一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于水、废水或污水的生物处理技术领域，公开了一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用，按照质量百分数由80％～95％基材物质、4％～18％亲水性物质、0.5％～4％生物亲和性物质、0％～3％调节剂组成。将聚丙烯酰胺加入到基材中充分搅拌、混合；加入熔指调节剂，以及粘土矿物粉末，并搅拌、混合均匀；将混合均匀的物料投入到双螺杆机中加热熔融、挤出，冷却、裁剪。本发明专利技术的制备方法绿色环保、成本低。本发明专利技术的悬浮填料亲水及生物亲和性好，易于微生物挂膜生长；设计合理，根据好氧池、缺氧池或厌氧池不同的搅拌形成的水力条件，设计相应密度的悬浮填料，易于生物膜与污水间传质，促进污染物去除。

A hydrophilic and biocompatible suspension filler and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用
本专利技术属于水、废水或污水的生物处理
，尤其涉及一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用。
技术介绍
移动床生物膜工艺是一种通过向生化反应池(包括好氧池、厌氧池或缺氧池)中投加填料作为微生物附着生长的载体，在曝气或机械搅拌作用下填料保持悬浮并持续运动，填料上的生物膜与污水充分接触，进而吸附、降解、净化污染物的污水生物处理技术；该工艺有效地结合了活性污泥法和生物膜法污水两类生物处理技术的优势，具有微生物多样化、处理能力高、耐冲击负荷强等特点，一直以来，受到国内外研究者的关注，并在污水处理领域中得到广泛应用，尤其在污水厂的升级改造、一体化集约型污水处理装置等领域体现出工艺生物量大、运行稳定、负荷高等优点。悬浮填料作为微生物赖以生存的场所，其性能直接影响着生物膜数量及微生物活性，进而成为影响移动床生物膜工艺处理效果和投资费用的关键。对填料进行亲水性改性处理，是有效提高生物膜数量及微生物活性的重要途径。目前应用的改性填料，主要选用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)或其它高分子聚合物为基材，经填充改性、共混改性、增强改性等物理改性方法或者接枝改性、交联改性、共聚改性、氯化及氯磺化改性等化学改性方法。现有填料改性技术有两种典型做法，其一是在高分子聚合物主链上接枝含功能团的单体，改善基材的机械性能和亲水性；其二是向聚氯乙烯和聚碳酸酯等聚合物材料中添加助剂共混，以改善和调节悬浮填料的机械强度、加工性能、稳定性、密度等理化性能。综上所述，现有技术存在的问题是：改性填料经掺杂改性或表面接枝改性制备而成，涉及化学方法往往带来二次污染，同时成本较高。因此选用无毒无害、原料易得低廉的粘土矿物添加制备或改性悬浮填料，是解决上述问题的有效途径，同时粘土矿物亲水性好，有利于微生物附着生长，形成活性高的生物膜，从而促进有机物、氮、磷等污染物的去除。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用。本专利技术是这样实现的，一种亲水性、生物亲和性悬浮填料，所述亲水性、生物亲和性悬浮填料按照质量百分数由80％～95％基材物质、4％～18％亲水性物质、0.5％～4％生物亲和性物质、0％～3％调节剂组成。进一步，所述基材物质为聚丙烯塑料或再生聚丙烯塑料，粒径小于2mm。进一步，所述亲水性物质为高岭土、蒙脱石等的一种或多种粘土矿物粉末，粒径小于10um。进一步，所述生物亲和性物质为聚丙烯酰胺。进一步，所述调节剂为聚丙烯塑料熔指调节剂。本专利技术的另一目的在于提供一种所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法，所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法包括以下步骤：步骤一，根据配方要求，称取聚丙烯酰胺溶于水中，加入到基材中充分搅拌、混合均匀；步骤二，加入调节剂，以及高岭土、蒙脱石的一种或多种粘土矿物粉末，并搅拌、混合均匀、造粒；步骤三，将混合均匀的物料投入到双螺杆机中调节温度至170℃熔融，使物料软化、经模具挤出定型；步骤四，将已定型的半成品经真空定型套定型，其真空度调节至2～5×104Pa，进入水冷却槽中至完全成型；步骤五，将牵引机工作速率调成400～500r/min，冷却定型的成品在牵引机的牵引之下，裁剪成本专利技术产品。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法制备的亲水性、生物亲和性悬浮填料，所述亲水性、生物亲和性悬浮填料包括：内圆管、外圆管、筋板。筋板沿径向均匀分布连接内圆管、外圆管；外圆管直径12～15mm，内圆管直径为4～6mm、高8～10mm。