CN105692880A - 水处理用悬浮生物填料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水处理用悬浮生物填料，所述水处理用悬浮生物填料由以下重量份的组分组成：高密度聚乙烯65~75份、熟石灰5~15份、陶氏粉末活性炭5~20份、轻质碳酸钙6~10份、马来酸酐3~5份、过氧化二异丙苯0.2~0.6份、明胶1.5~3份、甲壳素1~2份、磁粉0.5~2份；所述水处理用悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm3。本发明挂膜速度快，不易脱落，处理效率高，适用于污水中低浓度有机物与氨氮的处理，低浓度有机废水，本发明的生物填料具有极强的亲水性及生物亲和性，且填料本身对生物膜具有很强的吸附强度，有利于填料载体上生物量的截留与累积。

Description

水处理用悬浮生物填料
技术领域
本发明涉及一种悬浮生物填料，属于环境工程学科中的污水处理
技术领域。
背景技术
随着城市的不断发展，新兴行业的不断涌现，加速了环境污染的恶化。特别是国家加大对工业污染治理力度，提高了污水排放标准，现有的处理技术已很难满足新标准的要求。因此我国的水处理行业也在根据大环境的发展需要，加速新技术的开发和研究，以适应日益严峻的环境要求。近年来，污水处理中运用生物膜技术来解决污水升级达标要求，以缓解企业的水处理压力及污水对人们生活环境的污染。生物膜法中，填料为微生物赖以栖息的场所，其性能直接影响着处理效果和投资。目前，国内常用的填料是蜂窝填料、软性填料、半软性填料及复合填料等固定型填料，但这些填料使用中经常遇到堵塞、结团、板结等问题，影响了生物处理效果。且上述填料均需安装在辅助支架上，造成填料安装、更换等诸多不便。
现有技术的填料产品在实际应用中存在着一定的问题，由于比表面积小，亲水性能和生物亲和性较差，导致在挂膜速度、挂膜量及膜与填料的紧密度方面存在不足；其次，由于污染负荷较低，微生物生长受限制，生长速度缓慢，也导致不易于生物挂膜。
发明内容
本发明目的是提供一种水处理用悬浮生物填料，该水处理用悬浮生物填料挂膜速度快，不易脱落，处理效率高，适用于污水中低浓度有机物与氨氮的处理，低浓度有机废水，本发明的生物填料具有极强的亲水性及生物亲和性，且填料本身对生物膜具有很强的吸附强度，有利于填料载体上生物量的截留与累积，因此能较好的适应低浓度条件下的废水处理。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水处理用悬浮生物填料，所述水处理用悬浮生物填料由以下重量份的组分组成：
高密度聚乙烯55~65份，
低密度聚乙烯8~12份，
熟石灰5~15份，
陶氏粉末活性炭5~20份，
轻质碳酸钙6~10份，
马来酸酐3~5份，
过氧化二异丙苯0.2~0.6份，
明胶1.5~3份，
甲壳素1~2份，
磁粉0.5~2份；
所述水处理用悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm3。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
作为优选，所述磁粉为四氧化三铁磁、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中的至少一种。
作为优选，所述熟石灰与陶氏粉末活性炭和轻质碳酸钙按照1：1.2：0.9重量份混合。
作为优选，所述将磁粉、陶氏粉末活性炭、熟石灰均进行粉碎，粉碎后目数大于200目。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明水处理用悬浮生物填料，其挂膜速度快，不易脱落，处理效率高，适用于污水中低浓度有机物与氨氮的处理，低浓度有机废水，本发明的生物填料具有极强的亲水性及生物亲和性，且填料本身对生物膜具有很强的吸附强度，有利于填料载体上生物量的截留与累积，其氨氮去除率超过92%，COD去除率超过78%，因此能较好的适应低浓度条件下的废水处理；其次，采用高密度聚乙烯55~65份搭配低密度聚乙烯8~12份作为基础树脂料，添加马来酸酐3~5份、过氧化二异丙苯0.2~0.6份、明胶1.5~3份，降低了污水和载体的接触角，提高了载体的亲水性，使微生物更容易附着在载体上，亲水型生物载体比表面积大、吸附性极强，在水中能防止载体外表面附着的微生物膜因载体间摩擦而脱落，挂膜所需时间短，提高了废水处理效率。
2、本发明水处理用悬浮生物填料，其在高密度聚乙烯65~75份、轻质碳酸钙6~10份、马来酸酐3~5份中进一步添加过氧化二异丙苯0.2~0.6份、明胶1.5~3份和磁粉0.5~2份，既有利于填料带有较强磁性形成磁化效应，提高废水中污染物转化速度和效率，产生吸附力，增加填料表面的吸附量；同时，过氧化二异丙苯0.2~0.6份、明胶1.5~3份可提高微生物的活性，水中微生物经磁化作用后，适应生存下来的微生物具有更大的增殖和代谢能力，使得有机污染物在弱磁场的作用下，通过磁力键、磁力、洛仑兹力和磁致胶体效应等作用经磁聚、吸附、富集到磁性生物填料表面；氧是顺磁性物质，曝气时会在磁场作用下被吸附到生物填料附近，增大填料表面的氧浓度，促进好氧生物的繁殖，另外弱磁场还具有诱导微生物的活性和酶活性的作用；再次，其采用明胶1.5~3份和甲壳素1~2份搭配使用，使得生物载体，缩短挂膜周期，并增强生物膜吸附强度，不易脱落。
