CN106630114A - 一种生物滴滤床用多孔聚合物填料 - Google Patents

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Abstract

一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其由以下组分按重量份制备而成：聚合物树脂、聚合物改性剂、成核剂、亲水改性剂、亲和改性剂、致孔剂。该填料具有比表面积大、比重轻、亲水亲和等特点，提高了对污水中COD和NH3‑N的去除率，是一种比较理想的生物滴滤床填料。

Description

一种生物滴滤床用多孔聚合物填料
技术领域
本发明属于环境保护和高分子材料技术领域，具体涉及一种可用于生物滴滤床用降解氨氮(NH3-N)和化学耗氧量(COD)的多孔聚合物填料。
背景技术
生物滴滤床起源于100多年前，其以广谱适用性、高效、低耗、可实现大范围推广等优点，成为市政污水处理行业首选技术。由于填料是微生物生存和工作的场所，既是微生物生长的支撑载体，又是气液固传质介质，其性能直接影响降解污染物效果，因此填料是生物滴滤床的核心技术之一。
传统的生物滴滤床填料有堆肥、树皮、木片、木炭等填料。随着技术的进步，目前市场上的生物滴滤床填料有天然沸石、膨胀蛭石、生物陶粒及火山岩等无机填料和普通塑料填料。其中无机填料具备比表面积大、抗压强度高等特点，在较长时间内得到广泛的应用；塑料填料是廉价且形式多种多样，具有强度高、通透性和结构稳定性良好、生物膜易生易落、pH值稳定、压力损失低、使用寿命长、不易被腐蚀、不易因发生厌氧情况而产生另外的臭味等优点，但是同时也存在比表面积小、保湿性亲水性差、吸附能力差的缺点。
随着技术的发展，对填料的比表面积和亲水性等要求越来越高。本发明提供了一种比表面积高的多孔聚合物填料及其制备方法。除了比面积大之外，还具有比重轻、亲水亲和等优点。该填料用于生物滴滤床挂膜周期短，处理效率高，冲洗方便，使用寿命长，是一种环境友好的填料。代表了生物滴滤床填料一种新的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种比表面积大、比重轻、亲水亲和的生物滴滤床用多孔聚合物填料，其克服了传统多孔聚合物亲水亲和性差，抗压强度小等问题。
本发明的技术方案如下：
一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其由以下组分按重量份制备而成：
聚合物树脂：80～95份
聚合物改性剂：1～18份
成核剂：0.5～4份
亲水改性剂：1～5份
亲和改性剂：1～5份
致孔剂：其重量占聚合物树脂重量的1～20％。
进一步方案，所述聚合物树脂为聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯或聚氨酯。
进一步方案，所述聚合物改性剂为聚丙烯酸酯类、甲基苯乙烯类、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸类中一种。
进一步方案，所述成核剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土、二氧化硅、硫酸钡、炭黑、碳酸氢钠与柠檬酸混合物中的至少一种。
进一步方案，所述亲水改性剂为聚乙烯醇、活性炭、陶粉中的至少一种。
进一步方案，所述亲和改性剂为铁粉或磁粉。
进一步方案，所述致孔剂为二氧化碳、氮气、丁烷、丙烷、戊烷、庚烷中的至少一种。
制备时，按配比，将聚合物树脂、聚合物改性剂、成核剂、亲水改性剂和亲和改性剂混合后加入挤出机中；然后在挤出机的压缩段再注入致孔剂，混合均匀后经挤出机模头挤出得多孔聚合物填料。
本发明的有益效果有：
1、本发明的生物滴滤床用多孔聚合物填料的粒子大小可随使用要求进行调整，以满足不同场合的要求。
2、本发明中加入聚合物改性剂来改善了聚合物的熔体强度，从而提高了多孔聚合物的抗压强度。
3、本发明中加入亲水改性剂，从而增加了多孔聚合物填料的吸水率，提高了其污水通量，从而提高了对污水中COD和NH3-N的去除率。
4、本发明中加入的亲和改性剂为微生物提供适当的营养源和更多的物理附着点；并增加了挂膜量，以提高了对污水中COD和NH3-N的去除率。
5、本发明中加入致孔剂后可以获得不同倍率的多孔聚合物生物滴滤床填料，在压缩段注入致孔剂是为了防止多孔剂回流并且快速与熔体熔合。
