度塑料是低成本高机械强度的塑料，可以是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或它们的回收料、复合改性料，其作用是作为骨架，其为圆柱形，壁厚为0.1～5mm，外径大小为5～50mm，内径大小为4.9～49.9mm。外层多孔材料可以是聚氨酯PUF、聚乙烯醇缩甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA，其厚度为0.1～10mm，多孔材料的孔径大小为5～100PPI。
上述填料在实现挂膜后，生物膜附着于多孔材料上。本发明的悬浮生物填料将常用的低密度塑料和多孔材料结合在一起，同时具有聚烯烃类悬浮填料良好的机械性能以及多孔悬浮填料比表面积大的优点。
本发明还提供了该多孔悬浮生物填料的制备方法包括以下步骤：将聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或它们的回收料、复合改性料加工成圆柱形作为骨架，壁厚为0.1～5mm，外径大小为5～50mm，内径大小为4.9～49.9mm；将聚氨酯PUF、聚乙烯醇缩甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA切割成厚度为0.1～10mm的长条形，用胶黏剂粘接包覆在骨架填料表面，室温放置24h。
在应用该多孔悬浮生物填料时，首先在其外层多孔材料上实现挂膜，方法如下：在曝气反应器中，加入反应器体积20％的表面多孔悬浮生物填料，通入模拟废水，接种活性污泥，闷曝24h，之后捞出填料，换成模拟废水并连续进水，水力停留时间HRT为6h，模拟废水水质为COD＝250mg/L，NH4 +-N＝25mg/L，P＝2.5mg/L，pH为7.3～8.0，每天监测出水水质，连续监测7天。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明所提供的表面多孔悬浮生物填料在低成本制作的同时实现了大比表面积和高生物亲和性，能够高效地截留接种的活性污泥，并促进其微生物的固定化、增值与代谢，缩短挂膜启动时间。
2.本发明所提供的表面多孔悬浮生物填料的外层多层材料厚度合理，能实现微生物菌群的合理分布，从而同时实现硝化和反硝化，能有效降低出水的COD和氨氮。
3.本发明所提供的表面多孔悬浮生物填料的水力学特性好，直接投加可用于现有活性污泥工艺的改造，挂膜启动过程融合于处理过程中，提高废水处理效率。
4.本发明所提供的表面多孔悬浮生物填料可适用于微污染水及高浓度氨氮废水的生化处理。
附图说明
图1是实施例1～3中用于污水处理挂膜启动后的填料a、b、c的照片，表面多孔层厚度：填料a为2mm；填料b为4mm；填料c为6mm。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明的内容。
实施例1
表面多孔层厚度为2mm的表面多孔悬浮生物填料的制备：将公称外径为22mm，厚度为2mm，长度为10mm的聚丙烯管作为填料骨架，洗净晾干；将聚氨酯泡沫PUF切割成2mm厚的圆柱，粘接在填料骨架的内外表面，室温放置24h，所得填料为a。
实施例2
表面多孔层厚度为4mm的表面多孔悬浮生物填料的制备：将公称外径为22mm，厚度为2mm，长度为10mm的聚丙烯管作为填料骨架，洗净晾干；将聚氨酯泡沫PUF切割成4mm厚的圆柱，粘接在填料骨架的内外表面，室温放置24h，所得填料为b。
实施例3
表面多孔层厚度为6mm的表面多孔悬浮生物填料的制备：将公称外径为22mm，厚度为2mm，长度为10mm的聚丙烯管作为填料骨架，洗净晾干；将聚氨酯泡沫PUF切割成6mm厚的圆柱，粘接在填料骨架的内外表面，室温放置24h，所得填料为c。
实施例4
污水处理中悬浮生物填料的挂膜：在曝气反应器中，加入反应器体积20％的表面多孔组合悬浮填料，通入模拟废水，加入接种活性污泥，闷曝24h，之后捞出填料，换成模拟废水并连续进水，水力停留时间HRT为6h，模拟废水水质为COD＝250mg/L，NH4 +-N＝25mg/L，P＝2.5mg/L，PH为7.3～8.0，每天监测出水水质，连续监测7天。
实施例1～3中用于污水处理挂膜期间的出水COD及NH4+-N的浓度及去除率如表1、表2所示。
表1实施例1～3中用于污水处理挂膜期间的出水COD的浓度及去除率
表2实施例1～3中用于污水处理挂膜期间的出水NH4+-N的浓度及去除率
Claims (10)
1.一种表面多孔悬浮生物填料，其特征在于包括内层的低密度塑料和外层的多孔材料。
2.如权利要求1所述的生物填料，其特征在于所述的低密度塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或它们的回收料、复合改性料。
3.如权利要求2所述的生物填料，其特征在于所述的内层低密度塑料为圆柱形，壁厚为0.1～5mm，外径大小为5～50mm，内径大小为4.9～49.9mm。
4.如权利要求1～3任一权利要求所述的生物填料，其特征在于所述的外层多孔材料的厚度为0.1～10mm，多孔材料的孔径大小为5～100PPI。
5.如权利要求4所述的生物填料，其特征在于所述的多孔材料为聚氨酯PUF、聚乙烯醇缩甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA。
6.一种如权利要求1所述的表面多孔悬浮生物填料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或它们的回收料、复合改性料加工成圆柱形作为骨架，壁厚为0.1～5mm，外径大小为5～50mm，内径大小为4.9～49.9mm，将聚氨酯PUF、聚乙烯醇缩甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA切割成厚度为0.1～10mm的长条形，用胶黏剂粘接包覆在骨架填料内外表面，室温放置24h。
7.一种如权利要求1所述的表面多孔悬浮生物填料的应用，包括挂膜启动过程，其特征在于包括以下步骤：在曝气反应器中加入表面多孔悬浮生物填料，通入模拟废水，接种活性污泥，闷曝之后捞出填料，换成模拟废水并连续进水。
8.如权利要求7所述的表面多孔悬浮生物填料的应用，其特征在于所述的模拟废水水质为COD＝250mg/L，NH4 +-N＝25mg/L，P＝2.5mg/L，pH为7.3～8.0。
9.如权利要求7所述的表面多孔悬浮生物填料的应用，其特征在于所述的表面多孔悬浮生物填料的加入量为反应器体积的20％；闷曝时间为24h。
10.如权利要求7所述的表面多孔悬浮生物填料的应用，其特征在于所述的连续进水的水力停留时间HRT为6h，每天监测出水水质，连续监测7天。
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