本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)和高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于生物滴濾床用降解氨氮(NH3-N)和化學(xué)耗氧量(COD)的多孔聚合物填料。
背景技術(shù)：
生物滴濾床起源于100多年前，其以廣譜適用性、高效、低耗、可實(shí)現(xiàn)大范圍推廣等優(yōu)點(diǎn)，成為市政污水處理行業(yè)首選技術(shù)。由于填料是微生物生存和工作的場所，既是微生物生長的支撐載體，又是氣液固傳質(zhì)介質(zhì)，其性能直接影響降解污染物效果，因此填料是生物滴濾床的核心技術(shù)之一。
傳統(tǒng)的生物滴濾床填料有堆肥、樹皮、木片、木炭等填料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前市場上的生物滴濾床填料有天然沸石、膨脹蛭石、生物陶粒及火山巖等無機(jī)填料和普通塑料填料。其中無機(jī)填料具備比表面積大、抗壓強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在較長時間內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用；塑料填料是廉價(jià)且形式多種多樣，具有強(qiáng)度高、通透性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好、生物膜易生易落、pH值穩(wěn)定、壓力損失低、使用壽命長、不易被腐蝕、不易因發(fā)生厭氧情況而產(chǎn)生另外的臭味等優(yōu)點(diǎn)，但是同時也存在比表面積小、保濕性親水性差、吸附能力差的缺點(diǎn)。
隨著技術(shù)的發(fā)展，對填料的比表面積和親水性等要求越來越高。本發(fā)明提供了一種比表面積高的多孔聚合物填料及其制備方法。除了比面積大之外，還具有比重輕、親水親和等優(yōu)點(diǎn)。該填料用于生物滴濾床掛膜周期短，處理效率高，沖洗方便，使用壽命長，是一種環(huán)境友好的填料。代表了生物滴濾床填料一種新的發(fā)展趨勢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種比表面積大、比重輕、親水親和的生物滴濾床用多孔聚合物填料，其克服了傳統(tǒng)多孔聚合物親水親和性差，抗壓強(qiáng)度小等問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種生物滴濾床用多孔聚合物填料，其由以下組分按重量份制備而成：
聚合物樹脂：80～95份
聚合物改性劑：1～18份
成核劑：0.5～4份
親水改性劑：1～5份
親和改性劑：1～5份
致孔劑：其重量占聚合物樹脂重量的1～20％。
進(jìn)一步方案，所述聚合物樹脂為聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯或聚氨酯。
進(jìn)一步方案，所述聚合物改性劑為聚丙烯酸酯類、甲基苯乙烯類、三元乙丙橡膠、乙烯-醋酸類中一種。
進(jìn)一步方案，所述成核劑為碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、二氧化硅、硫酸鋇、炭黑、碳酸氫鈉與檸檬酸混合物中的至少一種。
進(jìn)一步方案，所述親水改性劑為聚乙烯醇、活性炭、陶粉中的至少一種。
進(jìn)一步方案，所述親和改性劑為鐵粉或磁粉。
進(jìn)一步方案，所述致孔劑為二氧化碳、氮?dú)?、丁烷、丙烷、戊烷、庚烷中的至少一種。
制備時，按配比，將聚合物樹脂、聚合物改性劑、成核劑、親水改性劑和親和改性劑混合后加入擠出機(jī)中；然后在擠出機(jī)的壓縮段再注入致孔劑，混合均勻后經(jīng)擠出機(jī)模頭擠出得多孔聚合物填料。
本發(fā)明的有益效果有：
1、本發(fā)明的生物滴濾床用多孔聚合物填料的粒子大小可隨使用要求進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同場合的要求。
