JP6709455B1 - 水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
は反応器内の微生物集団の組成を高め、気液固三相系間の物質移動効率を向上させ、反応
器の硝化性能を向上させ、そして一部の耐火有機物を劣化させる能力を向上させる。しか
しながら、懸濁フィラーを調製する材料特性の限界は、異なる廃水処理プロセスにおける
懸濁フィラーの適用特性によって制限される。懸濁フィラーの改質は、懸濁フィラー材料
を調製する材料または懸濁フィラーの表面への必要な改質であり、特定のニーズを満たす
ことをより良くすることである。
プを含む。
S1、磁性粉末の表面処理:1〜3mol/Lの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性
粉末を浸漬し、浸漬中に撹拌し続け、3〜5時間浸漬した後、取り出して乾燥させ、改質
磁性粉末を得て、改質磁性粉末を撹拌機に入れて撹拌し、チタン酸カップリング剤を白色
鉱油で1:1の質量比で希釈し、希釈後のチタン酸カップリング剤を撹拌機に噴霧し、2
0〜30分間撹拌し続け、活性化磁性粉末を得る。
S2、担体材料の改質:複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを2〜2.5:1の質
量比で超音波乳化装置に入れて、1〜2時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョ
ンを得て、続いてシリコーンエマルジョンとポリウレタンを1〜3:1の質量比で混合し
、60〜85℃になるまで撹拌して過硫酸アンモニウムを加えて共重合変性させ、改質ポ
リウレタンを得る。
S3、マトリックスの調製:S2で得られた改質ポリウレタン、S1で得られた活性化
磁性粉末および分散潤滑剤、架橋剤およびポロゲンを、改質ポリウレタン80〜90部、
活性化磁性粉末30〜40部、分散潤滑剤10〜12部、架橋剤5〜8部、ポロゲン18
〜20部の割合で混合し、混合後に高速混練機に送り、80〜90℃で5〜8時間高温混
練して混合物を得る。
S4、押出切断:S3で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を1
70〜190℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材
料を真空成形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る。
S5、真空乾燥:S4で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、80〜100℃
で6〜8時間真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が
多孔質になり、そして冷却後に懸濁フィラーを得る。
S6、着磁:S5で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る
。
S7、表面強化:S6で得られた磁気懸濁フィラーを表面付加装置に通過させて、磁気
懸濁フィラーの表面にバイオ活性強化成分を均一に付加させ、生物磁気懸濁フィラーを得
る。
好ましくは、前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末である。
好ましくは、前記複合乳化剤は、化合物乳化剤は、より安定であり、Si‐80とトリ
デシルイソプロパノールを質量比2:3:1で複合して得られ、複合乳化剤はより安定で
あり、そしてより良好な乳化効果を有する。
ブラケットと、
ブラケットの下部に設けられて押出力を提供する差動モータと、差動モータの出力端に駆
動歯車セットが設けられ、駆動歯車セットの出力端に押出スクリューが接続され、
押出スクリューの外側に設けられた押出バレルと、押出バレル上に供給ホッパーが設け
られ、押出バレルの内壁に加熱装置が均等に埋め込まれ、
押出バレルの排出端に設けられた金型と、押出スクリューは金型により材料を押し出し
て成形し、
金型の排出端に嵌着された真空成形スリーブと、押出材料を冷却し成形するために使用
され、真空成形スリーブの一端の外側に真空発生器が設けられ、真空成形スリーブの内側
を真空にするために使用され、
真空成形スリーブの排出端に設けられた切断装置と、を含み、
切断装置は、十字形状の切断刃と、切断刃に回転力を提供するための切断モータと、を含
む。
ーによって材料を金型から押し出して成形することができ、かつ成形後の材料は真空成形
スリーブによって冷却成形した後に直接切断し、処理プロセスを単純化させ、生産コスト
が節約される。
懸濁室と、その一端に供給端が設けられ、一端に排出端が設けられ、供給端に磁性懸濁フ
ィラーの進入を制御するためのバルブが設けられ、懸濁室内の頂部に一列の電磁石が等距
離に設けられ、前記電磁石はPLCコントローラによって電気的に制御され、PLCコン
トローラは懸濁室内の側壁に設けられた赤外線モニタによって磁性懸濁フィラーの位置を
監視し、かつ電磁石の磁力を制御することによって磁性懸濁フィラーを懸濁室内に懸濁さ
せ、
懸濁室の底部に設けられたバイオ活性強化成分の霧化装置と、バイオ活性強化成分の霧化
装置の内部に霧化器が設けられ、霧化器はバイオ活性強化成分の貯蔵キャビティに接続さ
れ、霧化器は、複数の霧化ノズルによって霧化後のバイオ活性強化成分を懸濁室内に噴霧