3、本发明水处理用悬浮生物填料，在填料组分中进一步添加陶氏粉末活性炭5~20份，使得填料具有优良的吸附能力，能使生物细胞和有机物吸附固体表面，造成局部空间的高氧化速率，突破原有浓度平衡的界限，延长微生物与有机物的接触时间，使有机物被迅速、彻底降解，生物的氧化又使活性炭表面吸附能力得到恢复。
4、本发明水处理用悬浮生物填料，在填料组分中进一步熟石灰，改善填料的比重，让悬浮式填料比重接近水的比重，大大降低动力搅拌能耗，提高填料的功效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~4：一种水处理用悬浮生物填料，所述水处理用悬浮生物填料由以下重量份的组分组成，如表1所示：
表1
上述水处理用悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm3。
上述熟石灰与陶氏粉末活性炭和轻质碳酸钙按照1：1.2：0.9重量份混合。
一种用于上述水处理用悬浮生物填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取马来酸酐3~5份、过氧化二异丙苯0.2~0.6份，用2.5千克丙酮将它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中；
步骤二、再向混合机中加入高密度聚乙烯55~65份、低密度聚乙烯8~12份、熟石灰5~15份、陶氏粉末活性炭5~20份、轻质碳酸钙6~10份、明胶1.5~3份、甲壳素1~2份和磁粉0.5~2份均匀混合，取出后置于敞开的容器内让丙酮自然挥发，使之成为固体；
步骤三、将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒；
步骤四、将上面造出的颗粒投入45型单螺杆挤出机中，通过挤出模具挤压成型，得到的填料为圆筒，其内设轴向交叉加强筋、圆筒外壁上设轴向放射状翅片。
比较例1
采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于：产品组成中不加入熟石灰。得到悬浮填料产品E，密度为0.92kg/L。
比较例2
采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于：产品组成中不加入磁粉。得到悬浮填料产品F，密度为0.958kg/L。
比较例3
采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于：产品组成中不加入陶氏活性碳。得到悬浮填料产品G，密度为0.98kg/L。
取相同量的实施例1~4和比较例1~3获得的产品依次为A、B、C、D、E、F、G放入水中浸泡，时间为5小时，然后取出静置30min，测定含水率。产品A、B、C、D、E、F、G的含水率分别为19.1、18.9、18.9、18.8、11.8、12.5、13.2。用接触角测定仪进行测量计算，产品A、B、C、D、E、F、G的接触角分别为58°、57°、59°、58°、73°、75°、82°。结果表明本发明制备的悬浮生物填料的亲水性能得到较大的提高。
取相同量的实施例和比较例获得的产品A、B、C、D、E、F、G，置于5个平行的生物反应器进行试验。污泥和废水为某化工污水处理装置生化出水，其中试验在移动床生物膜反应器中进行，悬浮填料填充率为40%，pH为6.3-7.6，温度为20-30℃，C/N/P=100：5：1，DO=1.5~3mg/L的条件下，COD为200mg/L,氨氮为50mg/L，水力停留时间5h，结果如表1所示。
表2填料A-E的试验结果
填料种类 挂膜时间(d） 出水COD（mg/L) 出水氨氮(mg/L) COD去除率（%） 氨氮去除率（%）
A 10 42 3 82 97
B 9 39 2 83 96
C 10 41 3 82 97
D 11 40 2 84 96
E 16 68 15 66 70
F 19 86 19 57 62
G 20 78 16 61 68
由表2可见，本发明方法制备的生物填料挂膜时间明显缩短，COD和氨氮的去除率明显提高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水处理用悬浮生物填料，其特征在于：所述水处理用悬浮生物填料由以下重量份的组分组成：
高密度聚乙烯55~65份，
低密度聚乙烯8~12份，
熟石灰5~15份，
陶氏粉末活性炭5~20份，
轻质碳酸钙6~10份，
马来酸酐3~5份，
过氧化二异丙苯0.2~0.6份，
明胶1.5~3份，
甲壳素1~2份，
磁粉0.5~2份；
所述水处理用悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm3。
2.根据权利要求1所述的水处理用悬浮生物填料，其特征在于：所述熟石灰与陶氏粉末活性炭和轻质碳酸钙按照1：1.2：0.9重量份混合。
3.根据权利要求1所述的水处理用悬浮生物填料的制备方法，其特征在于：所述磁粉、陶氏粉末活性炭、熟石灰粉碎后目数均大于200目。
4.根据权利要求1所述的水处理用悬浮生物填料，其特征在于：所述磁粉为四氧化三铁磁、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中的至少一种。
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