一种MBBR填料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料和水处理技术领域，公开了一种MBBR填料，组份包含亲水性基材、增韧剂、轻质碳酸钙、密度调节剂、生物营养盐、生物活性剂和生物酶增活剂。所述增韧剂为共聚物接枝马来酸酐；同时密度调节剂选用空心玻璃微珠，既解决了亲水性填料剂无机填料密度大，又解决了无机填料与基材间的界面问题。本方案还公开了其制备方法，制备的MBBR填料相较于聚乙烯类填料具有更好的亲水性和生物亲和性。于MBBR工艺中使用，COD去除率＞85％，氨氮去除率＞95％，出水COD＜30mg/L，适用于各类不同碳/氮、氨/氮比的污水处理，是一种高效率、高时效且通用性强的MBBR填料。

MBBR packing and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种MBBR填料及其制备方法
本专利技术涉及一种水处理悬浮填料，属于高分子材料和水处理
，更具体地说，涉及一种MBBR填料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着国家环保政策的逐步出台及落实，人们对环境保护意识的改善和重视程度的提升，我国对污水治理力度越来越大，各种新型的处理技术及产品被越来越广泛地运用到污水处理当中。MBBR是近年来新开发的一种污水处理工艺，该工艺可以通过厌氧微生物和好氧微生物代谢作用将污水净化，是一种性价比相对较高的一种污水处理方式。MBBR工艺的核心是硝化和反硝化两个相互关联的生物酶促反应。在硝化反应中，氧气在硝化细菌分泌的生物酶催化作用下将氨氮氧化为硝氮；在反硝化反应中，碳源在反硝化细菌分泌的生物酶催化作用下将硝氮还原为氮气，氮气从水中逸出实现污水脱氮的目的。MBBR工艺关键点是悬浮填料的选择，悬浮填料的亲水性和生物亲和性直接影响到水处理效果和速度。目前市面上推出和使用的MBBR工艺污水处理悬浮填料种类繁多，从总体上看多数采用的是聚乙烯(PE)为基材，通过亲水改性和吸附能力调整等方法，制得悬浮填料。经检索，中国专利技术专利公布号CN107758847A，专利技术名称为：高挂膜量MBBR悬浮生物填料及其制备方法的申请案公开了一种高挂膜量MBBR悬浮生物填料，利用高密度聚乙烯、熟石灰、陶氏粉末活性炭、轻质碳酸钙、马来酸酐、过氧化二异丙苯、磁粉等制得悬浮填料。虽然可以应用与MBBR，且具有较好的生物膜挂膜量，适用于污水中、低浓度有机物与氨氮的处理。该填料是通过改善填料材质的亲水性和生物亲和性来增加填料的生物附着性能，总体上亲水性和生物亲和性略显不足，而且无法定向强化总氮脱除效率。另外，该填料组分中的磁粉由四氧化三铁和二氧化铬混合而成，而铬元素是危害极大的第一类污染物，各类污水排放中均做了严格的控制，若在填料生产过程中控制不良，极易造成水体污染。再如中国专利技术专利公布号CN104961227A，专利技术名称为：一种改性聚氨酯悬浮填料、制备方法及其应用的申请案公开了一种改性聚氨酯悬浮填料的制备方法及其应用，由不同质量份的聚羟基烷酸酯、活性炭、聚氨酯、水溶性聚氨酯、生物活性剂、无机金属盐、有机高分子聚合物和无机絮凝物组成，具有孔隙率和比表面积较大的特点，为微生物的生长繁殖提供较多有效场所；利用活性炭的吸附作用可以对水体中的有机物和悬浮颗粒起到物理截留作用；聚羟基烷酸酯为微生物提供碳营养物质，有益其生长繁殖，同时可为反硝化脱氮反应提供碳源，对总氮脱除效率有一定促进作用；生物活性剂可激活有益菌生长。但是，该填料所有组分比重均大于1，在水中会下沉至水底，只能用于上流式生物滤池，无法实现MBBR工艺特有的填料流化状态，从而导致生物膜无法填料互相摩擦碰撞的条件下及时更新以保持较高的代谢活性。基于聚乙烯(PE)为基材通过亲水改性和吸附能力调整等方法制得填料由于具有种种弊端，新的可用于MBBR填料的材料选择近来成为研究的热点。其中亲水性和生物亲和性好，且环保无毒易降解的材料为本领域的研究方向。经检索，中国专利技术专利公布号CN108529758A，专利技术名称为：MBBR缓释碳填料及其制备方法。该方案包含聚羟基烷酸酯和聚乳酸，该填料，生物附着性强，不易脱落，处理效率高，特别适用于BOD5含量较高的生活污水及工业废水处理。其氨氮去除率高于92％，COD的去除效率均超过83％，相比于现有填料可以更好的处理可生化降解的污水。但使用该填料处理污水，其出水COD＞36mg/L，而Ⅳ类水化学需氧量(COD)规定为≤30mg/L)。且其组分中含有的复合偶联剂作为一种塑料添加剂，不易降解。组分中的白油中包含许多对人体有害的物质，例如重金属、芳香烃以及长链烷烃等，都会对生物体造成危害。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有MBBR填料亲水性和生物亲和性不良、不易降解、组分比重大于1g/cm3、COD去除率和氨氮去除率不高，出水COD过高的问题，本方案提供了一种亲水性基材和MBBR填料及其制备方法，制得的MBBR填料不仅挂膜量高，速率快，且亲水性和生物亲和性优良、易降解、填料密度为0.96-0.98g/cm3，且使用本填料处理的污水，出水COD均低于30mg/L。2.