CN111056624A - 一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料及制备方法 - Google Patents

一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料及制备方法，所述聚苯乙烯轻滤料包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯70‑80份、聚碳酸酯9.5‑10.5份、无机纳米粒子12.7‑14.2份、发泡剂1.4‑1.6份，所述聚苯乙烯轻质滤料的平均粒径为3‑5毫米，堆积密度为40‑50千克/立方米，孔隙率为0.5，比表面积大于1000平方米/立方米，所述无机纳米粒子为纳米过氧化钙、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙，所述发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钙。本发明制备聚苯乙烯轻质滤料时，以发泡剂代替石油液化气，制作过程安全简单，制备的聚苯乙烯轻质滤料具有更强的抗冲击性能和耐摩擦力，从而减少了滤池运行过程中的滤料损耗。

Description

一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料及制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料及制备方法。
背景技术
曝气生物滤池(biological aerated filter，BAF)是生物氧化处理技术中一种应用较广泛的新型生物膜法水处理工艺，于20世纪80年代末在欧美开始发展，具有流程简单、有机负荷高、除污效果好、抗冲击负荷能力强等优点，主要通过生物膜、填料的吸附和过滤作用及反应器内食物链的分级捕食作用快速地净化污水。近年来，曝气生物滤池已被广泛应用于多种类型污水的处理，包括城市污水、垃圾渗滤液、重油废水、微污染地表水等。
曝气生物滤池的性能很大程度上取决于滤料的性能，如比表面积、密度、粒径、强度、孔隙率以及表面的电荷、亲水性、粗糙度等。因此滤料的性能不仅决定了生物膜能成长的比表面积大小和其表面能附着的生物量的多少，并且反应器中水的动力状态也受到其性能的影响。目前最普遍使用的是砂滤池，其在生产中存在的主要问题是滤料比重大导致反冲洗能耗高、水头损失大、运行成本较高、维护困难以及持续过滤能力有限，而轻质滤料在一定程度上可以避免该过滤工艺的部分缺点。近年来，研究人员采用聚苯乙烯高分子材料生产出轻质塑料小球作为生物滤池的滤料，现有的聚苯乙烯轻质滤料存在物理性能脆、冲击强度低、易出现应力开裂等问题，从而在滤池运行过程中容易破碎而随出水流失造成滤料损耗。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，本发明滤料的制作过程安全简单，抗冲击性强，滤料表面溶解氧浓度高，同时可实现高效脱氮、有机物降解、重金属和磷等污染物的去除，减少反冲洗动力和水量消耗、提高产水率、降低系统运行能耗和成本。此外，本发明还要提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯70-80份、聚碳酸酯9.5-10.5份、无机纳米粒子 12.7-14.2份、发泡剂1.4-1.6份，所述聚苯乙烯轻质滤料的平均粒径为3-5毫米，堆积密度为40-50千克/立方米，孔隙率为0.5，比表面积大于1000平方米/立方米，所述无机纳米粒子为纳米过氧化钙、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙，所述发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钙。
作为优选的技术方案，包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯75份、聚碳酸酯 10份、无机纳米粒子13.5份、发泡剂1.5份，所述无机纳米粒子为纳米过氧化钙，所述发泡剂为碳酸氢钠。
本发明的第二方面，提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料的制备方法，用于制备上述的聚苯乙烯轻质滤料，包括以下步骤：
步骤一、按照比例将聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混；
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至步骤一制备得到的共混物中，并充分搅拌；
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得聚苯乙烯轻质滤料。
作为优选的技术方案，所述步骤一中双螺旋挤出机的加热温度为240-280摄氏度。
作为优选的技术方案，所述步骤二中的搅拌时间为30-120分钟。
过氧化钙在地表水化学修复中可以作为“固态双氧水”，比液态双氧水有更好的修复效果。过氧化钙溶于水可缓慢的释放出双氧水和氢氧化钙，释放的双氧水最大值可达到0.47gH2O2/CaO2，随着反应的进行，双氧水逐渐释放出来，从而避免了双氧水一次性释放造成的浪费。纳米级过氧化钙将有利于提高过氧化钙与污染物的反应速率。在聚苯乙烯轻质滤料中加入纳米过氧化钙，不仅可以提高滤料表面的溶解氧浓度，同时可以提高有机物、重金属和磷等污染物的去除率。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明制备聚苯乙烯轻质滤料时，以发泡剂代替石油液化气，制作过程安全简单，制备的聚苯乙烯轻质滤料具有更强的抗冲击性能和耐摩擦力，从而减少了滤池运行过程中的滤料损耗。制备聚苯乙烯轻质滤料时，加入纳米过氧化钙，不仅具有承托作用，遇水可长时间释放氧气，为微生物提供有氧环境，提高了有机物、重金属和磷等污染物的去除率。此外，轻质滤料曝气生物滤池在反冲洗过程中，反冲洗时间和水量大幅度地降低，这有利于降低反冲洗的能耗，从而降低了运行成本。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，按照重量份数包括以下各组分：聚苯乙烯75份、聚碳酸酯10份、无机纳米粒子13.5份、发泡剂1.5 份。无机纳米粒子选用纳米过氧化钙，发泡剂选用碳酸氢钠。
上述聚苯乙烯轻质滤料的制备方法如下：
步骤一、按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280摄氏度，得到熔融状态的共混物。
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌90分钟。
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯轻质滤料。
制备得到的聚苯乙烯轻质滤料的平均粒径为3-5毫米，堆积密度为40-50千克/ 立方米，孔隙率为0.5，比表面积大于1000平方米/立方米。
取某生活污水厂进水进行试验，生活污水初始性质为：COD浓度为450mg/L，总氮浓度为26.5mg/L。试验采用上向流进水、气水同向的曝气生物滤池，内装滤料高为1.3m。运行稳定后，出水COD和总氮的平均浓度分别小于40mg/L和5.1mg/L，对COD和总氮的去除率分别高达91％和81％。
实施例2
本实施例提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，按照重量份数包括以下各组分：聚苯乙烯70份、聚碳酸酯9.5份、无机纳米粒子13.5份、发泡剂 1.4份。无机纳米粒子选用纳米过氧化钙，发泡剂选用碳酸氢钠。
