CN112374604A - 对贫cod废水深度处理的mbbr填料及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了对贫COD废水深度处理的MBBR填料及其制作方法，该种MBBR填料由如下重量份原料制成：基体材料85‑95份，缓释碳源材料2‑6份，碳源富集材料1‑3份，增韧剂1‑3份，生物酶激活剂0.1‑4份，无机结构材料1‑3份，生物表面活性剂0.2‑1份，二氯甲烷1‑2份，石蜡0.1‑1份；包括如下制作步骤：步骤一、称量高温混合，步骤二、挤出造粒，步骤三、挤塑成型；本发明制得的MBBR填料挂膜速度快、不易脱落、处理效率高，适用于处理贫COD的有机废水，通过对填料材质和结构进行优化，使填料的亲水性和生物亲和性都有极大的改善和提高，并且填料本身对生物膜具有极强的吸附性能。

Description

对贫COD废水深度处理的MBBR填料及其制作方法
技术领域
本发明属于污水处理悬浮生物填料技术领域，具体地，涉及对贫COD废水深度处理的MBBR填料及其制作方法。
背景技术
随着现代工业农业的进程以及全球人口的急剧增长，严重的水污染已经成为了社会的焦点问题之一。目前现行高效且经济的污水处理方法主要有活性污泥法和生物膜法两大类：活性污泥法自二十世纪初由英国的克拉克(Clark)和盖奇(Gage)发明应用以来，经几十年直至今日的发展和革新已经在原有基础上拥有了多种的运行处理方式。现如今，活性污泥法以及它的改良工艺已经是城市污水最广泛的处理方法，污水中溶解性的可生化处理的有机物和呈胶体状存在的可生化有机物，以及污水中能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质可以得到有效去除，与此同时，磷素和氮素作为微生物的营养物质也能有一点的处理效果。因此由于该方法较强的污水处理效果，进而逐渐成为了环保行业认可的较为成熟的技术工艺。生物膜法，是与活性污泥法并列的一种好氧生物处理技术，也是一种固定膜法，即将生物附着在填料上对废水进行净化的一种工艺，近年来也得到了迅速的发展和提高。
虽然活性污泥法处理废水的工艺较为成熟，但是仍旧存在很多的缺点和不足，比如曝气池的占地面积大，基建的费用高等问题，同时由于污水处理过程中，水质是不断变化的，而活性污泥法对水质、水量的适应性都较低，运行处理效果存在容易受到水质和水量影响的问题，由于上述因素的影响，这种活性污泥处理污水的方法逐渐被后来的生物膜法替代。移动生物膜工艺(MBBR)即使由传统生物处理方法改进而来，吸取了传统活性污泥法和生物膜法的优点而生成的一种新型高效的复合型生物处理工艺。而MBBR工艺的核心就是与水比重接近的直接投加至曝气池中的微生物活性载体的悬浮填料。
在MBBR工艺中，悬浮生物在填料上的生长速度、附着量是关乎废水处理效率的重要因素。而微生物在填料上的生长速度和附着量以及与生物膜之间的结合紧密程度等不仅与生物的自身特性有关，也和悬浮填料的特性有关。悬浮填料特性主要有孔隙结构、比表面积、材料特性等都对生物在填料上的生长、附着和水处理效果等有很大关系。
发明内容
本发明的目的在于提供对贫COD废水深度处理的MBBR填料及其制作方法，解决了现有技术中存在的填料亲水性低、填料挂膜时间长和废水处理效果差的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
对贫COD废水深度处理的MBBR填料，由如下重量份原料制成：基体材料85-95份，缓释碳源材料2-6份，碳源富集材料1-3份，增韧剂1-3份，生物酶激活剂0.1-4份，无机结构材料1-3份，生物表面活性剂0.2-1份，二氯甲烷1-2份，石蜡0.1-1份。
进一步，所述的基体材料为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的一种或两种以任意比例混合制成。
进一步，所述的缓释碳源材料为木薯淀粉和聚乙烯醇中的一种或两种以任意比例混合制成。
进一步，所述的碳源富集材料为活性炭粉、木质纤维素、竹炭粉中的一种或多种以任意比例混合制成。
进一步，所述增韧剂为丙烯酸酯、氯化聚乙烯、硅烷偶联剂中的一种或多种按任意比例混合制成。
进一步，所述的生物酶激活剂为硫化锌、硫酸镁、氯化钙中的一种或多种以任意比例混合制成。
进一步，所述的无机结构材料为滑石粉和二氧化硅粉末中的一种或两种以任意比例混合制成。
进一步，所述的生物表面活性剂为氧化乙烯、氧化丙烯、山梨酸糖脂中的一种或者多种按任意比例混合制成。
