CN102060374A - 一种复合生物填料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合生物填料的制备方法，以聚氯乙烯为骨架，按重量比取沸石30~50份、膨胀蛭石10~25份和聚乙烯醇1~2份；将沸石和膨胀蛭石粉碎成40-60目颗粒；将聚乙烯醇和水混合，搅拌并在80～100℃的温度下加热，得质量浓度为25～35%的溶液，将聚氯乙烯骨架浸入后再将沸石与膨胀蛭石颗粒混匀后粘附在处理过的骨架表面，干燥后制得复合生物填料。本发明所用的沸石、膨胀蛭石资源丰富，成本低廉；结合沸石和膨胀蛭石的长处，经试验对氨氮和磷的去除率均高。本发明将无机填料与有机填料组合在一起，不易堵塞去污系统；该填料表面粗糙，比表面积大，缩短了微生物挂膜的时间，保证在水质波动时保持出水水质的稳定。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体地说，是关于生物膜法处理污水用的一种复合生物填料的制作方法。
背景技术
生物膜法是目前广泛应用的一种污水处理技术，生物填料是该技术的核心之一，它的材质和表面性能将直接影响微生物的附着、生长，进而影响污水的处理效果。广泛应用的生物填料分为无机填料和有机填料两种，其中，无机填料主要有页岩、焦炭、石英砂、活性炭、沸石、粘土陶粒等；有机填料主要分为软性填料、半软性填料、组合式填料、分散式填料等。目前在已报道的各种填料中，大多数是以单一组分为主，而且脱氮除磷效率不高。无机填料的比表面积大，但是水流阻力大，容易产生堵塞现象；有机填料不容易堵塞，但是表面光滑且比表面积小，微生物挂膜困难。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种复合生物填料的制备方法，该方法将无机填料与有机填料有效地组合在一起，其填料不容易堵塞去污系统；其填料表面粗糙，缩短了微生物挂膜的时间，提高了微生物种群的抗冲击能力，保证了在水质波动时保持出水水质的稳定。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种复合生物填料的制备方法，其中以有机填料聚氯乙烯为骨架，按重量比取沸石30~50份、膨胀蛭石10~25份和聚乙烯醇1~2份，依以下工艺步骤制成：
（1）将所述重量份数的沸石和膨胀蛭石粉碎成粒径为40-60目颗粒；
（2）将所述重量份数的聚乙烯醇和水混合，搅拌并在80～100℃的温度下加热，得到质量浓度为25～35%的聚乙烯醇溶液；
（3）将有机填料聚氯乙烯骨架浸入步骤（2）的聚乙烯醇溶液中；
（4）将步骤（1）所得的沸石与膨胀蛭石颗粒混匀后均匀粘附在步骤（3）中处理过的聚氯乙烯骨架的表面，放置通风处充分干燥即得本发明的复合生物填料。
进一步，所述的有机填料聚氯乙烯骨架的形状为多面空心球形或为鲍尔环形。
本发明的积极效果：
1、本发明中所用的沸石、膨胀蛭石资源不仅储量丰富，而且成本低廉。
2、在无机填料中，沸石对氨氮具有较好的吸附去除效果，而膨胀蛭石对磷的吸附去除效果较好，本发明结合两者之长处，弥补了两者对别的营养盐吸附效率低的缺陷，同时提高了复合生物填料对氨氮和磷的吸附去除性能。
3、将无机填料与有机填料有效地组合在一起，不容易堵塞去污系统；该填料表面粗糙，提高了填料的比表面积，缩短了微生物挂膜的时间，提高了微生物种群的抗冲击能力，保证在水质波动时保持出水水质的稳定；本填料具有较好的悬浮性，使用方便，无需特殊固定。
附图说明
图1为本发明实施例1的复合生物填料I的示意图；
图2为本发明实施例2的复合生物填料Ⅱ的示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例和试验例来对本发明作进一步的详细描述，但并不以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示，聚氯乙烯骨架的形状为多面空心球，球直径为50 mm，空隙率90%，其四周具有多个鳍状片。
一种复合生物填料的制备方法，以有机填料聚氯乙烯为骨架，按重量比取沸石30份、膨胀蛭石10份、聚乙烯醇1份， 依以下工艺步骤制成：
（1）将所述重量份数的沸石和膨胀蛭石粉碎成粒径为60目的颗粒；
（2）将所述重量份数的聚乙烯醇和水混合，搅拌并在80℃的温度下加热，得到质量浓度为30%的聚乙烯醇水溶液；
（3）将有机填料聚氯乙烯骨架浸入步骤（2）的聚乙烯醇溶液中；
（4）将步骤（1）所得的沸石与膨胀蛭石颗粒混匀后均匀粘附在步骤（3）中处理过的聚氯乙烯骨架的表面，放置通风处充分干燥即得本发明的复合生物填料I。
实施例2：
如图2所示，聚氯乙烯骨架形状为鲍尔环，其规格为直径76mm，高为76mm，壁厚1.5mm。比表面积为73.2m2/m3，空隙率90%。
