CN103449600A - 高效悬浮填料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效悬浮填料及其制备方法，包括亲水无纺布，亲水无纺布包括压合在一起的亲水纤维层、斥水高分子聚合物层，斥水高分子聚合物层粘结在刚性支撑上。首先斥水高分子聚合物熔融后从高温熔融喷头中喷出，形成纤维附着在刚性支撑的表面，同时亲水纤维从亲水纤维喷头中喷出，均匀分布在斥水高分子聚合物纤维的表面上；然后采用热压工艺，将两种纤维定型在刚性支撑上形成布状，部分热的斥水高分子聚合物纤维与刚性支撑融合成支撑点；最后通过裁剪、缝制或热熔工艺，将片状的悬浮填料制备成各种需要的形状。挂膜时间短、寿命长、性价比高。

Description

高效悬浮填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种生物膜法用的悬浮填料，尤其涉及一种高效悬浮填料及其制备方法。

背景技术

生物膜法是一种生物处理污水方法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触、曝气生物滤池及生物流化床等，其共同特点是微生物附着生长在填料表面。

悬浮填料形成固定生物膜，具有良好处理效果。生物膜反应器中填充的填料是MBBR工艺技术的核心部分，悬浮填料影响着微生物的生长、繁殖、脱离和形态，也影响到水体中气、液、固的接触效率，所以对生物接触氧化法工艺的运行效果和能耗都有着十分重要的影响和意义。

一款合格的悬浮填料必须满足一下几个基本条件：一是具有良好的水力学特征，包括比表面积、孔隙率、形状尺寸、填充度；二是具有良好的稳定性，即一定的机械强度和耐腐蚀性；三是具有良好的生物膜附着性，即微生物能较快速度挂膜；四是成本低廉，材料价格低，加工方便。随着全球石油能源的紧张，相关下游塑料产品价格上涨，带动传统高分子塑料悬浮填料的成本的大幅度提高，而填料的费用占到生物膜工艺工程总投资的30%以上，所以经济合理地选择和设计填料是非常重要的。

现有技术一：

中国专利《污水生物流化床处理用高粒度填料》（专利公告号CN2099759U）提到一种以无纺布为原料制成的污水MBBR处理工艺用悬浮填料，将平面状无纺布，通过热融合的方法制造成圆形或多边形片状或筒状，填料比重0.95——1.05，其特点是采用多孔、粗糙的纤维布作为微生物挂膜的表面，既增加了比表面积，也增加了表面粗糙度，降低了成本、提高了挂膜速度。

现有技术一的缺陷是：材料表面多通透的孔，不利于悬浮流化，会造成反应器填料的堆积；填料柔软，易变形，容易从格栅流失；亲水性差，挂膜时间长。由于无纺布刚性的限制，只能限定在几种刚性强的材料。

现有技术二：

中国专利《无纺布悬浮填料》（专利公布号：CN102838203A）提到一种无纺布悬浮填料，使用聚乙烯和聚丙烯为主要原料，加入草酸盐等无机化合物，组分作为助剂增加填料的亲水性，提高了微生物的附着能力。

现有技术二的缺陷是：填料多孔，流化需要更大的气量，流化状态不好；需要无纺布中无机组分的添加，增加了被微生物破坏的可能；材料柔韧性下降，脆性增加，容易受外力作用而破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种挂膜时间短、寿命长、性价比高的高效悬浮填料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高效悬浮填料，包括亲水无纺布，所述亲水无纺布包括压合在一起的亲水纤维层、斥水高分子聚合物层，所述斥水高分子聚合物层粘结在刚性支撑上。

本发明的上述高效悬浮填料的制备方法，包括步骤：

首先，斥水高分子聚合物熔融后从高温熔融喷头中喷出，形成纤维附着在刚性支撑的表面，同时亲水纤维从亲水纤维喷头中喷出，均匀分布在斥水高分子聚合物纤维的表面上；

然后，采用热压工艺，将两种或两种以上纤维定型在刚性支撑上形成布状，部分热的斥水高分子聚合物纤维与刚性支撑融合成支撑点；

最后通过裁剪、缝制或热熔工艺，将片状的悬浮填料制备成各种需要的形状。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高效悬浮填料及其制备方法，由于包括亲水无纺布，亲水无纺布包括压合在一起的亲水纤维层、斥水高分子聚合物层，斥水高分子聚合物层粘结在刚性支撑上，挂膜时间短、寿命长、性价比高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高效悬浮填料的结构示意图；

图2为本发明实施例中刚性支撑的结构示意图；

图3为本发明实施例中筒状无纺布悬浮填料的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的高效悬浮填料的制备方法的流程示意图。

图中：

1、高温熔融喷头；2、亲水纤维材料喷头；3、刚性支撑；4、压辊；5、松散纤维网；6、压制后的亲水纤维无纺布；7、连接点；8、空隙。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的高效悬浮填料，其较佳的具体实施方式是：

