一种悬浮生物填料的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种悬浮生物填料的制备方法，包括：（1）将质量份数为：磁粉0.2～0.6、再生胶粉7～10、沸石3～12马来酸酐2～8、过氧化二异丙苯0.2～0.8、甲壳素0.5～2、焦炭粉3～5、矿渣粉1～2混合均匀，然后加入高密度聚乙烯70～75份，高速搅拌；（2）将上述混合物料加入到螺杆造粒机中造粒；（3）将造出的颗粒投入螺杆挤出机中挤压成型，并经过真空定型，冷却，机械开孔，切割成型；（4）最后采用短波紫外光辐照填料。本发明专利技术制备的生物填料大大增强了生物填料的亲水性，增加表面的吸附量并增强生物膜吸附强度，缩短挂膜周期且生物膜不易脱落，适用于处理低浓度有机废水和含酚废水。

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮生物填料的制备方法及应用
本专利技术属于废水处理领域，具体涉及一种适用于移动床生物膜反应器的悬浮生物填料的制备方法及应用。
技术介绍
在生物膜法中，填料作为微生物赖以栖息的场所是废水处理的关键技术之一，其性能直接影响着处理效果和投资费用。自20世纪70年代以来，科研工作者就以改进填料为突破口，不断推动生物膜法的发展。目前，国内常用的填料是蜂窝填料、软性填料、半软性填料及复合填料等固定型填料，但这些填料在使用中常会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀等问题，影响了生物处理效果。且上述填料均需安装在辅助支架上，造成填料安装、更换等诸多不便，使工程投资和运行管理费用相对提高。悬浮填料的开发是当前国内外针对以上填料的不足，由生物流化床工艺引发而来的一个新的研究动态。这种填料比重接近于水，无需固定支架，在池中可随曝气搅拌悬浮于水中并全池均匀流化，能耗较低，是一种很有发展前途的填料。目前市场上的填料产品有很多，但在实际应用中存在着一定的问题，如比表面积小，亲水性能差，挂膜及启动周期长、生物膜易脱落等。很多公司力图从结构上的改进和复杂化来提高填料的比表面积，提高处理效果，主要问题是填料结构越复杂，造价越高，且生产效率会下降。CN201896101U公开了一种用于移动床生物膜反应器的微生物悬浮填料，提出包括中空圆柱体及其内部设有交叉支撑断面的新结构填料，有效的增大了载体的表面积。CN101928061A公开了一种表面多孔悬浮生物填料，该填料以低成本高机械强度低密度材料为骨架，将多孔材料如聚氨酯PUF等粘结包覆到骨架填料表面制备而成，有效的提高了填料的生物亲和性能。CN101066800A公开了一种改性微生物膜载体，提出废石粉、焦炭粉、矿渣粉及铁粉及聚乙烯，在造粒机内高温加工而成，目的在于改善载体表面的亲水性。上述专利在一定程度上增加了填料载体的比表面积，改善了填料的亲水性能，但结构设计的复杂，加工难度的增大相应的导致了生产成本的增加，不利于进行大批量生产。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种悬浮生物填料的制备方法及应用。本专利技术制备方法简单，大大增强了悬浮生物填料的亲水性，增加表面的吸附量并增强生物膜吸附强度，缩短挂膜周期且生物膜不易脱落；同时可提高微生物的活性，提高处理效率。本专利技术悬浮生物填料的制备方法，包括如下内容：（1）将质量份数为：磁粉0.2～0.6、再生胶粉7～10、沸石3～12、马来酸酐2～8、过氧化二异丙苯0.2～0.8、甲壳素0.5～2、焦炭粉3～5、矿渣粉1～2混合均匀，然后加入高密度聚乙烯70～75份，高速搅拌；（2）将上述混合物料加入到螺杆造粒机中造粒；（3）将造出的颗粒投入螺杆挤出机中挤压成型，并经过真空定型，冷却，机械开孔，切割成型；（4）最后采用短波紫外光辐照填料。本专利技术中，步骤（1）混合前将磁粉、再生胶粉、沸石、马来酸酐、过氧化二异丙苯、甲壳素、焦炭粉、矿渣粉进行粉碎，粉碎后目数大于200目。本专利技术中，步骤（1）的磁粉可以是四氧化三铁磁、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中的一种或几种，优选为质量比9:1的四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合磁粉。本专利技术中，步骤（1）的原料进行高速的搅拌混合，不仅有利于原料的混合均匀，并能产生大量的摩擦热，有利于反应的进行。本专利技术中，步骤（2）的原料混合后，加入到双螺杆造粒机的料仓中，混合料经过双螺杆造粒机的二次造粒过程，完成了原料的改性，达到所需的物化性能。原料中聚乙烯是塑胶粒，不是粉末状，二次造粒的目的就是是聚乙烯粒可以和其它物质充分混合，各组分均匀到新的塑胶粒中。本专利技术中，步骤（3）造粒后，加入到双螺杆挤出机的料仓中，经挤压成型后，再通过真空定型、冷却、机械开孔、切割成型。真空定型时，真空度为28000～35000Pa；冷却时，冷却温度为20～25℃。机械开孔时，开孔机为滚动高温探针，枕头温度大于250℃，针头尺寸200nm。本专利技术中，短波紫外光的波长200～275nm，辐照填料的时间为10～30min。得到的成品填料密度的为0.93kg/L～0.96kg/L。本专利技术制备的悬浮生物填料应用于移动床生物膜反应器中，挂膜速度快，不易脱落，处理效率高。