專利名稱：一種表面多孔懸浮生物填料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種廢水處理過(guò)程中的懸浮填料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)廢水成份復(fù)雜、難降解污染物多，常規(guī)生物技術(shù)處理難度大。在傳統(tǒng)的生 物反應(yīng)器投加填料是改善這些傳統(tǒng)生物技術(shù)處理效率的一種常用手段。這些填料不僅可提 高微生物濃度，提高B0D負(fù)荷、脫氮效率，還可減少占地面積和產(chǎn)泥量，增強(qiáng)對(duì)高濃度有機(jī) 有毒廢水的適用性和對(duì)重金屬、PH等的耐受能力。懸浮填料是近期被關(guān)注較多的生物填料的一種，它們的比重接近于水、無(wú)需固定 支架、可以直接投放、易流化能耗低、更換方便、工程投資和運(yùn)行管理費(fèi)用相對(duì)較低，被視為 是最具有發(fā)展前途的生物填料，已有大量專利報(bào)道采用聚烯烴類材料和聚氨酯泡沫及改性 材料作為懸浮填料，但是，目前這些懸浮填料在實(shí)際應(yīng)用中仍存在著一定的問(wèn)題聚烯烴類 材料的懸浮填料，微生物主要靠物理吸附附著于填料上，填料表面光滑，比表面積小，親水 性能和生物親和性較差，導(dǎo)致微生物掛膜啟動(dòng)速度慢、掛膜量小、膜與填料的結(jié)合不緊。聚 氨酯泡沫的懸浮填料，為反應(yīng)性懸浮填料，可以通過(guò)物理吸附、離子鍵合、共價(jià)鍵合的多種 方式與微生物結(jié)合，相對(duì)于前者，其固定和保護(hù)微生物的效率高，處理能力大，占地面積小； 但是，現(xiàn)用的聚氨酯泡沫填料存在水力學(xué)條件不佳、容易磨損，使用壽命短且價(jià)格過(guò)高的問(wèn) 題，另外，由于其物理化學(xué)特性的影響，有報(bào)道其在一些水處理應(yīng)用中出現(xiàn)出水COD、氨氮指 標(biāo)不理想的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有懸浮填料存在的不足之處，提供一種同時(shí)具有低 成本、水力學(xué)特性好、比表面積大生物親和性高、水處理效果優(yōu)良的表面多孔懸浮生物填 料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供該多孔懸浮生物填料的制備方法。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供一種表面多孔懸浮生物填料，包括內(nèi)層的低密度塑料和外層的多孔材 料。內(nèi)層的低密度塑料是低成本高機(jī)械強(qiáng)度的塑料，可以是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或它 們的回收料、復(fù)合改性料，其作用是作為骨架，其為圓柱形，壁厚為0. 1 5mm，外徑大小為 5 50mm，內(nèi)徑大小為4. 9 49. 9mm。外層多孔材料可以是聚氨酯PUF、聚乙烯醇縮甲醛PVF 或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA，其厚度為0. 1 10mm，多孔材料的孔徑大小為5 100PPI。上述填料在實(shí)現(xiàn)掛膜后，生物膜附著于多孔材料上。本發(fā)明的懸浮生物填料將常 用的低密度塑料和多孔材料結(jié)合在一起，同時(shí)具有聚烯烴類懸浮填料良好的機(jī)械性能以及 多孔懸浮填料比表面積大的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供了該多孔懸浮生物填料的制備方法包括以下步驟將聚乙烯、聚丙
