一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料的制作方法
【專利摘要】一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，屬于污、廢水處理領域。載體主材料為聚乙烯或聚丙烯的高分子聚合物，并添加輔助材料聚乙烯醇和石灰石粉末，聚乙烯醇添加量為主材料和輔助材料總重的10％，石灰石粉末為150?200目，添加量為主材料和輔助材料總重的15?20％；整體結構呈網筒狀，同時在網筒外沿網絲方向每間隔幾條網絲設置一條高鰭翼片，高鰭翼片與網筒成一體結構，高鰭翼片與網筒的材料一致；生物膜載體含有兩級空隙，一級微泡空隙是由發泡過程形成，二級微細空隙是由石灰石微小顆粒酸溶出形成。本發明使填料具有了易細菌附著性、生物膜高負載性能和掛膜后生物膜極佳的穩定性，從而帶來的是優良的生化性能。
【專利說明】
一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料
技術領域
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[0001]本發明屬于污、廢水處理領域，特別涉及一種基于網孔結構的生物膜載體填料。
【背景技術】
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[0002]目前在污、廢水處理領域所使用的生物填料主要分為兩大類，一類是軟性填料，包括軟性組合及固定式，另一類為硬性或半軟性填料，本發明主要針對硬性或半軟性填料所存在的問題而發明的。目前這些填料主要產品種類包括:鮑爾環、多面空心球、海爾環、階梯環、泰勒花環、共軛環、拉西環等。這些填料在設計上主要追求材料的比表面積和生物膜的更新，以及填料在反應池中水力沖擊下的懸浮流動狀態，認為細菌會在材料表面形成很好的生物膜。實際應用結果是，上述填料在厭氧池中掛膜效果還可以，但是在好氧池中在較強的水力剪切里和較強曝氣強度下，這些填料掛膜效果極差，通過應用調查，有些產品在反應池中投加3年的時間，填料表面肉眼看不出明顯的生物膜存在。那么造成該結果的原因是，目前設計的填料形式不適應好氧池的水力和曝氣條件，所以需要在整體結構上創造出更為適合好氧反應池條件的填料。
【發明內容】
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[0003]針對上述存在的問題，我們經過大量實驗，從填料整體結構、填料本身親水性、填料表面狀態、生物膜成膜厚度進行了系統研究，形成了以網孔結構為基本特征的適合于污、廢水處理的填料。
[0004]—種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，載體主材料為聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物，并添加輔助材料聚乙烯醇和石灰石粉末，聚乙烯醇添加量為主材料和輔助材料總重的10%，石灰石粉末為150-200目，添加量為主材料和輔助材料總重的15-20%;整體結構呈網筒狀，同時在網筒外沿網絲方向每間隔幾條(優選間隔兩條)網絲設置一條高鰭翼片，高鰭翼片與網筒成一體結構，高鰭翼片與網筒的材料一致。
[0005]整體結構呈網筒狀(見附圖1)，網筒網絲直徑為0.5-1.0mm(附圖1中(2));網絲交織熔融粘接形成圓形網筒，網筒直徑8-1.5mm;網絲粘接形成的網孔(附圖1中(3))，網孔尺寸在1.0-2.0mm之間(過大網孔不利于完整生物膜的形成)。在整體網筒外沿網絲方向每間隔幾條網絲設置的高鰭翼片(附圖中(I))，該高鰭翼片優選高為2.0mm(指的是向外高出網筒的高度)、寬度同網筒的網絲相同，每條高鰭翼片整體在網筒外圈形成螺旋翼片結構，網筒整體長度15_20mm。
[0006]生物膜載體網絲和高鰭翼片含有兩級空隙，一級微泡空隙是由發泡過程形成，二級微細空隙是由石灰石微小顆粒酸溶出形成。
[0007]制作方法，包括以下步驟:
[0008](I)采用主材料聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物質量分數70-80%、聚乙烯醇質量分數10%和150-200目的石灰石粉末10-20%進行混合造粒；
[0009](2)采用熱熔擠出網絲摸頭旋轉成筒工藝進行制作成網筒狀:通過熱熔擠出機的網絲模頭旋轉擠出，進行拉伸，使網孔成均勻菱形，發泡充分后，通過水冷進行定形;本發明中的高鰭翼片是根據模型使對應的孔加寬、加深而得。
[0010](3)定型后網筒，利用硫酸或鹽酸酸液進行浸泡，使部分石灰石粉末被酸溶解形成微細空隙；該步驟可以根據比重要求通過調節硫酸或鹽酸酸液德濃度、溶出浸泡時間來調整石灰石顆粒的溶出量，進而調節形成微細空隙以及生物膜載體的比重；
[0011](4)用水清洗并通過投加堿的方式，調整pH為中性；
[0012](5)風干，剪切成成品。
[0013]基于上述基本組成和制作方法，賦予了該填料如下特點:
[0014](I)該制作方法，由于主材料聚乙烯或聚丙烯材料中參雜了聚乙烯醇，同時結合發泡形成的微泡空隙使主結構材料具有了離子可滲透性，從而實現了結構內部的石灰石能夠在酸溶液中溶解，使由大分子組成的填料結構體能夠形成超微細結構空隙，同時，由于聚乙烯醇的參與，具有很好的親水性能，有利于細菌的附著；另外由于石灰石粉末的加入，未被溶解部分可以調節填料的比重。
[0015]發泡所得的微泡容積一般控制在20%以下，而酸溶解石灰石量以載體填料整體質量密度要求，通過酸濃度、溶解時間調整。
[0016](2)在整體結構上，網孔結構可以使后來形成的生物膜通過網筒內外層的錨固結構的形成，整體更加穩定；