对贫COD废水深度处理的MBBR填料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按照配方重量份分别称取基体材料、缓释碳源材料、增韧剂、生物酶激活剂、无机结构材料、生物表面活性剂、二氯甲烷和石蜡，将上述材料加入捏合机中，在温度为240-300℃条件下搅拌1.5h，然后加入碳源富集材料，在温度为120-160℃条件下搅拌0.5h，然后冷却至室温，得到混合料；
步骤二、将混合料投入双螺杆挤出机中，加热熔融造粒，得到颗粒原料；
步骤三、将颗粒原料加入到单螺杆挤塑机中，经过模具挤压成型冷却，即得MBBR填料。
进一步，所述MBBR填料外形为圆柱体，MBBR填料直径为36-40mm，MBBR填料高度为20-25mm，MBBR填料中心设有圆形通孔，所述圆形通孔贯穿MBBR填料，以圆形通孔中心为圆心设有连续的螺旋环状的骨架，所述骨架起始端与圆形通孔相切，骨架末尾端与自身侧壁连接封闭，骨架构成的螺旋环之间的距离为5mm，骨架内固定有若干均匀分布的加强筋，若干所述加强筋将骨架分隔出若干空腔，若干所述空腔贯穿MBBR填料。
本发明的有益效果：
本发明通过采用高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的搭配作为基体材料，可以确保MBBR填料具有较好的耐受力和较高的强度，其对于水流的抗击能力也有了显著的提高；通过添加生物表面活性剂，一方面可以作为生物降解作用的助剂，另一方面通过降低界面张力，促进乳化作用，便于生物细胞与较大污染物之间的直接接触，从而促进污染物的降解，使微生物更加容易附着在填料上生长繁殖；通过向基体材料内添加活性炭等碳源富集材料，提高了填料的生物亲和性和亲水性，为微生物提供更多附着点，提高生物与填料的结合强度；使用缓释碳源材料和生物酶激活剂可以为生物的生长繁殖提供营养物质，加快生物酶的生长和繁殖，缩短挂膜时间，进而提高了废水的处理效率，COD去除率超过89％，因此能较好的适应贫COD废水的深度处理；
本发明通过将MBBR填料的骨架设计成螺旋环状，使填料在受到水流冲击和相互碰撞时，将冲击力向螺旋环状结构中心传递，减小填料受到冲击后产生的振动，使附着在填料上的生物不易掉落脱离；通过加强筋将骨架内部分隔成若干个空腔，增加了填料上可附着生物的有效面积，增加生物吸附量，进一步提高了废水的处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明对贫COD废水深度处理的MBBR填料的结构示意图；
图2为本发明对贫COD废水深度处理的MBBR填料的正视结构示意图。
附图中，1、圆形通孔；2、骨架；3、加强筋；4、空腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
对贫COD废水深度处理的MBBR填料，由如下重量份原料制成：基体材料85份，缓释碳源材料4份，碳源富集材料2份，增韧剂2份，生物酶激活剂3份，无机结构材料1份，生物表面活性剂0.5份，二氯甲烷1份，石蜡0.4份。
所述的基体材料为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯以8:1混合制成。
所述的缓释碳源材料为木薯淀粉和聚乙烯醇以2:1混合制成。
所述的碳源富集材料为活性炭粉和竹炭粉以2:1混合制成。
所述增韧剂为丙烯酸酯和氯化聚乙烯以1:1混合制成。
所述的生物酶激活剂为硫化锌。
所述的无机结构材料为滑石粉和二氧化硅粉末中以1:1混合制成。
所述的生物表面活性剂为氧化乙烯、氧化丙烯、山梨酸糖脂以5:3:2混合制成。
对贫COD废水深度处理的MBBR填料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按照配方重量份分别称取基体材料、缓释碳源材料、增韧剂、生物酶激活剂、无机结构材料、生物表面活性剂、二氯甲烷和石蜡，将上述材料加入捏合机中，在温度为240℃条件下搅拌1.5h，然后加入碳源富集材料，在温度为120℃条件下搅拌0.5h，然后冷却至室温，得到混合料；
步骤二、将混合料投入双螺杆挤出机中，加热熔融造粒，得到颗粒原料；
步骤三、将颗粒原料加入到单螺杆挤塑机中，经过模具挤压成型冷却，即得MBBR填料。
请参阅图1-2所示，所述MBBR填料外形为圆柱体，MBBR填料直径为38mm，MBBR填料高度为20mm，MBBR填料中心设有圆形通孔1，所述圆形通孔1贯穿MBBR填料，以圆形通孔1中心为圆心设有连续的螺旋环状的骨架2，所述骨架2起始端与圆形通孔1相切，骨架2末尾端与自身侧壁连接封闭，骨架2构成的螺旋环之间的距离为5mm，骨架2内固定有若干均匀分布的加强筋3，若干所述加强筋3将骨架2分隔出若干空腔4，若干所述空腔4贯穿MBBR填料。
所述的MBBR悬浮生物填料密度为0.94g/cm3，挂膜后的MBBR悬浮生物填料密度为0.99g/cm3。
实施例2：