6、本发明制备的多孔聚合物生物滴滤床填料的比表面积大、比重轻、亲水亲和易挂膜，处理效率高并且冲洗方便。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不收下述实施例的的限制。
实施例1
将聚丙烯95份、甲基苯乙烯3份、滑石粉2份、聚乙烯醇1份、铁粉1份加入搅拌机混合均匀后，加入直径为65mm、长径比为50的单螺杆挤出机的加料口中，在挤出机压缩段注入19份液态二氧化碳，充分混合后经圆形口模头(直径为1mm)挤出，然后拉伸、冷却、切粒成型。
该多孔聚合物填料密度在50g/L，粒径为3mm，开孔率为91％。
实施例2
将聚苯乙烯85份、聚甲基丙烯酸酯10份、碳酸氢钠与柠檬酸混合物4份、陶粉3份、磁粉2份经搅拌机混合均匀后，加入直径为65mm、长径比为50的单螺杆挤出机的加料口中，在挤出机压缩段注入8.5份氮气，充分混合后经圆形口模头(直径1mm)挤出，然后拉伸、冷却、切粒成型。
该多孔聚合物填料密度在40g/L，粒径为3mm，开孔率为93％。
实施例3
将聚乙烯80份、三元乙丙橡胶18份、高岭土0.5份、活性炭5份、磁粉1份经搅拌机混合均匀后，加入直径为65/90mm、长径比为35的串联单螺杆挤出机的加料口中，在挤出机压缩段注入4份丁烷，充分混合后经圆形口模头(直径2.5mm)挤出，然后拉伸、冷却、切粒成型。
该多孔聚合物填料密度为20g/L，粒径为8mm，开孔率为95％。
实施例4
将聚氨酯90份、乙烯-醋酸类1份、二氧化硅2份、硫酸钡2份、聚乙烯醇1份、铁粉1份经搅拌机混合均匀后，加入直径为65mm、长径比为50的单螺杆挤出机的加料口中，在挤出机压缩段注入10％重量的液态二氧化碳，充分混合后经圆形口模头(直径3mm)挤出，然后拉伸、冷却、切粒成型。
该多孔聚合物填料密度为60g/L，粒径为6mm，开孔率为93％。
对比例
选择堆积密度为750g/L，粒子大小为3～5陶粒填料。
将实施例1-4的多孔聚合物填料和对比例的陶粒填料分别填充在生物滴滤床处理水产养殖废水。其具体结果如表1所示：
表1：几种不同滤料生物滴滤床污水处理效果
上表中COD按照GB11914-89测试，NH3-N按照HJ-535-2009测试。
从表1中实施例和对比例的数据可知，本发明的多孔聚合物填料用于生物滴滤床的氨氮和COD降解效率明显提高，NH3-N去除率可达83％，COD去除率81.6％。而对比例对NH3-N去除率仅为66％，COD去除率为65.1％。所以本发明的多孔聚合物填料远远高于传统陶粒填料用于生物滴滤床的处理效率。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：
聚合物树脂：80~95份
聚合物改性剂：1~18份
成核剂：0.5~4份
亲水改性剂：1~5份
亲和改性剂：1~5份
致孔剂：其重量占聚合物树脂重量的1~20%。
2.根据权利要求1所述的一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：所述聚合物树脂为聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯或聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：所述聚合物改性剂为聚丙烯酸酯类、甲基苯乙烯类、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸类中一种。
4.根据权利要求1所述的一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：所述成核剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土、二氧化硅、硫酸钡、炭黑、碳酸氢钠与柠檬酸混合物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：所述亲水改性剂为聚乙烯醇、活性炭、陶粉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：所述亲和改性剂为铁粉或磁粉。
7.根据权利要求1所述的一种生物滴滤床用多孔聚合物填料，其特征在于：所述致孔剂为二氧化碳、氮气、丁烷、丙烷、戊烷、庚烷中的至少一种。
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