し、霧化成分は、バイオ活性強化成分を磁性懸濁フィラーの外面に付加させるだけでなく
、磁性懸濁フィラーの内孔にバイオ活性強化成分を付加することもでき、
懸濁室の内部側面に設けられた冷却収集タンクと、を含み、懸濁室の内部側壁に凝縮した
バイオ活性強化成分をバイオ活性強化成分の貯蔵キャビティにリサイクルのために案内か
つ収集する。
の磁性懸濁材料が受けた磁力をそれ自体の重力の大きさと相殺させ、かつバイオ活性強化
成分は噴霧方式によって懸濁室に噴霧させ、磁性懸濁材料の外面と内孔の両方にバイオ活
性強化成分を付加させ、付加効果がより高い。
ィラーの表面付加を同時に行うことができる。
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ活性強化成分の付加を行い、バイオ磁性懸濁
フィラーを得るために使用される表面付加装置と、を含む。
ルギン酸ナトリウム、システイン、ポリビニルアルコールおよび水を1:4:3:5:3
:20の質量比で混合して得られ、バイオ活性強化成分はバイオ磁性懸濁フィラーに付着
して、下水処理微生物の活性を増強させ、生物学的酵素の分解を促進させ、そして下水処
理の効率を高めることができる。
1、前記フィラーは、同じ形状および仕様の一般的なプラスチック懸濁フィラーと比べて
、アンモニア態窒素の除去効率を大幅に向上させ、バイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活
性を増加させることができ、かつ懸濁フィラー上のバイオフィルムの成長速度も大幅に向
上させる。
2、前記フィラーは製造工程で粒状化する必要がなく、混合材料を直接押出して成形し、
かつ切断することができ、それは加工プロセスを単純化させ、製造コストを節約する。
3、前記フィラーは、比表面積が大きく、親水性が高く、膜成形効率が高く、かつ水中微
生物の活性を高めることができ、それによって下水処理効率を向上させる。
実施例を参照してさらに説明する。
水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製は、以下のステップを含む。
S1、磁性粉末の表面処理:1mol/Lの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性粉末
を浸漬し、前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末であり、浸漬中に撹拌し続け、3時間浸
漬した後、取り出して乾燥させ、改質磁性粉末を得て、改質磁性粉末を撹拌機に入れて撹
拌し、チタン酸カップリング剤を白色鉱油で1:1の質量比で希釈し、希釈後のチタン酸
カップリング剤を撹拌機に噴霧し、20分間撹拌し続け、活性化磁性粉末を得る。
S2、担体材料の改質:複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを2:1の質量比で超
音波乳化装置に入れて、1時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョンを得て、続
いてシリコーンエマルジョンとポリウレタンを1:1の質量比で混合し、60℃になるま
で撹拌して過硫酸アンモニウムを加えて共重合変性させ、改質ポリウレタンを得て、複合
乳化剤は、Si‐80とトリデシルイソプロパノールを質量比2:1で複合して得られる
。
S3、マトリックスの調製:S2で得られた改質ポリウレタン、S1で得られた活性化
磁性粉末および分散潤滑剤、架橋剤およびポロゲンを、改質ポリウレタン80部、活性化
磁性粉末30部、分散潤滑剤10部、架橋剤5部、ポロゲン18部の割合で混合し、混合
後に高速混練機に送り、80℃で5時間高温混練して混合物を得る。
S4、押出切断:S3で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を1
70℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材料を真空
成形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る。
S5、真空乾燥:S4で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、80℃で6時間
真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が多孔質になり
、そして冷却後に懸濁フィラーを得る。
S6、着磁:S5で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る
。
S7、表面強化:S6で得られた磁気懸濁フィラーを表面付加装置に通過させて、磁気
懸濁フィラーの表面にバイオ活性強化成分を均一に付加させ、生物磁気懸濁フィラーを得
て、バイオ活性強化成分は、塩化カルシウム、ビタミンC、アルギン酸ナトリウム、シス
テイン、ポリビニルアルコールおよび水を1:4:3:5:3:20の質量比で混合して
得られる。
実施例1との違いについて、
S1、2mol/Lの過硫酸アルカリカリウム水溶液で磁性粉末を浸漬する、
4時間浸漬した後、取り出して乾燥させる、
25分間撹拌し続ける。
S2、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを2.3:1の質量比で超音波乳化装置に
入れて、1.5時間の超音波乳化を行う、