上述聚苯乙烯轻质滤料的制备方法如下：
步骤一、按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280摄氏度，得到熔融状态的共混物。
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌120分钟。
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯轻质滤料。
实施例3
本实施例提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，按照重量份数包括以下各组分：聚苯乙烯80份、聚碳酸酯10.5份、无机纳米粒子12.7份、发泡剂 1.5份。无机纳米粒子选用纳米二氧化硅，发泡剂选用碳酸氢钠。
上述聚苯乙烯轻质滤料的制备方法如下：
步骤一、按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280摄氏度，得到熔融状态的共混物。
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌120分钟。
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯轻质滤料。
实施例4
本实施例提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，按照重量份数包括以下各组分：聚苯乙烯80份、聚碳酸酯10份、无机纳米粒子14.2份、发泡剂1.6 份。无机纳米粒子选用纳米碳酸钙，发泡剂选用碳酸氢钙。
上述聚苯乙烯轻质滤料的制备方法如下：
步骤一、按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280摄氏度，得到熔融状态的共混物。
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌90分钟。
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯轻质滤料。
实施例4
本实施例提供一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，按照重量份数包括以下各组分：聚苯乙烯70份、聚碳酸酯9.5份、无机纳米粒子12.7份、发泡剂 1.4份。无机纳米粒子选用纳米过氧化钙，发泡剂选用碳酸氢钠。
上述聚苯乙烯轻质滤料的制备方法如下：
步骤一、按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280摄氏度，得到熔融状态的共混物。
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌30分钟。
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯轻质滤料。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于曝气生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯70-80份、聚碳酸酯9.5-10.5份、无机纳米粒子12.7-14.2份、发泡剂1.4-1.6份，所述聚苯乙烯轻质滤料的平均粒径为3-5毫米，堆积密度为40-50千克/立方米，孔隙率为0.5，比表面积大于1000平方米/立方米，所述无机纳米粒子为纳米过氧化钙、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙，所述发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钙。
2.如权利要求1所述的一种适用于生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯75份、聚碳酸酯10份、无机纳米粒子13.5份、发泡剂1.5份，所述无机纳米粒子为纳米过氧化钙，所述发泡剂为碳酸氢钠。
3.一种适用于生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料的制备方法，用于权利要求1和2任一项所述的聚苯乙烯轻质滤料，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照比例将聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混；
步骤二、将无机纳米粒子、发泡剂加入至步骤一制备得到的共混物中，并充分搅拌；
步骤三、将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得聚苯乙烯轻质滤料。
4.如权利要求3所述的一种适用于生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中双螺旋挤出机的加热温度为240-280摄氏度。
5.如权利要求3所述的一种适用于生物滤池的聚苯乙烯轻质滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的搅拌时间为30-120分钟。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE791957A (fr) * 1971-11-29 1973-05-28 Rhone Progil Procede de preparation de profiles de structure cellulaire par extrusion de compositions polymeres thermoplastiques expansibles
CN105621606A (zh) * 2016-03-02 2016-06-01 上海交通大学 一种新型轻质滤料反硝化生物滤池
CN106517504A (zh) * 2016-11-22 2017-03-22 南京大学 一种缓释碳源填料及其制备方法和应用
CN106946309A (zh) * 2017-04-27 2017-07-14 安徽大学 一种氧缓释、吸磷材料的制备方法及其应用
CN108545826A (zh) * 2018-05-14 2018-09-18 和县伊迈炭业有限责任公司 一种生活污水用塔式生物滤池填料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE791957A (fr) * 1971-11-29 1973-05-28 Rhone Progil Procede de preparation de profiles de structure cellulaire par extrusion de compositions polymeres thermoplastiques expansibles
CN105621606A (zh) * 2016-03-02 2016-06-01 上海交通大学 一种新型轻质滤料反硝化生物滤池
CN106517504A (zh) * 2016-11-22 2017-03-22 南京大学 一种缓释碳源填料及其制备方法和应用
CN106946309A (zh) * 2017-04-27 2017-07-14 安徽大学 一种氧缓释、吸磷材料的制备方法及其应用
CN108545826A (zh) * 2018-05-14 2018-09-18 和县伊迈炭业有限责任公司 一种生活污水用塔式生物滤池填料

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