3烯、聚氯乙烯或它們的回收料、復(fù)合改性料加工成圓柱形作為骨架，壁厚為0. 1 5mm，外徑 大小為5 50mm，內(nèi)徑大小為4. 9 49. 9mm ；將聚氨酯PUF、聚乙烯醇縮甲醛PVF或聚乙烯 /乙酸乙烯酯的共聚物EVA切割成厚度為0. 1 10mm的長(zhǎng)條形，用膠黏劑粘接包覆在骨架 填料表面，室溫放置24h。在應(yīng)用該多孔懸浮生物填料時(shí)，首先在其外層多孔材料上實(shí)現(xiàn)掛膜，方法如下在 曝氣反應(yīng)器中，加入反應(yīng)器體積20%的表面多孔懸浮生物填料，通入模擬廢水，接種活性污 泥，悶曝24h，之后撈出填料，換成模擬廢水并連續(xù)進(jìn)水，水力停留時(shí)間HRT為6h，模擬廢水 水質(zhì)為 COD = 250mg/L, NH4+_N = 25mg/L，P = 2. 5mg/L，pH 為 7. 3 8. 0，每天監(jiān)測(cè)出水水 質(zhì)，連續(xù)監(jiān)測(cè)7天。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明所提供的表面多孔懸浮生物填料在低成本制作的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大比表面 積和高生物親和性，能夠高效地截留接種的活性污泥，并促進(jìn)其微生物的固定化、增值與代 謝，縮短掛膜啟動(dòng)時(shí)間。2.本發(fā)明所提供的表面多孔懸浮生物填料的外層多層材料厚度合理，能實(shí)現(xiàn)微生 物菌群的合理分布，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化，能有效降低出水的COD和氨氮。3.本發(fā)明所提供的表面多孔懸浮生物填料的水力學(xué)特性好，直接投加可用于現(xiàn)有 活性污泥工藝的改造，掛膜啟動(dòng)過(guò)程融合于處理過(guò)程中，提高廢水處理效率。4.本發(fā)明所提供的表面多孔懸浮生物填料可適用于微污染水及高濃度氨氮廢水 的生化處理。


圖1是實(shí)施例1 3中用于污水處理掛膜啟動(dòng)后的填料a、b、c的照片，表面多孔 層厚度填料a為2mm ；填料b為4mm ；填料c為6mm。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例1表面多孔層厚度為2mm的表面多孔懸浮生物填料的制備將公稱外徑為22mm，厚 度為2mm，長(zhǎng)度為10mm的聚丙烯管作為填料骨架，洗凈晾干；將聚氨酯泡沫PUF切割成2mm 厚的圓柱，粘接在填料骨架的內(nèi)外表面，室溫放置24h，所得填料為a。實(shí)施例2表面多孔層厚度為4mm的表面多孔懸浮生物填料的制備將公稱外徑為22mm，厚 度為2mm，長(zhǎng)度為10mm的聚丙烯管作為填料骨架，洗凈晾干；將聚氨酯泡沫PUF切割成4mm 厚的圓柱，粘接在填料骨架的內(nèi)外表面，室溫放置24h，所得填料為b。實(shí)施例3表面多孔層厚度為6mm的表面多孔懸浮生物填料的制備將公稱外徑為22mm，厚 度為2mm，長(zhǎng)度為10mm的聚丙烯管作為填料骨架，洗凈晾干；將聚氨酯泡沫PUF切割成6mm 厚的圓柱，粘接在填料骨架的內(nèi)外表面，室溫放置24h，所得填料為c。實(shí)施例4
污水處理中懸浮生物填料的掛膜在曝氣反應(yīng)器中，加入反應(yīng)器體積20%的表面 多孔組合懸浮填料，通入模擬廢水，加入接種活性污泥，悶曝24h，之后撈出填料，換成模擬 廢水并連續(xù)進(jìn)水，水力停留時(shí)間HRT為6h，模擬廢水水質(zhì)為COD = 250mg/L,NH4+-N = 25mg/ L，P = 2. 5mg/L, PH為7. 3 8. 0，每天監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)，連續(xù)監(jiān)測(cè)7天。實(shí)施例1 3中用于污水處理掛膜期間的出水COD及NH4+-N的濃度及去除率如 表1、表2所示。表1實(shí)施例1 3中用于污水處理掛膜期間的出水COD的濃度及去除率 表2實(shí)施例1 3中用于污水處理掛膜期間的出水NH4+-N的濃度及去除率
權(quán)利要求
一種表面多孔懸浮生物填料，其特征在于包括內(nèi)層的低密度塑料和外層的多孔材料。
