CN107758847A - 高挂膜量mbbr悬浮生物填料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高挂膜量MBBR悬浮生物填料，所述高挂膜量MBBR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；所述高挂膜量MBBR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

高挂膜量MBBR悬浮生物填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高挂膜量MBBR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

生物膜法污水处理是使微生物例如硝化菌和反硝化菌固着在填料表面，呈膜状生长，来实现污水处理的技术。一般可分为生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等，虽然它们的结构差别很大，但其基本原理相同，即通过废水与生物膜的接触，进行固液两相的传质，通过生物膜进行有机物的生物降解，使废水得以净化。生物膜法具有较高的处理效率，对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。但生物膜法的微生物挂膜技术还存在许多没有解决的问题。

主要问题如下：一方面，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；另一方面，现有技术填料产品，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高挂膜量MBBR悬浮生物填料，该高挂膜量MBBR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；同时，提供一种上述高挂膜量MBBR悬浮生物填料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的第一技术方案是：一种高挂膜量MBBR悬浮生物填料，所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料包括中空短管、依次同心地设置于中空短管外侧的第一同心环圈、第二同心环圈，所述中空短管、第一同心环圈和第二同心环圈之间通过连筋连接，位于最外侧的第二同心环圈表面呈锯齿状，所述第一同心环圈外侧面上等间隔分布有若干个短翅片；

所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料由以下重量份的组分组成：

高密度聚乙烯 60~70份，

聚丙烯树脂 10~15份，

低密度聚乙烯 6~8份，

竹炭粉末 8~10份，

木材粉末 4~6份，

木质素 2~3份，

二氯甲烷 2~3份，

二乙基胍硫酸盐 1~2份，

N,N'-乙撑双硬脂酰胺 0.5~1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，

磁粉 1~2份，

季戊四醇硬脂酸酯 0.5~1份；

所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm³；

所述磁粉由四氧化三铁、二氧化铬混合而成。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

作为优选，所述四氧化三铁、二氧化铬按照10~3~5的重量份比例混合而成。

作为优选，所述竹炭粉末、木材粉末与木质素按照10：5：2.5重量份混合。

作为优选，所述中空短管的直径与高度比为10：3~6。

本发明采用的第二技术方案是：一种用于高挂膜量MBBR悬浮生物填料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取高密度聚乙烯60~70份、聚丙烯树脂10~15份、低密度聚乙烯6~8份、、二氯甲烷2~3份、二乙基胍硫酸盐1~2份、N,N'-乙撑双硬脂酰胺0.5~1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、磁粉1~2份、季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份，置于混合机中高速搅拌均匀，温度缓慢升高至 120℃后，低速搅拌冷却到40℃，加入竹炭粉末5~10份、木材粉末4~6份、木质素5~8份搅拌均匀至室温；

步骤二、将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒；

步骤三、再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。

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、本发明高挂膜量MBBR悬浮生物填料及其制备方法，其配方中进一步采用高密度聚乙烯60~70份搭配聚丙烯树脂10~15份、低密度聚乙烯6~8份作为基础树脂料，添加马来酸酐3~5份、过氧化二异丙苯和明胶，降低了污水和载体的接触角，提高了载体的亲水性和耐冲击性，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，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，其配方中磁粉0.5~2份结合季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份，有利于提高载体生物膜的挂膜量。

2、本发明高挂膜量MBBR悬浮生物填料及其制备方法，其在高密度聚乙烯、聚丙烯树脂、低密度聚乙烯中进一步添加竹炭粉末、木材粉末、木质素，既有利于填料产生吸附力，增加填料表面的吸附量，也有利于微生物早期快速定殖生长，并增强生物膜吸附强度，不易脱落。

3、本发明高挂膜量MBBR悬浮生物填料及其制备方法，其其体系中搭配添加二氯甲烷、二乙基胍硫酸盐、N,N'-乙撑双硬脂酰胺和磁粉，可形成特定结构的多孔空隙，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，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，大大降低动力搅拌能耗，提高填料的功效。

附图说明

附图1为本发明高挂膜量MBBR悬浮生物填料结构示意图。

以上附图中：1、中空短管；2、第一同心环圈；3、第二同心环圈；4、连筋；5、短翅片。

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1~4：一种高挂膜量MBBR悬浮生物填料，所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料包括中空短管1、依次同心地设置于中空短管1外侧的第一同心环圈2、第二同心环圈3，所述中空短管1、第一同心环圈2和第二同心环圈3之间通过连筋4连接，位于最外侧的第二同心环圈3表面呈锯齿状，所述第一同心环圈2外侧面上等间隔分布有若干个短翅片5；