对贫COD废水深度处理的MBBR填料，由如下重量份原料制成：基体材料90份，缓释碳源材料5份，碳源富集材料3份，增韧剂3份，生物酶激活剂3份，无机结构材料2份，生物表面活性剂0.7份，二氯甲烷1.5份，石蜡0.6份。
所述的基体材料为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯以17:1混合制成。
所述的缓释碳源材料为木薯淀粉和聚乙烯醇以3:2混合制成。
所述的碳源富集材料为活性炭粉。
所述增韧剂为氯化聚乙烯和硅烷偶联剂以2:1混合制成。
所述的生物酶激活剂为硫酸镁。
所述的无机结构材料为滑石粉和二氧化硅粉末以5:2混合制成。
所述的生物表面活性剂为氧化丙烯。
对贫COD废水深度处理的MBBR填料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按照配方重量份分别称取基体材料、缓释碳源材料、增韧剂、生物酶激活剂、无机结构材料、生物表面活性剂、二氯甲烷和石蜡，将上述材料加入捏合机中，在温度为280℃条件下搅拌1.5h，然后加入碳源富集材料，在温度为150℃条件下搅拌0.5h，然后冷却至室温，得到混合料；
步骤二、将混合料投入双螺杆挤出机中，加热熔融造粒，得到颗粒原料；
步骤三、将颗粒原料加入到单螺杆挤塑机中，经过模具挤压成型冷却，即得MBBR填料。
请参阅图1-2所示，所述MBBR填料外形为圆柱体，MBBR填料直径为40mm，MBBR填料高度为23mm，MBBR填料中心设有圆形通孔1，所述圆形通孔1贯穿MBBR填料，以圆形通孔1中心为圆心设有连续的螺旋环状的骨架2，所述骨架2起始端与圆形通孔1相切，骨架2末尾端与自身侧壁连接封闭，骨架2构成的螺旋环之间的距离为5mm，骨架2内固定有若干均匀分布的加强筋3，若干所述加强筋3将骨架2分隔出若干空腔4，若干所述空腔4贯穿MBBR填料。
所述的MBBR悬浮生物填料密度为0.96g/cm3，挂膜后的MBBR悬浮生物填料密度为1g/cm3。
实施例3：
对贫COD废水深度处理的MBBR填料，由如下重量份原料制成：基体材料95份，缓释碳源材料6份，碳源富集材料3份，增韧剂3份，生物酶激活剂4份，无机结构材料3份，生物表面活性剂1份，二氯甲烷2份，石蜡1份。
所述的基体材料为高密度聚乙烯。
所述的缓释碳源材料为木薯淀粉和聚乙烯醇以2:2混合制成。
所述的碳源富集材料为活性炭粉、木质纤维素、竹炭粉以1:1:1混合制成。
所述增韧剂为丙烯酸酯、氯化聚乙烯、硅烷偶联剂以1:1:2混合制成。
所述的生物酶激活剂为氯化钙。
所述的无机结构材料为滑石粉。
所述的生物表面活性剂为山梨酸糖脂。
对贫COD废水深度处理的MBBR填料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按照配方重量份分别称取基体材料、缓释碳源材料、增韧剂、生物酶激活剂、无机结构材料、生物表面活性剂、二氯甲烷和石蜡，将上述材料加入捏合机中，在温度为300℃条件下搅拌1.5h，然后加入碳源富集材料，在温度为160℃条件下搅拌0.5h，然后冷却至室温，得到混合料；
步骤二、将混合料投入双螺杆挤出机中，加热熔融造粒，得到颗粒原料；
步骤三、将颗粒原料加入到单螺杆挤塑机中，经过模具挤压成型冷却，即得MBBR填料。
请参阅图1-2所示，所述MBBR填料外形为圆柱体，MBBR填料直径为40mm，MBBR填料高度为25mm，MBBR填料中心设有圆形通孔1，所述圆形通孔1贯穿MBBR填料，以圆形通孔1中心为圆心设有连续的螺旋环状的骨架2，所述骨架2起始端与圆形通孔1相切，骨架2末尾端与自身侧壁连接封闭，骨架2构成的螺旋环之间的距离为5mm，骨架2内固定有若干均匀分布的加强筋3，若干所述加强筋3将骨架2分隔出若干空腔4，若干所述空腔4贯穿MBBR填料。
所述的MBBR悬浮生物填料密度为0.97g/cm3，挂膜后的MBBR悬浮生物填料密度为1g/cm3。
分别取等量实施例1-3填料依次编号为1、2、3和对比样品(市售的PE悬浮MBBR填料)放入等量等温的水中浸泡，浸泡4h后取出，在相同环境下静置30min，然后分别测其含水率；
分别取等量的实施例1-3填料和对比样品，放置于四个相同的反应器中，在相同的条件下进行试验。废水和污泥取自某化工污水处理装置的生化出水，MBBR填料投放率为40％，pH值为6.5-7.8，温度为23-28℃，C:N:P＝100:5:1,每天采样检测出水的COD含量，当出水指标基本稳定后，即视为完成挂膜。
表1MBBR填料的含水率、挂膜时间和废水处理性能数据：
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例 /
含水率 17.0 17.8 16.1 12.2 /
挂膜时间 12 12 13 15 /
