CN111517453B - 缓释填料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了缓释填料及制备方法，属于污水处理技术领域，缓释填料，包括第一尼龙骨架、第二尼龙骨架、旋转挂膜组、碳源、以及包衣膜，第一尼龙骨架和第二尼龙骨架可拆卸配合，且装配后形成球状骨架，第一尼龙骨架和第二尼龙骨架的内部均可拆卸转动连接有旋转挂膜组，第一尼龙骨架、第二尼龙骨架、以及旋转挂膜组均具有多个与外界联通的容置孔，容置孔内填充有碳源，包衣膜将容置孔的孔口封闭，一种缓释填料的制备方法，包括以下步骤，S1:注塑成型，S2:填充碳源，S3:固化碳源，S4:装配。本发明的缓释填料及制备方法，碳源利用率高，挂膜能力强，便于老化的生物膜脱落。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种缓释填料及制备方法。
背景技术
很多企业的发展都受到了污水排放、处理和回用的问题严重影响，加大了企业发展的投资成本，使企业放缓了前进的步伐。我国的水处理行业也在根据大环境的发展需要，加速更新技术。随着城市的不断发展，新兴行业不断的出现，环境污染的现象也加速的恶化。
污水处理方式较多，生物膜法的应用优势，膜技术的出现减轻了水污染的现象。具体的，在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体，即填料，在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。在污水处理的进一步脱氮除磷时需要额外加入碳源，这些碳源只能与表面的微生物群接触，碳源利用率低，并且现有的填料挂膜能力差，生物膜不易脱落。
发明内容
本发明的目的在于提出一种缓释填料及制备方法，碳源利用率高，挂膜能力强，便于老化的生物膜脱落。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的缓释填料，包括呈空心半球状的第一尼龙骨架、呈空心半球状的第二尼龙骨架、旋转挂膜组、碳源、以及包衣膜，第一尼龙骨架和第二尼龙骨架均镂空设置，第一尼龙骨架和第二尼龙骨架可拆卸配合，且装配后形成球状骨架，第一尼龙骨架和第二尼龙骨架的内部均可拆卸转动连接有旋转挂膜组，第一尼龙骨架、第二尼龙骨架、以及旋转挂膜组均具有多个与外界联通的容置孔，容置孔内填充有碳源，包衣膜将容置孔的孔口封闭。
优选地，第一尼龙骨架上设有环形卡块，第二尼龙骨架上开设有环形卡槽，环形卡块和环形卡槽卡合。
优选地，旋转挂膜组包括转杆、横臂、转轴、以及安装帽，第一尼龙骨架和第二尼龙骨架的中部均开设有通孔，转杆的一端部固定有转轴，转轴的端部具有外螺纹，转轴的端部穿过通孔螺纹连接有安装帽，转轴与通孔转动配合。
优选地，第一尼龙骨架、第二尼龙骨架、以及旋转挂膜组的材质均为生物降解尼龙。
优选地，碳源为生物质碳源，包括淀粉、葡萄糖和纤维素中的一种或多种。
优选地，横臂呈波浪状、直线状或三角状。
本发明还提供一种缓释填料的制备方法，包括以下步骤，S1:注塑成型，以PA6为主要材料进行微孔发泡注塑，形成第一尼龙骨架、第二尼龙骨架和旋转挂膜组，S2:填充碳源，往第一尼龙骨架、第二尼龙骨架和旋转挂膜组的容置孔内填充碳源，S3:固化碳源，通过喷雾法在容置孔的孔口形成包衣膜，将碳源封闭在容置孔内，S4:装配，在第一尼龙骨架和第二尼龙骨架内装配旋转挂膜组，然后将第一尼龙骨架和第二尼龙骨架装配成球状骨架，缓释填料制备完成。
优选地，步骤S1中，注塑材料包括以下组分：PA6：60-80份，玻璃纤维：18-33份，聚乳酸：25-40份，助剂：5-10份。
优选地，步骤S3中，具体包括以下步骤:
S31:配制包衣液，将包衣材料溶解于溶剂中，并加入成膜剂、增塑剂和致孔剂混合；
S32:喷雾，使用喷枪将包衣液喷雾于容置孔孔口处直至形成包衣膜；
S33:干燥，在25-50℃的温度下对包衣膜进行干燥。
优选地，成膜剂的质量浓度为：2-6％，增塑剂的质量浓度为：0.3-0.7％，致孔剂的质量浓度为：0.05-0.3％。
本发明的有益效果为：