一种复合生物填料的制备方法，以有机填料聚氯乙烯为骨架，按重量比取沸石50份、膨胀蛭石25份、聚乙烯醇2份， 依以下工艺步骤制成：
（1）将所述重量份数的沸石和膨胀蛭石粉碎成粒径为40目的颗粒；
（2）将所述重量份数的聚乙烯醇和水混合，搅拌并在100℃的温度下加热，得到质量浓度为30%的聚乙烯醇水溶液；
（3）将有机填料聚氯乙烯骨架浸入步骤（2）的聚乙烯醇溶液中；
（4）将步骤（1）所得的沸石与膨胀蛭石颗粒混匀后均匀粘附在步骤（3）中处理过的聚氯乙烯骨架的表面，放置通风处充分干燥即得本发明的复合生物填料Ⅱ。
以下为本发明和现有技术的两个试验例的对比效果：
对比例1：将多面空心球形聚氯乙烯骨架直接作为填料a，其规格与实施例1相同。
对比例2：将鲍尔环形聚氯乙烯骨架直接作为填料b，其规格与实施例2相同。
试验例1：各种填料对污水中氮磷的去除效果
将实施例1中制备的填料I和实施例2中制备的填料Ⅱ与对比例1的多面空心球形填料a和对比例2的鲍尔环形填料b在模拟污水中进行污水处理后，检测其对氮、磷元素的去除效果。
模拟污水的准备：将氯化铵（NH4Cl）、磷酸二氢钾（KH2PO4）分别溶于水中，先后配制成不同浓度梯度的NH4 +-N和PO4 3+-P平衡水溶液，最终所得的模拟污水中氨氮浓度50mg/L，磷酸盐浓度10mg/L。
污水处理过程：分别将实施例1中制备的填料I和实施例2中制备的填料Ⅱ、对比例1中制备的填料a和对比例2中制备的填料b置于容器中，填料体积占容器总容积的40%，污水量为1 L，曝气3 h，测定进出水的氨氮和总磷浓度，本发明的填料I和填料Ⅱ及对比例1中制备的填料a和对比例2中制备的填料b对模拟污水中氮、磷的去除效果实验数据见表1。
表1 各种填料对氮磷的去除效果比较
通过表1，可以看出，实施例1与实施例2对模拟污水中氮磷的去除量远远大于对比例1与对比例2，效果非常明显。填料I对氮磷的3h的去除率分别为20%和37%，填料Ⅱ也达到28%和38%，相对于对比例1与对比例2，对氮磷的去除量大大增加。可以看出在生物膜生成之前，该填料I和填料Ⅱ在对氮磷就有较大的吸附量和去除率。
试验例2：各种填料的生物膜挂膜效果
试验例2对填料I、填料Ⅱ及对比例1中制备的填料a和对比例2中制备的填料b采用快速排泥法挂膜。该挂膜方式是用污泥对填料接种后，将接种的污泥排出，采用连续进水的方法来培养附着在填料上的微生物。通过不断供给的底物繁殖，填料上的微生物不发生与悬浮微生物的底物竞争，充足的营养使生物膜得以快速形成。
将实施例1中制备的填料I和实施例2中制备的填料Ⅱ与对比例1中制备的填料a和对比例2中制备的填料b接种过活性污泥后在模拟污水中进行培养挂膜，检测四种填料的生物膜生长情况。
模拟污水的准备：模拟实际生活污水中的各种组分，如表2所示。模拟污水各指标分别为：CODcr：500mg/L、TN：50mg/L、TP：5mg/L。
表2 模拟生活污水母液组分
生物挂膜培养过程：活性污泥取自某污水处理厂二沉池，混合液悬浮固体浓度（MLSS）为5000 mg/L。将实施例1中制备的填料I和实施例2中制备的填料Ⅱ与对比例1中制备的填料a和对比例2中制备的填料b放入接种污泥中曝气24 h，接种后将接种污泥排出，然后连续流进模拟污水。附着在各种填料上的微生物在营养物充足的条件下迅速繁殖。挂膜10天后，分别检测各个填料上生物膜的附着量，实验数据如表3所示。
表3 各种填料的生物膜挂膜含量
| 填料 | 对比例1 | 对比例2 | 实例1 | 实例2 |
| 生物膜量(g/kg) | 45 | 52 | 63 | 66 |
通过表3可以看出：本发明填料I和Ⅱ在挂膜试验进行10天时，其生物膜的附着量就分别达到63 g/kg和66 g/kg，均超过对比例1与对比例2的45g/kg和52g/kg，分别比对比例1和对比例2高出40%和27%。
Claims (2)
1.一种复合生物填料的制备方法，其特征在于：以有机填料聚氯乙烯为骨架，按重量比取沸石30~50份、膨胀蛭石10~25份和聚乙烯醇1~2份，依以下工艺步骤制成：
（1）将所述重量份数的沸石和膨胀蛭石粉碎成粒径为40-60目颗粒；
（2）将所述重量份数的聚乙烯醇和水混合，搅拌并在80～100℃的温度下加热，得到质量浓度为25～35%的聚乙烯醇溶液；
（3）将有机填料聚氯乙烯骨架浸入步骤（2）的聚乙烯醇溶液中；
（4）将步骤（1）所得的沸石与膨胀蛭石颗粒混匀后均匀粘附在步骤（3）中处理过的聚氯乙烯骨架的表面，放置通风处充分干燥即得本发明的复合生物填料。
2.根据权利要求1所述的一种复合生物填料的制备方法，其特征在于：有机填料聚氯乙烯骨架的形状为多面空心球形或为鲍尔环形。
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