包括亲水无纺布，所述亲水无纺布包括压合在一起的亲水纤维层、斥水高分子聚合物层，所述斥水高分子聚合物层粘结在刚性支撑上。

所述刚性支撑为塑料材质的膜或多孔网，所述亲水纤维包括植物纤维和/或亲水高分子纤维，所述斥水高分子聚合物包括聚乙烯和/或聚丙烯。

所述多孔网的筋的高度尺寸大于厚度尺寸。

本发明的上述高效悬浮填料的制备方法，其较佳的具体实施方式包括步骤：

首先，斥水高分子聚合物熔融后从高温熔融喷头中喷出，形成纤维附着在刚性支撑的表面，同时亲水纤维从亲水纤维喷头中喷出，均匀分布在斥水高分子聚合物纤维的表面上；

然后，采用热压工艺，将两种纤维定型在刚性支撑上形成布状，部分热的斥水高分子聚合物纤维与刚性支撑融合成支撑点；

最后通过裁剪、缝制或热熔工艺，将片状的悬浮填料制备成各种需要的形状。

将片状的悬浮填料制备成以下任一种形状：

圆柱形状、四方形状、三角形状、梯形状。

本发明解决了传统无纺布纤维类悬浮填料亲水性低、加入亲水性填料降低纤维寿命的问题，同时也解决由于无纺布机械强度不足，带来的可选原材料范围狭窄的问题。完善了悬浮填料的流化性性能，提高了其挂膜速度和寿命，而还保持较低廉的成本。

本发明的高效悬浮填料及其制备方法，其由纤维无纺布与塑料刚性支撑网膜构成基本片状材料，然后经过裁剪、热融合工艺加工成圆筒等形状，本发明中提到的纤维无纺布，采用高分子聚合物如聚乙烯或聚丙烯通过熔喷工艺，与另外一种亲水纤维均匀混合后，再与刚性支撑膜网结合成片状材料。发明中提到的刚性支撑网膜，采用聚合物材质制造刚性网状膜，其网筋的高度要大于网筋的厚度。本发明的纤维布悬浮填料可在水中悬浮，水中易于流化，挂膜时间短、寿命长、性价比高，是一种很有市场应用前途的新型高效生物悬浮填料。

具体实施例：

如图1所示，本发明的高效悬浮填料基本材料结构包括亲水无纺布6、刚性支撑3、连接点7等。

无纺布是由大量纤维组成，缺乏塑料板材具有的刚性，本发明中柔软的亲水纤维布用一种刚性塑料膜或网来支撑，使其具有塑料板材具有的机械强度。亲水无纺布和刚性支撑之间可以采用熔融连接等法固定。

如图2所示，刚性支撑为塑料材质的膜或多孔网，这种多孔网的筋高度尺寸大于厚度尺寸，这种结构节省了材料的使用，也增加了支撑材料的机械强度。刚性支撑多孔网的孔隙大小可以根据不同需求而变化，当孔隙为零时，多孔网变成一层膜。

如图3所示，为筒状的高效悬浮填料，由片状无纺布和刚性支撑，通过裁剪、熔融焊接等工序可以制造成圆柱形状、四方形状、三角形状等各种形状。

如图4所示，本发明的高效悬浮填料的制备方法包括步骤：

斥水高分子聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等）熔融后从高温熔融喷头1中喷出，形成纤维附着在刚性支撑3的表面；同时亲水纤维（如植物纤维、亲水高分子纤维等）从另外一个亲水纤维喷头2喷出，与斥水高分子聚合物的高温纤维均匀分布在刚性支撑3上。然后采用热压工艺，将两种纤维定型在刚性支撑3上形成布状，部分热的斥水高分子聚合物纤维与刚性支撑3在筋处融合成支撑点。最后通过裁剪、缝制或热熔工艺，将片状悬浮填料制备成各种需要的形状。

本发明的有益效果是：

通过特殊的生产工艺，解决了纤维无纺布类材料亲水性与寿命的矛盾，通过引进刚性支撑网膜，解决了无纺布机械强度不足以及流化困难的问题，使得悬浮填料的性价比更高，利于其广泛产业化、市场化。

本发明中，在熔喷聚合物纤维阶段，引入第二个喷头同时将亲水纤维（天然或合成纤维）一起喷出，使得两种纤维均匀混合后铺在刚性支撑网膜的上方。斥水聚合物纤维，保持了长寿命的特点，亲水性纤维保持了快速附着微生物的特点，二者的互传网络结构，实现了优势互补；刚性支撑为塑料材质的膜或多孔网，这种网的筋高度尺寸大于厚度尺寸，这种结构节省了材料的使用，也增加了支撑材料的机械强度；刚性支撑多孔网的孔隙大小可以根据不同需求而变化，当孔隙为零时，支撑网变成一层膜。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高效悬浮填料，其特征在于，包括亲水无纺布，所述亲水无纺布包括压合在一起的亲水纤维层、斥水高分子聚合物层，所述斥水高分子聚合物层粘结在刚性支撑上。

2.根据权利要求1所述的高效悬浮填料，其特征在于，所述刚性支撑为塑料材质的膜或多孔网，所述亲水纤维包括植物纤维和/或亲水高分子纤维，所述斥水高分子聚合物包括聚乙烯和/或聚丙烯。

3.根据权利要求2所述的高效悬浮填料，其特征在于，所述多孔网的筋的高度尺寸大于厚度尺寸。

4.一种高效悬浮填料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

首先，斥水高分子聚合物熔融后从高温熔融喷头中喷出，形成纤维附着在刚性支撑的表面，同时亲水纤维从亲水纤维喷头中喷出，均匀分布在斥水高分子聚合物纤维的表面上；

然后，采用热压工艺，将两种或两种以上纤维定型在刚性支撑上形成布状，部分热的斥水高分子聚合物纤维与刚性支撑融合成支撑点；

最后通过裁剪、缝制或热熔工艺，将片状的悬浮填料制备成各种需要的形状。

5.根据权利要求4所述的高效悬浮填料的制备方法，其特征在于，将片状的悬浮填料制备成以下任一种形状：

圆柱形状、四方形状、三角形状、梯形状。

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