改性PVC生物填料制造技术

本发明专利技术公开了一种改性ＰＶＣ生物填料，填料的成分和重量份数为：聚乙烯醇４～６份；聚乙二醇辛基苯基醚２～４份；硬质酸２～４份；聚丙烯酰胺０．５～１．５份；活性炭１～３份；磁粉４～６份；ＰＶＣ弹性体６６．５～７９．５份。本发明专利技术主要对ＰＶＣ生物填料进行了亲水性改性、活性炭改性、磁性改性和增韧性改性，增强了生物填料的亲水性能和柔韧性能，延长微生物与有机物的接触时间，进一步诱导微生物的活性。得到的微生物填料使得生物填料挂膜速度、挂膜量大，并且使得膜与填料的有足够紧密度。获得的生物填料耐热性能较好，不容易老化，抗冲击能力强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物填料，具体的说，涉及一种污水处理中生物膜水处理的改性PVC生物填料。
技术介绍
生物填料是废水生物处理技术的核心之一，它的材质和表面性能将直接影 响微生物的附着、生长，进而影响废水的处理效果。目前，市场上常见的聚氯 乙烯生物填料由于亲水性能和生物亲和性较差，导致在挂膜速度、挂膜量及膜 与填料的紧密度方面存在不足，如对其进行适当的亲水与生物亲和改性以及活性炭和磁性改性，可望提高填料的传质、挂膜和水处理性能。另外PVC的冲击 强度只有3 5kJ/m2,具有冲击强度低、热稳定性差等缺点，导致该填料容易老 化，使用寿命较短。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种亲水性能和生物亲和性 较好的改性PVC生物填料。本专利技术目的是这样实现的 一种改性PVC生物填料，其关键在于填料的成 分和重量份数为聚乙烯醇4 6份 聚乙二醇辛基苯基醚2 4份3硬质酸2 4份聚丙烯酰胺0.5 1.5份活性炭1 3份磁粉4 6份PVC弹性体66.5 79.5份 上述填料中还添加有重量份数7 9份的聚丙烯酸酯。上述改性得到的生物 填料润湿性能较好，非常适合微生物生长，微生物挂膜速度比较快，但由于PVC 本身的抗冲击能力差，容易老化，非常有必要进行增韧性改性，进而提高填料 的使用寿命。所以采用物理改性，即在PVC生物填料成型过程中加入丙烯酸酯 弹性体。由于聚丙烯酸酯弹性体的孔隙形变减弱了PVC的约束应力，使这种应 力低于材料的断裂强度，从而产生大面积的塑性形变，因而冲击强度大幅度提 高。在上述优化得到的亲水性改性配方、活性炭改性配方及磁性改性配方基础 上再加入不同配比的聚丙烯酸酯，在上述成分中聚丙烯酸酯配比重量份数分别 为0份、2份、4份、6份、8份、10份，然后加工成聚丙烯酸酯不同重量份数的生 物填料，分别测量不同填料的拉伸强度。实验结果表明，当聚丙烯酸酯配比重 量份数为8份时，拉伸强度达到最大值42.7Mpa，效果为最好。 上述填料最优化的成分和重量份数为聚乙烯醇5份聚乙二醇辛基苯基醚3份硬质酸3份聚丙烯酰胺1份活性炭2份磁粉5份 聚丙烯酸酯8份 PVC弹性体73份上述聚乙烯醇和聚乙二醇辛基苯基醚在填料中起到很好的润湿性，同时添 加硬质酸和聚丙烯酰胺，所得到的填料接触角为62。，而未改性的PVC生物填 料的接触角为80° ，经过亲水性改性后，填料的润湿性能显著改善，使得生物 膜与填料接触更紧密。使得生物膜与填料接触更紧密。活性炭具有优良的吸附 能力，能使生物细胞的外酶和有机物浓縮到固体表面，造成局部空间的高氧化 速率，突破原有浓度平衡的界限，延长微生物与有机物的接触时间，使得有机 物被迅速、彻底降解，生物的氧化又使活性炭表面吸附能力得到恢复。且经过 实验发现在上述优化得到的亲水性改性配方基础上再加入不同配比的活性炭， 活性炭配在上述成分中配比重量份数分别为0份、1份、2份、3份。分别取相 伺量的生物填料装填在不同生物污水处理设备上，在原水浓度、曝气量相同的 条件下闷曝l天，1天后测量不同填料的生物膜量。实验结果表明当活性炭重 量份数小于2份时，随着活性炭添加量的增多，生物膜量显著增加，超过2份 以后，基本不影响。未添加活性炭曝气1天后的生物膜量为0.021g/kg，添加2 份的活性炭所得生物填料曝气1天后的生物膜量为0.025g/kg。好氧接触氧化处理废水的装置中的有机污染物在弱磁场的作用下，通过磁 力键、磁力、洛仑兹力和磁致胶体效应等作用经磁聚、吸附、富集到磁性生物 填料表面；氧是顺磁性物质，曝气时会在磁场作用下被吸附到生物填料附近， 增大填料表面的氧浓度，促进好氧生物的繁殖。