1、包衣膜起到缓释作用，随时间推移，包衣膜逐渐脱落，使得微生物延伸附着在容置孔内，形成微生物群，容置孔内的微生物群与碳源接触，提高了碳源利用率，随着包衣膜的脱落，容置孔打开，碳源缓释，吸附氮磷，微生物逐步向整个填料覆盖繁殖，碳源的缓释逐步提供有机物，更有利于附着的微生物生长，提高处理效率。
2、第一尼龙骨架、第二尼龙骨架和旋转挂膜组上均可挂膜，挂膜能力强。
3、旋转挂膜组在受到水流冲刷时强化了对生物膜的剪切和摩擦，更有利于老化的生物膜及时脱落。
4、可拆卸的旋转挂膜组可根据水体水质情况进行更换。
5、缓释填料整体均可降解，避免污染环境，具有良好的环境适应性。
6、第一尼龙骨架和第二尼龙骨架形成的球状骨架能分布更多的容置孔，使得一个缓释填料能装载更多的碳源而间距又不会过于小。
附图说明
图1是本发明的缓释填料的主视结构示意图。
图2是图1中A的放大示意图。
附图中的标记为：1-第一尼龙骨架，2-第二尼龙骨架，3-旋转挂膜组，31-转杆，32-横臂，33-转轴，34-安装帽，35-通孔，36-外螺纹，4-碳源，5-包衣膜，6-容置孔，7-卡块，8-环形卡槽。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图2所示，本实施例中提供的缓释填料，包括呈空心半球状的第一尼龙骨架1、呈空心半球状的第二尼龙骨架2、旋转挂膜组3、碳源4、以及包衣膜5，第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2均镂空设置，第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2可拆卸配合，且装配后形成球状骨架，第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2的内部均可拆卸转动连接有旋转挂膜组3，第一尼龙骨架1、第二尼龙骨架2、以及旋转挂膜组3均具有多个与外界联通的容置孔6，容置孔6内填充有碳源4，包衣膜5将容置孔6的孔口封闭。第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2形成的球状骨架能分布更多的容置孔6，使得一个缓释填料能装载更多的碳源4而间距又不会过于小，将碳源4装载在第一尼龙骨架1、第二尼龙骨架2、以及旋转挂膜组3上，由包衣膜5封闭，包衣膜5起到缓释作用，随时间推移，包衣膜5逐渐脱落，使得微生物延伸附着在容置孔6内，形成微生物群，容置孔6内的微生物群与碳源4接触，提高了碳源4利用率，随着包衣膜5的脱落，容置孔6打开，碳源4缓释，吸附氮磷，微生物逐步向整个填料覆盖繁殖，碳源4的缓释逐步提供有机物，更有利于附着的微生物生长，提高处理效率，旋转挂膜组3在受到水流冲刷时强化了对生物膜的剪切和摩擦，更有利于老化的生物膜及时脱落，旋转挂膜组3结合第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2的镂空设置，能更好挂膜，挂膜能力强。可拆卸的第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2便于安装旋转挂膜组3，可拆卸的旋转挂膜组3可根据水体水质情况进行更换。
进一步的，第一尼龙骨架1底部设有环形卡块7，第二尼龙骨架2顶部开设有环形卡槽8，环形卡块7和环形卡槽8卡合，实现第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2的可拆卸连接。
进一步的，旋转挂膜组3包括转杆31、横臂32、转轴33、以及安装帽34，第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2的中部均开设有通孔35，转杆31的一端部固定有转轴33，转轴33的端部具有外螺纹36，转轴33的端部穿过通孔35螺纹连接有安装帽34，转轴33与通孔35转动配合。通过安装帽34和转轴33端部的外螺纹36的螺纹配合实现旋转挂膜组3的可拆卸。
进一步的，第一尼龙骨架1、第二尼龙骨架2、以及旋转挂膜组3的材质均为生物降解尼龙，缓释填料整体均可降解，避免污染环境，具有良好的环境适应性。
进一步的，碳源4为生物质碳源4，包括淀粉、葡萄糖和纤维素中的一种或多种。