技术方案为达到上述目的，提供的技术方案为：本专利技术的一种MBBR填料，MBBR填料组份中包含亲水性基材、增韧剂、轻质碳酸钙、密度调节剂、生物营养盐、生物活性剂、生物酶增活剂和其他助剂。进一步地，所述亲水性基材包含左旋聚乳酸、聚羟基烷酸酯或聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。优选特性黏度0.2-2.0dl/g，密度1.2-1.3g/cm3的左旋聚乳酸。进一步地，所述增韧剂为具有极性基团/链段和非极性基团/链段的化合物。进一步地，所述增韧剂包括共聚物接枝马来酸酐。优选乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的一种或几种。优选共聚物接枝物马来酸酐中马来酸酐含量为1.5-3％。进一步地，所述密度调节剂包括空心玻璃微珠。优选真密度0.25～0.60g/cm3，粒径2～125μm，抗压强度5～82MPa(725～12000PSI)的空心玻璃微珠。进一步地，所述轻质碳酸钙粒径范围为20-5000目。进一步地，所述生物营养盐为铁盐、铝盐合镁盐中的一种或几种，优选氧化铁、硫酸亚铁、氯化铁、氧化铝或氯化镁中的一种或其混合物；所述生物活性剂为甲壳素、壳聚糖和明胶中的一种或几种；所述生物酶增活剂为铁盐、镁盐、锰盐和锌盐中一种或几种，优选四氧化三铁、氢氧化铝、二氧化锰或硫化锌中的一种或其混合物。进一步地，所述其他助剂包括抗氧剂、光稳剂、偶联剂、润滑剂或分散剂中的一种或几种。进一步地，所述MBBR填料组份的重量份包含亲水性基材30-64份、增韧剂8-15份、轻质碳酸钙5-12份、密度调节剂20-35份、生物营养盐0.8-2.0份、生物活性剂1-2.5份、生物酶增活剂1-2.5份和其他助剂0.2-1份。一种MBBR填料的制备方法，包括以下步骤：(1)将重量份的亲水性基材30-64份、增韧剂8-15份、轻质碳酸钙5-12份、密度调节剂20-35份、生物营养盐0.8-2.0份、生物活性剂1-2.5份、生物酶增活剂1-2.5份和其他助剂0.2-1份混合，得混匀物料；(2)将混匀物料置入双螺杆挤出机中混炼后挤出，挤出过程中加入重量份为20-35份的密度调节剂，得MBBR填料基料；双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别设置为130-150℃、150-165℃、165-185℃、165-185℃、165-185℃、170-190℃、175-195℃、180-200℃、180-200℃和185-200℃；(3)将得到的MBBR填料基料挤出或注塑，挤出的杆形、柱形或异形MBBR填料经过切割得MBBR填料。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：(1)本方案组分中的增韧剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MBBR填料，其特征在于：所述MBBR填料组份中包含亲水性基材、增韧剂、轻质碳酸钙、密度调节剂、生物营养盐、生物活性剂、生物酶增活剂和其他助剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种MBBR填料，其特征在于：所述MBBR填料组份中包含亲水性基材、增韧剂、轻质碳酸钙、密度调节剂、生物营养盐、生物活性剂、生物酶增活剂和其他助剂。


2.根据权利要求1所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述亲水性基材包含左旋聚乳酸、聚羟基烷酸酯或聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述增韧剂为具有极性基团/链段和非极性基团/链段的化合物。


4.根据权利要求3所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述增韧剂包括共聚物接枝马来酸酐。


5.根据权利要求3所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述密度调节剂包括空心玻璃微珠。


6.根据权利要求3所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述轻质碳酸钙粒径范围为20-5000目。


7.根据权利要求5所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述生物营养盐包括铁盐、铝盐或镁盐中的一种或几种；所述生物活性剂包括甲壳素、壳聚糖或明胶中的一种或几种；所述生物酶增活剂包括铁盐、镁盐、锰盐或锌盐中一种或几种。


8.根据权利要求5所述的一种MBBR填料，其特征在于：所述其他助剂包括抗氧剂、光稳剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：方降龙，丁运生，董献彬，张强，王平，廖雄兵，周意杨，孙晓红，葛倪林，夏本成，杜广礼，蒋佩娟，孔殿超，张青，
申请(专利权)人：安徽环境科技集团股份有限公司，合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34