2、本發(fā)明中加入聚合物改性劑來改善了聚合物的熔體強(qiáng)度，從而提高了多孔聚合物的抗壓強(qiáng)度。
3、本發(fā)明中加入親水改性劑，從而增加了多孔聚合物填料的吸水率，提高了其污水通量，從而提高了對污水中COD和NH3-N的去除率。
4、本發(fā)明中加入的親和改性劑為微生物提供適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)源和更多的物理附著點(diǎn)；并增加了掛膜量，以提高了對污水中COD和NH3-N的去除率。
5、本發(fā)明中加入致孔劑后可以獲得不同倍率的多孔聚合物生物滴濾床填料，在壓縮段注入致孔劑是為了防止多孔劑回流并且快速與熔體熔合。
6、本發(fā)明制備的多孔聚合物生物滴濾床填料的比表面積大、比重輕、親水親和易掛膜，處理效率高并且沖洗方便。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不收下述實(shí)施例的的限制。
實(shí)施例1
將聚丙烯95份、甲基苯乙烯3份、滑石粉2份、聚乙烯醇1份、鐵粉1份加入攪拌機(jī)混合均勻后，加入直徑為65mm、長徑比為50的單螺桿擠出機(jī)的加料口中，在擠出機(jī)壓縮段注入19份液態(tài)二氧化碳，充分混合后經(jīng)圓形口模頭(直徑為1mm)擠出，然后拉伸、冷卻、切粒成型。
該多孔聚合物填料密度在50g/L，粒徑為3mm，開孔率為91％。
實(shí)施例2
將聚苯乙烯85份、聚甲基丙烯酸酯10份、碳酸氫鈉與檸檬酸混合物4份、陶粉3份、磁粉2份經(jīng)攪拌機(jī)混合均勻后，加入直徑為65mm、長徑比為50的單螺桿擠出機(jī)的加料口中，在擠出機(jī)壓縮段注入8.5份氮?dú)猓浞只旌虾蠼?jīng)圓形口模頭(直徑1mm)擠出，然后拉伸、冷卻、切粒成型。
該多孔聚合物填料密度在40g/L，粒徑為3mm，開孔率為93％。
實(shí)施例3
將聚乙烯80份、三元乙丙橡膠18份、高嶺土0.5份、活性炭5份、磁粉1份經(jīng)攪拌機(jī)混合均勻后，加入直徑為65/90mm、長徑比為35的串聯(lián)單螺桿擠出機(jī)的加料口中，在擠出機(jī)壓縮段注入4份丁烷，充分混合后經(jīng)圓形口模頭(直徑2.5mm)擠出，然后拉伸、冷卻、切粒成型。
該多孔聚合物填料密度為20g/L，粒徑為8mm，開孔率為95％。
實(shí)施例4
將聚氨酯90份、乙烯-醋酸類1份、二氧化硅2份、硫酸鋇2份、聚乙烯醇1份、鐵粉1份經(jīng)攪拌機(jī)混合均勻后，加入直徑為65mm、長徑比為50的單螺桿擠出機(jī)的加料口中，在擠出機(jī)壓縮段注入10％重量的液態(tài)二氧化碳，充分混合后經(jīng)圓形口模頭(直徑3mm)擠出，然后拉伸、冷卻、切粒成型。
該多孔聚合物填料密度為60g/L，粒徑為6mm，開孔率為93％。
對比例
選擇堆積密度為750g/L，粒子大小為3～5陶粒填料。
將實(shí)施例1-4的多孔聚合物填料和對比例的陶粒填料分別填充在生物滴濾床處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。其具體結(jié)果如表1所示：
表1：幾種不同濾料生物滴濾床污水處理效果
上表中COD按照GB11914-89測試，NH3-N按照HJ-535-2009測試。
從表1中實(shí)施例和對比例的數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明的多孔聚合物填料用于生物滴濾床的氨氮和COD降解效率明顯提高，NH3-N去除率可達(dá)83％，COD去除率81.6％。而對比例對NH3-N去除率僅為66％，COD去除率為65.1％。所以本發(fā)明的多孔聚合物填料遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)陶粒填料用于生物滴濾床的處理效率。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。