进一步的，横臂32呈波浪状、直线状或三角状，可根据不同水体水质设置，本实施例为直线状。
本发明还提供一种缓释填料的制备方法，包括以下步骤，
S1:注塑成型，以PA6为主要材料进行微孔发泡注塑，形成第一尼龙骨架1、第二尼龙骨架2和旋转挂膜组3。具体的，注塑材料包括以下组分：PA6：78份，玻璃纤维：31份，聚乳酸：35份，助剂：8份。玻璃纤维能提高整体强度，通过PA6和聚乳酸的结合设置有利于降解。微孔发泡注塑基本保持其原有力学性能的基础上实现重量减轻，同时由于制品内部几乎没有任何残余应力，因此制品的翘曲和变形得到很好的抑制。此外，由于能够有效地防止收缩痕，对于制品壁厚均匀度的要求有很大降低，从而为制品设计提供了更大的空间。
S2:填充碳源4，往第一尼龙骨架1、第二尼龙骨架2和旋转挂膜组3的容置孔6内填充碳源4。
S3:固化碳源4，将包衣材料溶解于溶剂中，并加入成膜剂、增塑剂和致孔剂混合，然后使用喷枪将包衣液喷雾于容置孔6孔口处直至形成包衣膜5，将碳源4封闭在容置孔6内，最后在45℃的温度下对包衣膜5进行干燥。其中，成膜剂的质量浓度为：5％，增塑剂的质量浓度为：0.6％，致孔剂的质量浓度为：0.1％。
S4:装配，在第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2内装配旋转挂膜组3，然后将第一尼龙骨架1和第二尼龙骨架2装配成球状骨架，缓释填料制备完成。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.缓释填料，其特征在于：
包括呈空心半球状的第一尼龙骨架、呈空心半球状的第二尼龙骨架、旋转挂膜组、碳源、以及包衣膜；
所述第一尼龙骨架和第二尼龙骨架均镂空设置，所述第一尼龙骨架和第二尼龙骨架可拆卸配合，且装配后形成球状骨架；
所述第一尼龙骨架和第二尼龙骨架的内部均可拆卸转动连接有旋转挂膜组；
所述旋转挂膜组包括转杆、横臂、转轴、以及安装帽；
所述第一尼龙骨架和第二尼龙骨架的中部均开设有通孔；
所述转杆的一端部固定有转轴，所述转轴的端部具有外螺纹，所述转轴的端部穿过所述通孔螺纹连接有安装帽，所述转轴与所述通孔转动配合；
所述第一尼龙骨架、第二尼龙骨架、以及旋转挂膜组均具有多个与外界联通的容置孔，所述容置孔内填充有碳源，所述包衣膜将所述容置孔的孔口封闭；
缓释填料的制备方法包括以下步骤，
S1:注塑成型，以PA6为主要材料进行微孔发泡注塑，形成第一尼龙骨架、第二尼龙骨架和旋转挂膜组，注塑材料包括以下组分：
PA6：60-80份；
玻璃纤维：18-33份；
聚乳酸：25-40份；
助剂：5-10份；
S2:填充碳源，往第一尼龙骨架、第二尼龙骨架和旋转挂膜组的容置孔内填充碳源；
S3:固化碳源，通过喷雾法在容置孔的孔口形成包衣膜，将碳源封闭在容置孔内，具体包括以下步骤:
S31:配制包衣液，将包衣材料溶解于溶剂中，并加入成膜剂、增塑剂和致孔剂混合；
S32:喷雾，使用喷枪将包衣液喷雾于容置孔孔口处直至形成包衣膜；
S33:干燥，在25-50℃的温度下对包衣膜进行干燥；
S4:装配，在第一尼龙骨架和第二尼龙骨架内装配旋转挂膜组，然后将第一尼龙骨架和第二尼龙骨架装配成球状骨架，缓释填料制备完成。
2.根据权利要求1所述的缓释填料，其特征在于：
所述第一尼龙骨架上设有环形卡块，所述第二尼龙骨架上开设有环形卡槽，所述环形卡块和环形卡槽卡合。
3.根据权利要求1所述的缓释填料，其特征在于：
所述第一尼龙骨架、第二尼龙骨架、以及旋转挂膜组的材质均为生物降解尼龙。
4.根据权利要求1所述的缓释填料，其特征在于：
所述碳源为生物质碳源，包括淀粉、葡萄糖和纤维素中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的缓释填料，其特征在于：
所述横臂呈波浪状、直线状或三角状。
6.根据权利要求1所述的缓释填料，其特征在于：
所述成膜剂的质量浓度为：2-6%；
所述增塑剂的质量浓度为：0.3-0.7%；
所述致孔剂的质量浓度为：0.05-0.3%。
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