适用于处理低浓度有机废水，特别适用于含酚废水的处理。低浓度有机废水，由于负荷较低，微生物生长受限制，生长速度缓慢，不易于生物挂膜。本专利技术的生物填料具有极强的亲水性及生物亲和性，且填料本身对生物膜具有很强的吸附强度，有利于填料载体上生物量的截留与累积，因此能较好的适应低浓度条件下的废水处理。含酚废水有一定的生物毒性，会抑制微生物的生长，本专利技术填料带有磁性，对生物具有选择性，那些对酚有降解能力并能适应磁场的微生物成为膜载体上的主体生物群落，大大提高了对酚的处理效果。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、在填料组成中加入磁粉使填料带有磁性，形成磁性生物填料。磁性生物填料可以产生磁化效应，一方面，提高废水中污染物转化速度和效率；另一方面，在磁性填料周围形成弱磁场，产生吸附力，增加填料表面的吸附量，缩短挂膜周期；并增强生物膜吸附强度，不易脱落。磁场还可以提高微生物的活性，水中微生物经磁化作用后，适应磁场而生存下来的微生物具有更大的增殖和代谢能力。2、采用紫外光线照射生物填料进行表面改性，可显著提高填料的表面附着性。紫外照射生物填料表面后，表面的污染物被氧化，而后被分解成CO2和H2O等易挥发性物质，最终挥发消失，并且可在表面形成有利表面附着的如-OH，-COO，-CO，-COOH等亲水性原子团，致使生物填料的亲水性、表面附着性得到提高。3、磁粉形成的磁场属于弱磁场，经紫外光照射后会形成光磁效应，使金属离子发生一定程度的转移，从而引起磁性的变化，进而增强磁场强度，增大生物填料的磁效应，有利于增加溶解氧利用，提高处理效率。4、填料本身含有亲水性材料，紫外照射也可以是填料表面产生一定量的亲水性基团，而且填料通过紫外照射，可以对填料表面进行化学改性，进一步提高了填料的亲水性，致使填料的亲水性能得到飞跃性地提高。填料的亲水性的提高使微生物附着性强，脱落减少；并使填料表面形成水化膜，提高传质能力，增大微生物的数量，提高反应效率。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1将磁粉、再生胶粉、沸石、马来酸酐、过氧化二异丙苯、甲壳素、焦炭粉、矿渣粉进行粉碎后过200目筛。分别称取四氧化三铁磁粉0.2kg、再生胶粉8kg、沸石8kg、马来酸酐3kg、过氧化二异丙苯0.5kg、甲壳素1.5kg、焦炭粉5kg、矿渣粉2kg至于高速搅拌器中充分混匀，然后加入高密度聚乙烯75kg高速搅拌混合。将混合料加入到双螺杆造粒机的料仓中，经过双螺杆造粒机完成造粒过程。造粒后，颗粒加入到双螺杆挤出机的料仓中，通过加热、模具、真空定型、冷却、机械开孔（开孔机为滚动高温探针，枕头温度大于250℃，针头尺寸200nm）、切割。最后将填料在波长230nm紫外光辐照30min后得到悬浮生物填料产品A，密度为0.93kg/L。实施例2将磁粉、再生胶粉、沸石、马来酸酐、过氧化二异丙苯、甲壳素、焦炭粉、矿渣粉进行粉碎后过200目筛，其中磁粉为质量比为9:1的的四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体混合物。分别称取磁粉0.6kg、再生胶粉8kg、沸石8kg、马来酸酐3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬浮生物填料的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将质量份数为：磁粉0.2～0.6、再生胶粉7～10、沸石3～12、马来酸酐2～8、过氧化二异丙苯0.2～0.8、甲壳素0.5～2、焦炭粉3～5、矿渣粉1～2混合均匀，然后加入高密度聚乙烯70～75份，高速搅拌；（2）将上述混合物料加入到螺杆造粒机中造粒；（3）将造出的颗粒投入螺杆挤出机中挤压成型，并经过真空定型，冷却，机械开孔，切割成型；（4）最后采用短波紫外光辐照填料。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮生物填料的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将质量份数为：磁粉0.2～0.6、再生胶粉7～10、沸石3～12、马来酸酐2～8、过氧化二异丙苯0.2～0.8、甲壳素0.5～2、焦炭粉3～5、矿渣粉1～2混合均匀，然后加入高密度聚乙烯70～75份，高速搅拌；（2）将上述混合物料加入到螺杆造粒机中造粒；（3）将造出的颗粒投入螺杆挤出机中挤压成型，并经过真空定型，冷却，机械开孔，切割成型；（4）最后采用短波紫外光辐照填料。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）混合前将磁粉、再生胶粉、沸石、马来酸酐、过氧化二异丙苯、甲壳素、焦炭粉、矿渣粉进行粉碎，粉碎后目数大于200目。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）的磁粉是四氧化三铁磁、锰锌铁氧体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，张广哲，马和旭，郭宏山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11