2.如權(quán)利要求1所述的生物填料，其特征在于所述的低密度塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚 氯乙烯或它們的回收料、復(fù)合改性料。
3.如權(quán)利要求2所述的生物填料，其特征在于所述的內(nèi)層低密度塑料為圓柱形，壁厚 為0. 1 5mm，外徑大小為5 50mm，內(nèi)徑大小為4. 9 49. 9mm。
4.如權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的生物填料，其特征在于所述的外層多孔材料 的厚度為0. 1 10mm，多孔材料的孔徑大小為5 100PPI。
5.如權(quán)利要求4所述的生物填料，其特征在于所述的多孔材料為聚氨酯PUF、聚乙烯醇 縮甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA。
6.一種如權(quán)利要求1所述的表面多孔懸浮生物填料的制備方法，其特征在于包括以下 步驟將聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或它們的回收料、復(fù)合改性料加工成圓柱形作為骨架，壁 厚為0. 1 5mm，外徑大小為5 50mm，內(nèi)徑大小為4. 9 49. 9mm，將聚氨酯PUF、聚乙烯醇 縮甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA切割成厚度為0. 1 IOmm的長(zhǎng)條形，用膠 黏劑粘接包覆在骨架填料內(nèi)外表面，室溫放置24h。
7.—種如權(quán)利要求1所述的表面多孔懸浮生物填料的應(yīng)用，包括掛膜啟動(dòng)過(guò)程，其特 征在于包括以下步驟在曝氣反應(yīng)器中加入表面多孔懸浮生物填料，通入模擬廢水，接種活 性污泥，悶曝之后撈出填料，換成模擬廢水并連續(xù)進(jìn)水。
8.如權(quán)利要求7所述的表面多孔懸浮生物填料的應(yīng)用，其特征在于所述的模擬廢水水 質(zhì)為 COD = 250mg/L, NH4+_N = 25mg/L, P = 2. 5mg/L, pH 為 7· 3 8· 0。
9.如權(quán)利要求7所述的表面多孔懸浮生物填料的應(yīng)用，其特征在于所述的表面多孔懸 浮生物填料的加入量為反應(yīng)器體積的20% ；悶曝時(shí)間為24h。
10.如權(quán)利要求7所述的表面多孔懸浮生物填料的應(yīng)用，其特征在于所述的連續(xù)進(jìn)水 的水力停留時(shí)間HRT為6h，每天監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)，連續(xù)監(jiān)測(cè)7天。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種表面多孔懸浮生物填料，該填料以低成本高機(jī)械強(qiáng)度低密度材料如聚烯烴類塑料作為骨架，將多孔材料如聚氨酯PUF、聚乙烯醇縮甲醛PVF或聚乙烯/乙酸乙烯酯的共聚物EVA粘接包覆到骨架填料表面制備而成。該填料同時(shí)具有骨架填料水力學(xué)特性好以及多孔材料比表面積大生物親和性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠高效地截留接種的活性污泥，并促進(jìn)其微生物的固定化、增值與代謝，縮短掛膜啟動(dòng)時(shí)間。同時(shí)可以通過(guò)控制表面多孔材料的厚度實(shí)現(xiàn)微生物菌群的合理分布，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化。該填料可用于微污染水及高濃度氨氮廢水的生化處理，直接投加可用于現(xiàn)有活性污泥工藝的改造，提高廢水處理效率。
文檔編號(hào)C02F3/10GK101928061SQ20101015442
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者張濟(jì), 熊亞, 田雙紅, 陳欣, 麥青 申請(qǐng)人:中山大學(xué)