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを2:1の質量比で混合する、
75℃になるまで撹拌する、
複合乳化剤は、Si‐80とトリデシルイソプロパノールを質量比2.5:1で複合して
得られる。
S3、材料配合:改質ポリウレタン85部、活性化磁性粉末35部、分散潤滑剤14部、
架橋剤7部、ポロゲン19部、
80℃で7時間高温混練する。
S4、供給ホッパーの温度を180℃に調整する。
S5、90℃で7時間真空乾燥させる。
実施例1との違いについて、
S1、3mol/Lの過硫酸アルカリカリウム水溶液で磁性粉末を浸漬する、
5時間浸漬した後、取り出して乾燥させる、
30分間撹拌し続ける。
S2、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを2.5:1の質量比で超音波乳化装置に
入れて、2時間の超音波乳化を行う、
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを3:1の質量比で混合する、
85℃になるまで撹拌する、
複合乳化剤は、Si‐80とトリデシルイソプロパノールを質量比3:1で複合して得ら
れる。
S3、材料配合:改質ポリウレタン90部、活性化磁性粉末40部、分散潤滑剤12部、
架橋剤8部、ポロゲン20部、
90℃で7時間高温混練する。
S4、供給ホッパーの温度を190℃に調整する。
S5、100℃で8時間真空乾燥させる。
ブラケット41と、
ブラケット41の下部に設けられて押出力を提供する差動モータ42と、差動モータ42
の出力端に駆動歯車セット43が設けられ、駆動歯車セット43の出力端に押出スクリュ
ー44が接続され、
押出スクリュー44の外側に設けられた押出バレル45と、押出バレル45上に供給ホ
ッパー46が設けられ、押出バレル45の内壁に加熱装置451が均等に埋め込まれ、
押出バレル45の排出端に設けられた金型47と、押出スクリュー44は金型47によ
り材料を押し出して成形し、
金型47の排出端に嵌着された真空成形スリーブ48と、押出材料を冷却し成形するた
めに使用され、真空成形スリーブ48の一端の外側に真空発生器481が設けられ、真空
成形スリーブ48の内側を真空にするために使用され、
真空成形スリーブ48の排出端に設けられた切断装置49と、を含み、
切断装置49は、十字形状の切断刃491と、切断刃491に回転力を提供するための切
断モータ492と、を含む。
懸濁室71と、その一端に供給端72が設けられ、一端に排出端73が設けられ、供給端
72に磁性懸濁フィラーの進入を制御するためのバルブ721が設けられ、懸濁室71内
の頂部に一列の電磁石74が等距離に設けられ、前記電磁石74はPLCコントローラ7
5によって電気的に制御され、PLCコントローラ75は懸濁室71内の側壁に設けられ
た赤外線モニタ751によって磁性懸濁フィラーの位置を監視し、かつ電磁石74の磁力
を制御することによって磁性懸濁フィラーを懸濁室71内に懸濁させ、
懸濁室71の底部に設けられたバイオ活性強化成分の霧化装置76と、バイオ活性強化成
分の霧化装置76の内部に霧化器761が設けられ、霧化器761はバイオ活性強化成分
の貯蔵キャビティ762に接続され、霧化器761は、複数の霧化ノズル763によって
霧化後のバイオ活性強化成分を懸濁室71内に噴霧し、霧化成分は、バイオ活性強化成分
を磁性懸濁フィラーの外面に付加させるだけでなく、磁性懸濁フィラーの内孔にバイオ活
性強化成分を付加することもでき、
懸濁室71の内部側面に設けられた冷却収集タンク77と、を含み、懸濁室71の内部側
壁に凝縮したバイオ活性強化成分をバイオ活性強化成分の貯蔵キャビティ762にリサイ
クルのために案内かつ収集する。
、
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置1と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置2と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機3と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機4と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置5と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器6と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ活性強化成分の付加を行い、バイオ磁性懸濁
フィラーを得るために使用される表面付加装置と、を含む。
常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的処理
システムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入COD濃度は350mg
/Lであり、流入アンモニア態窒素濃度は50mg/Lであり、水中の溶存酸素は0.8
?1.2mg/ Lに制御する。2つの反応器に膜成形が成功した後、懸濁フィラーに付
着したバイオフィルムに対してデヒドロゲナーゼ活性の測定を行い、実施例2で調製され
たバイオ磁性懸濁フィラーに付着したバイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活性は207.