本专利技术的另一目的在于提供不同密度的所述亲水性、生物亲和性悬浮填料，以适用于移动床生物膜工艺的不同生化反应池：适用于移动床生物膜工艺好氧池的所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的密度为0.98～1.0g/cm3；适用于移动床生物膜工艺缺氧池和厌氧池的所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的密度为0.96g/cm3～0.98g/cm3。本专利技术的优点及积极效果为：所提供的悬浮填料其浸润角、比表面积、表面电位、密度等性能得以有效改善。其浸润角为40～45°，比普通悬浮填料浸润角小5～8°，浸润角越小说明与水的接触面积大，亲水性更好；改性悬浮填料比表面积高达1100～1200m2/m3，有利于微生物附着生长，生物膜挂膜周期短，微生物丰富；改性填料表面电位15～18mV，亲水性好，菌胶团更容易附着生长和挂膜；根据移动床生物膜工艺系统好氧池、缺氧池或厌氧池不同搅拌形成的水力条件，调整粘土矿物的添加量、设计相应密度的悬浮填料，易于生物膜与污水间物质交换，保障微生物对基质的利用。因此，本专利技术的制备方法绿色环保、成本低，悬浮填料亲水及生物亲和性好，比表面积大，易于生物膜形成和生长、微生物丰富，污染物去除效果稳定，用于生活污水处理时，化学需氧量、氨氮、总氮、总磷去除率分别达到87％、78％、58％、75％以上。附图说明图1是本专利技术实施例提供的亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的亲水性、生物亲和性悬浮填料的结构示意图；图中：1、内圆管；2、外圆管；3、筋板。图3是本专利技术实施例提供的生物膜电镜扫描图；图中：a.实施例填料挂膜前；b、c、d、e.依次为实施例、HA-A、HA-04、HA-10填料挂膜后。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对目前应用的改性填料制备带来二次污染，同时成本较高的问题。本专利技术的制备工艺绿色环保、成本低；悬浮填料亲水及生物亲和性好，易于微生物挂膜生长。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。本专利技术实施例提供的亲水性、生物亲和性悬浮填料按照质量百分数由80％～95％基材物质、4％～18％亲水性物质、0.5％～4％生物亲和性物质、0％～3％调节剂组成。在本专利技术的优选实施例中，基材物质为聚丙烯塑料或再生聚丙烯塑料，粒径小于2mm。在本专利技术的优选实施例中，亲水性物质为高岭土、蒙脱石等一种或多种粘土矿物粉末，粒径小于10um。在本专利技术的优选实施例中，生物亲和性物质为聚丙烯酰胺。在本专利技术的优选实施例中，调节剂为聚丙烯塑料熔指调节剂。在本专利技术的优选实施例中，悬浮填料的密度为0.98～1.0g/cm3，适用于好氧池。在本专利技术的优选实施例中，的悬浮填料的密度为0.96～0.98g/cm3，适用于机械搅拌的缺氧池和厌氧池。如图1所示，本专利技术实施例提供的亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法包括以下步骤：S101：将聚丙烯酰胺溶于一定量水中，加入到基材中充分搅拌、混合均匀；S102：加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水性、生物亲和性悬浮填料，其特征在于，所述亲水性、生物亲和性悬浮填料按照质量百分数由80％～95％基材物质、4％～18％亲水性物质、0.5％～4％生物亲和性物质、0％～3％调节剂组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种亲水性、生物亲和性悬浮填料，其特征在于，所述亲水性、生物亲和性悬浮填料按照质量百分数由80％～95％基材物质、4％～18％亲水性物质、0.5％～4％生物亲和性物质、0％～3％调节剂组成。


2.如权利要求1所述的亲水性、生物亲和性悬浮填料，其特征在于，所述基材物质为聚丙烯塑料或再生聚丙烯塑料，粒径小于2mm。


3.如权利要求1所述的亲水性、生物亲和性悬浮填料，其特征在于，所述亲水性物质为高岭土、蒙脱石的一种或多种粘土矿物粉末，粒径小于10um。


4.如权利要求1所述的亲水性、生物亲和性悬浮填料，其特征在于，所述生物亲和性物质为聚丙烯酰胺。


5.如权利要求1所述的亲水性、生物亲和性悬浮填料，其特征在于，所述调节剂为聚丙烯塑料熔指调节剂。


6.一种如权利要求1所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法，其特征在于，所述亲水性、生物亲和性悬浮填料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，根据配方要求，称取聚丙烯酰胺溶于水中，加入到基材中充分搅拌、混合均匀；
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌书，王彬，周明罗，张弘弢，周日宇，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51