[0017](3)填料外圍高鰭翼片的設置能夠極大地抵抗填料在反應池中相互沖撞摩擦帶來的沖擊損害。
[0018]該填料由于網孔整體結構和網絲材料組成微細結構的特殊設計，使填料具有了易細菌附著性、生物膜高負載性能和掛膜后生物膜極佳的穩定性，從而帶來的是優良的生化性能。該填料的廣泛應用將極大地提高現有活性污泥法反應池的生化性能，為現有污水廠提標改造創造較好的技術途徑，為新水廠建設提供較好的技術條件。
【附圖說明】
[0019]圖1本發明基于網孔結構的微孔生物膜載體填料結構示意圖。
[0020]I高鰭翼片、2網筒網絲、3網孔。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。
[0022]實施例1
[0023]基于網孔結構的微孔生物膜載體填料見圖1，制備
[0024](I)采用主材料聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物質量分數75%、聚乙烯醇質量分數1 %和150-200目的石灰石粉末15 %進行混合造粒；
[0025](2)采用熱熔擠出網絲摸頭旋轉成筒工藝進行制作成網筒狀:通過熱熔擠出機的網絲模頭旋轉擠出，進行拉伸，使網孔成均勻菱形，發泡充分后，通過水冷進行定形;高鰭翼片是根據模型使對應的孔加寬、加深而得。
[0026](3)定型后網筒，利用30 %硫酸或鹽酸酸液進行浸泡，浸泡時間1.5h，使約80 %的石灰石粉末被酸溶解形成微細空隙；
[0027](4)用水清洗并通過投加堿的方式，調整pH為中性；
[0028](5)風干，剪切成成品。
[0029]利用污水廠活性較好的硝化活性污泥(硝化速率為20mg/L.h)，MLSS:3700mg/L，原水COD: 450mg/L，NH/-N: 65mg/L ；反應條件(微孔曝氣)DO:1.2mg/L，pH: 6.8，HRT: 6h，溫度T:25°C ;反應器容積:150L，填料添加率(堆積體積30% );運行方式混合液在反應池經過6h停留后，混合液出流至沉淀池，沉淀后污泥經回流(回流比100%)。填料規格:網筒直徑:12_，網筒側壁網孔:2mm，網筒高度:15mm。
[0030]掛膜培養運行32天，填料網格孔隙被生物膜填滿，整體形成筒狀結構;結果硝化速率有最初的14mg/L.h增加至56mg/L.h，表現出明顯的高速率硝化效果。經過15d穩定運行后，接下來進行低溫試驗(采用冰水混合，交換器換熱方法)，在25°C前提下，利用15d時間，持續降溫，最終控制反應器溫度為16 °C進行穩定運行，在16 °C條件下連續運行40天，該填料能夠保持硝化率在30mg/L.h偏差在2mg/L.h范圍內。由此證明該填料優異的生物膜保持性能。經過前后102天連續運行，所形成的生物膜穩定。
【主權項】
1.一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，載體主材料為聚乙烯或聚丙烯的高分子聚合物，并添加輔助材料聚乙烯醇和石灰石粉末，聚乙烯醇添加量為主材料和輔助材料總重的10%，石灰石粉末為150-200目，添加量為主材料和輔助材料總重的15-20%;整體結構呈網筒狀，同時在網筒外沿網絲方向每間隔幾條網絲設置一條高鰭翼片，高鰭翼片與網筒成一體結構，高鰭翼片與網筒的材料一致;生物膜載體網絲和高鰭翼片含有兩級空隙，一級微泡空隙是由發泡過程形成，二級微細空隙是由石灰石微小顆粒酸溶出形成。2.按照權利要求1所述的一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，每間隔兩條網絲設置一條高鰭翼片。3.按照權利要求1所述的一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，網筒網絲直徑為0.5-1.0mm；網孔尺寸在1.0-2.0mm之間。4.按照權利要求1所述的一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，網筒直徑8_1.5mm；網筒整體長度15_20mm。5.按照權利要求1所述的一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，高鰭翼片高為2.0mm、寬度同網筒的網絲相同。6.按照權利要求1所述的一種基于網孔結構的微孔生物膜載體填料，其特征在于，每條高鰭翼片整體在網筒外圈形成螺旋翼片結構。7.制備權利要求1-6任一相所述的基于網孔結構的微孔生物膜載體填料的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)采用主材料聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物質量分數70-80%、聚乙烯醇質量分數10%和150-200目的石灰石粉末10-20%進行混合造粒； (2)采用熱熔擠出網絲摸頭旋轉成筒工藝進行制作成網筒狀:通過熱熔擠出機的網絲模頭旋轉擠出，進行拉伸，使網孔成均勻菱形，發泡充分后，通過水冷進行定形；(3)定型后網筒，利用硫酸或鹽酸酸液進行浸泡，使部分石灰石粉末被酸溶解形成微細空隙；該步驟可以根據比重要求通過調節硫酸或鹽酸酸液德濃度、溶出浸泡時間來調整石灰石顆粒的溶出量，進而調節形成微細空隙以及生物膜載體的比重； (4)用水清洗并通過投加堿的方式，調整pH為中性； (5)風干，剪切成成品。8.按照權利要求7的方法，其特征在于，高鰭翼片是根據模型使對應的孔加寬、加深制備而得。
【文檔編號】C02F3/10GK105906035SQ201610461000
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】楊宏, 李佳, 胡銀龍
【申請人】北京工業大學