23mg TF/g SSであり、従来の高密度ポリエチレン懸濁フィラーに付着したバイオフ
ィルムのデヒドロゲナーゼ活性はわずか108.58mg TF/g SSであり、すな
わちバイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活性は90%向上する。
の通常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的
処理システムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入COD濃度は350
mg/Lであり、流入アンモニア態窒素濃度は50mg/Lであり、水中の溶存酸素は0
.8?1.2mg/ Lに制御する。図4に示すとおり、実施例3で調製されたバイオ磁
性懸濁フィラーを使用するMBBRシステムは、10日目から、そのアンモニア態窒素除
去率は通常の懸濁フィラーより常に高く、かつ24日目にアンモニア態窒素除去率は73
%に達し、通常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーを使用するMBBRシステムは、わず
か26%のアンモニア態窒素除去率を有する。
高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的処理シス
テムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入COD濃度は350mg/L
であり、流入アンモニア態窒素濃度は50mg/Lであり、水中の溶存酸素は0.8?1
.2mg/ Lに制御する。図5に示すとおり、実施例3で調製されたバイオ磁性懸濁フ
ィラー上のバイオフィルム重量は通常の懸濁フィラーより常に高く、かつ24日目にその
バイオフィルム重量は47.75mg/個であると測定され、通常の高密度ポリエチレン
懸濁フィラーの2倍以上である。
Claims (1)
- 水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法であって、
S1、1〜3mol/Lの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性粉末を浸漬し、浸漬中
に撹拌し続け、3〜5時間浸漬した後、取り出して乾燥させ、改質磁性粉末を得て、改質
磁性粉末を撹拌機に入れて撹拌し、チタン酸カップリング剤を白色鉱油で1:1の質量比
で希釈し、希釈後のチタン酸カップリング剤を撹拌機に噴霧し、20〜30分間撹拌し続
け、活性化磁性粉末を得る磁性粉末の表面処理ステップと、
S2、乳化剤とフェニルトリクロロシランを2〜2.5:1の質量比で超音波乳化装置
に入れて、1〜2時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョンを得て、続いてシリ
コーンエマルジョンとポリウレタンを1〜3:1の質量比で混合し、60〜85℃になる
まで撹拌して過硫酸アンモニウムを加えて共重合変性させ、改質ポリウレタンを得る担体
材料の改質ステップと、
S3、S2で得られた改質ポリウレタン、S1で得られた活性化磁性粉末および分散潤
滑剤、架橋剤およびポロゲンを、改質ポリウレタン80〜90部、活性化磁性粉末30〜
40部、分散潤滑剤10〜12部、架橋剤5〜8部、ポロゲン18〜20部の割合で混合
し、混合後に高速混練機に送り、80〜90℃で5〜8時間高温混練して混合物を得るマ
トリックスの調製ステップと、
S4、S3で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を170〜19
0℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材料を真空成
形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る押出切断ステップと、
S5、S4で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、80〜100℃で6〜8時
間真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が多孔質にな
り、そして冷却後に懸濁フィラーを得る真空乾燥ステップと、
S6、S5で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る着磁ス
テップと、
S7、S6で得られた磁気懸濁フィラーを表面付加装置に通過させて、磁気懸濁フィラ
ーの表面にバイオ活性強化成分を均一に付加させ、生物磁気懸濁フィラーを得る表面強化
ステップと、
を含むことを特徴とする、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法。
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