水质指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例 废水
COD(mg/L) 30.12 28.3 33.2 55.44 320.8
COD去除率 90.61％ 91.18％ 89.65％ 82.72％ /
由表1数据表明，本发明制得的MBBR填料的亲水性相对于现有市售填料得到了较大的提高，本发明制得的MBBR填料挂膜时间更短，且对贫COD废水的深度处理效果有明显的提高，本发明的MBBR填料的整体性能有较大提升。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：由如下重量份原料制成：基体材料85-95份，缓释碳源材料2-6份，碳源富集材料1-3份，增韧剂1-3份，生物酶激活剂0.1-4份，无机结构材料1-3份，生物表面活性剂0.2-1份，二氯甲烷1-2份，石蜡0.1-1份；
该种MBBR填料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤一、按照配方重量份分别称取基体材料、缓释碳源材料、增韧剂、生物酶激活剂、无机结构材料、生物表面活性剂、二氯甲烷和石蜡，将上述材料加入捏合机中，在温度为240-300℃条件下搅拌1.5h，然后加入碳源富集材料，在温度为120-160℃条件下搅拌0.5h，然后冷却至室温，得到混合料；
步骤二、将混合料投入双螺杆挤出机中，加热熔融造粒，得到颗粒原料；
步骤三、将颗粒原料加入到单螺杆挤塑机中，经过模具挤压成型冷却，即得MBBR填料。
2.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述的基体材料为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的一种或两种以任意比例混合制成。
3.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述的缓释碳源材料为木薯淀粉和聚乙烯醇中的一种或两种以任意比例混合制成。
4.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述的碳源富集材料为活性炭粉、木质纤维素、竹炭粉中的一种或多种以任意比例混合制成。
5.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述增韧剂为丙烯酸酯、氯化聚乙烯、硅烷偶联剂中的一种或多种按任意比例混合制成。
6.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述的生物酶激活剂为硫化锌、硫酸镁、氯化钙中的一种或多种以任意比例混合制成。
7.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述的无机结构材料为滑石粉和二氧化硅粉末中的一种或两种以任意比例混合制成。
8.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：所述的生物表面活性剂为氧化乙烯、氧化丙烯、山梨酸糖脂中的一种或者多种按任意比例混合制成。
9.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料，其特征在于：该种MBBR填料外形为圆柱体，直径为36-40mm，高度为20-25mm，中心设有圆形通孔(1)，所述圆形通孔(1)贯穿MBBR填料，以圆形通孔(1)中心为圆心设有连续的螺旋环状的骨架(2)，所述骨架(2)起始端与圆形通孔(1)相切，骨架(2)末尾端与自身侧壁连接封闭，骨架(2)构成的螺旋环之间的距离为5mm，骨架(2)内固定有若干均匀分布的加强筋(3)，若干所述加强筋(3)将骨架(2)分隔出若干空腔(4)，若干所述空腔(4)贯穿MBBR填料。
10.根据权利要求1所述的对贫COD废水深度处理的MBBR填料的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、按照配方重量份分别称取基体材料、缓释碳源材料、增韧剂、生物酶激活剂、无机结构材料、生物表面活性剂、二氯甲烷和石蜡，将上述材料加入捏合机中，在温度为240-300℃条件下搅拌1.5h，然后加入碳源富集材料，在温度为120-160℃条件下搅拌0.5h，然后冷却至室温，得到混合料；
步骤二、将混合料投入双螺杆挤出机中，加热熔融造粒，得到颗粒原料；
步骤三、将颗粒原料加入到单螺杆挤塑机中，经过模具挤压成型冷却，即得MBBR填料。
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