所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料由以下重量份的组分组成，如表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					高密度聚乙烯60~70份	66份	65份	62份	70份
聚丙烯树脂10~15份	15份	12份	10份	14份
					低密度聚乙烯 6~8份	7份	6份	8份	8份
竹炭粉末8~10份	8份	9份	8.5份	10份
					木材粉末4~6份	4份	5份	6份	5.5份
木质素2~3份	2.5份	2.2份	3份	2.4份
					二氯甲烷 2~3份	2.8份	2.6份	2份	2.2份
二乙基胍硫酸盐1~2份	1.8份	1.6份	1份	1.2份
					N,N'-乙撑双硬脂酰胺0.5~1份	0.8份	0.5份	1份	0.6份
马来酸酐3~5份	4份	5份	3.8份	4.6份
					过氧化二异丙苯0.2~0.6份	0.5份	0.6份	0.3份	0.35份
明胶1.5~3份	1.8份	2.5份	2.2份	2份
					磁粉1~2份	2份	1.6份	1份	1.5份
季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份	0.6份	0.8份	1份	0.6份

上述高挂膜量MBBR悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm³。

注：实施例1中四氧化三铁、二氧化铬按照10~3的重量份比例混合而成；实施例2中四氧化三铁、二氧化铬按照10~5的重量份比例混合而成；实施例3中四氧化三铁、二氧化铬按照10~3.5的重量份比例混合而成；实施例4中四氧化三铁、二氧化铬按照10~4.5的重量份比例混合而成。

上述竹炭粉末、木材粉末与木质素按照10：5：2.5重量份混合。

上述中空短管1的直径与高度比为10：3~6。

一种用于上述高挂膜量MBBR悬浮生物填料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取高密度聚乙烯60~70份、聚丙烯树脂10~15份、低密度聚乙烯6~8份、、二氯甲烷2~3份、二乙基胍硫酸盐1~2份、N,N'-乙撑双硬脂酰胺0.5~1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、磁粉1~2份、季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份，置于混合机中高速搅拌均匀，温度缓慢升高至 120℃后，低速搅拌冷却到40℃，加入竹炭粉末5~10份、木材粉末4~6份、木质素5~8份搅拌均匀至室温；

步骤二、将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒；

步骤三、再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。

上述磁粉粉碎后目数大于 200 目。

取相同量的实施例1~4的产品依次为A、B、C、D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的含水率分别为 17.5、17.8、17.6、17.8、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62°、61°、63°、62°、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，置于4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，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	11	40	3	,80.5	95
B	12	37	2	81	96
						C	12	39	3	80	94
D	11	37	2	82	95

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 (6)

1.一种高挂膜量MBBR悬浮生物填料，其特征在于：所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料包括中空短管（1）、依次同心地设置于中空短管（1）外侧的第一同心环圈（2）、第二同心环圈（3），所述中空短管（1）、第一同心环圈（2）和第二同心环圈（3）之间通过连筋（4）连接，位于最外侧的第二同心环圈（3）表面呈锯齿状，所述第一同心环圈（2）外侧面上等间隔分布有若干个短翅片（5）；

所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料由以下重量份的组分组成：

高密度聚乙烯 60~70份，

聚丙烯树脂 10~15份，

低密度聚乙烯 6~8份，

竹炭粉末 8~10份，

木材粉末 4~6份，

木质素 2~3份，

二氯甲烷 2~3份，

二乙基胍硫酸盐 1~2份，

N,N'-乙撑双硬脂酰胺 0.5~1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，

磁粉 1~2份，

季戊四醇硬脂酸酯 0.5~1份；

所述高挂膜量MBBR悬浮生物填料的密度为0.96～0.98g/cm³；

所述磁粉由四氧化三铁、二氧化铬混合而成。

2.根据权利要求1所述的高挂膜量MBBR悬浮生物填料，其特征在于：所述四氧化三铁、二氧化铬按照10~3~5的重量份比例混合而成。

3.根据权利要求1所述的高挂膜量MBBR悬浮生物填料，其特征在于：所述竹炭粉末、木材粉末与木质素按照10：5：2.5重量份混合。

4.根据权利要求1所述的高挂膜量MBBR悬浮生物填料，其特征在于：所述中空短管（1）的直径与高度比为10：3~6。

5.一种用于权利要求1所述的高挂膜量MBBR悬浮生物填料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、取高密度聚乙烯60~70份、聚丙烯树脂10~15份、低密度聚乙烯6~8份、、二氯甲烷2~3份、二乙基胍硫酸盐1~2份、N,N'-乙撑双硬脂酰胺0.5~1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、磁粉1~2份、季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份，置于混合机中高速搅拌均匀，温度缓慢升高至 120℃后，低速搅拌冷却到40℃，加入竹炭粉末5~10份、木材粉末4~6份、木质素5~8份搅拌均匀至室温；

步骤二、将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒；

步骤三、再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。

6. 根据权利要求1所述的高挂膜量MBBR悬浮生物填料的制备方法，其特征在于：所述磁粉粉碎后目数大于 200 目。