另外弱磁场还有可能诱导微生 物的活性和酶活性。在上述优化得到的亲水性改性配方和活性炭改性配方基础上再加入不同配比的磁粉，上述成分中磁粉配比重量份数为O份、2份、5份、8 份，然后加工成磁粉不同配比的生物填料。分别取相同量的生物填料装填在不 同生物污水处理设备上，在原水浓度、曝气量相同的条件下闷曝l天，l天后测 量不同填料的生物膜量。实验结果表明当磁粉重量份数小于5份时，随着磁粉添加量的增多，生物膜量显著增加，重量份数超过5份以后，磁粉添加量对挂膜 速度影响很小。未添加磁粉曝气l天后的生物膜量为0.025g/kg，添加5份的磁粉 所得生物填料曝气l天后的生物膜量为0.030g/kg。通过正交实验和单因素优化实验，得到上述填料最优化的成分和重量份数。为了能使研制的改性PVC生物填料能在研制的一体化污水处理装置大量推广应用，将填料装填在设置的船舶污水处理一体化装置上并在重庆燕山轮SBTC-400 (编号WSC0147)实际应用，运行结果见表l所示。表l新型PVC波纹填料船舶应用情况指标BODs (mg/L)SS(mg/L)大肠杆菌(个/100ml)进水口 168.31582.4x108进水口 266.91602.2x108进水口 366.51524.4x108出水口 114.017.549出水口 214.316.334出水口 313.815.444备注废水流量为21.5吨/天，委托三峡流动污染源重庆监测站监测从表1运行结果可以看出，船舶污水经新型PVC生物填料一体化装置处理 后的国家控制各项指标均满足要求，充分说明研制的新型PVC生物填料能在船 舶上运行使用。(3)改性PVC填料与未改性PVC填料性能对比将改性PVC填料与未改性PVC填料制作成形状相同的波纹填料，未改性 PVC波纹填料的表面的接触角约为8(f ,而改性PVC波纹填料的表面的接触角约 为低为69°，可见PVC经过改性后其润湿性能大大提高；改性PVC波纹填料的加 热伸縮率为2.7%，拉伸强度为42.7Mpa，未改性PVC波纹填料的加热伸縮率为 4.8%，拉伸强度为37.5Mpa可见PVC经过改性后其抗热性能、抗冲击性能大大提 高。将两种填料装填在相同污水处理中，原水浓度中CODCr为1005mg/L，闷曝 l天，曝气量为lm3/h，用显微镜观察了改性PVC填料与未改性PVC填料曝气1 天后膜的生长情况，改性PVC波纹填料内表面有一层较密的金黄色膜，而未改 性PVC波纹填料只有少部分地方长出金黄色絮状物。通过称重法测得改性PVC 波纹填料的生物膜量为0.030g/kg，未改性PVC波纹填料生物膜量为0.017g/kg。 可见改性PVC填料挂膜速度快，膜生物量大。充足氧气是好氧微生物生存繁殖所必须的，但充氧量的增多而需要通入空 气的量也必须加大，这样将会增加容器内液体对填料的冲击力，不同填料抗冲 击性能不同。为了评价研制的填料抗冲击性能，选取了研制的改性PVC波纹形 填料、PVC蜂窝形填料、球性填料及未改性的波纹形填料进行对比实验，将不 同填料装填在四个相同的污水处理一体化装置中，待装置运行稳定后连续处理配置的模拟废水，固定进水量为0.1m3/h，调节进气量以实现不同气液比，在不 同气液比条件下考察装填不同填料的污水处理一体化装置对废水COD的去除 率。研制的PVC波纹形填料最佳气液比为10: 1，蜂窝形填料的最佳气液比为8: 1，球形填料的最佳气液比为7: 1，普通波纹形填料的最佳气液比为6: 1，可见研制的PVC波纹形填料抗冲击性能更好。有益效果本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性ＰＶＣ生物填料，其特征在于填料的成分和重量份数为：　聚乙烯醇４～６份　聚乙二醇辛基苯基醚２～４份　硬质酸２～４份　聚丙烯酰胺０．５～１．５份　活性炭１～３份　磁粉４～６份　ＰＶＣ弹性体６６． ５～７９．５份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志莉，熊开生，王文标，易其臻，
申请(专利权)人：中国人民解放军后勤工程学院，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]