聚氨酯填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯填料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的聚氨酯填料包括聚氨酯泡沫、Na2SO3、二价铁盐、羟胺和交联剂。根据本发明专利技术提供的缓释聚氨酯填料整体柔韧度良好，可以进行任意切割以适应不同大小形状的反应器，可提高反应器的启动速度，增强抗冲击能力。增强抗冲击能力。增强抗冲击能力。

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种聚氨酯填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]厌氧氨氧化过程中厌氧氮氧化菌以CO2为碳源，以NO
2-为电子受体，NH4
+
为电子供体，生成氮气(副产微量硝态氮)，实现废水脱氮。大大缩短了氨氮氧化还原到氮气的过程，相比传统的硝化-反硝化过程节约了大量的能源和物料，节省运行成本。厌氧氨氧化反应虽然具有许多优点，但在实际运用中仍存在诸多问题。厌氧氮氧化菌是一类生长缓慢的微生物，世代周期约为11天，对光和氧气等敏感，对生存环境要求严格，造成厌氧氮氧化反应启动时间长。荷兰鹿特丹运行的第一套工业化厌氧氨氧化装置启动历时三年之久，目前厌氧氨氧化反应器的启动时间也往往需要一年以上的时间。导致厌氧氨氧化的启动缓慢的原因主要有：(1)厌氧氨氧化菌易受外界干扰因素影响，其对温度、pH、溶解氧、亚硝酸盐浓度等都有较严格的要求；(2)其它菌的竞争及抑制：在工艺启动初期，反应器中厌氧氨氧化菌数量少，杂菌往往更占优势并抑制其增殖；(3)工艺启动过程中若不使用填料，往往存在污泥流失问题，厌氧氨氧化菌也随之流失。
[0003]启动过程使用填料，可以为厌氧氨氧化菌提供相对稳定的生存环境，使反应器中部分点位厌氧氨氧化菌浓度相对较高，利于其增殖，缩短厌氧氨氧化工艺启动时间。聚氨酯填料表面带有一定的阳离子活性基团和羟基等亲水性基团，更利于污水中带有负电荷微生物的附着。其使用效果较传统填料，如沸石、陶瓷环等效果更好。
[0004]CN103951048A公开了一种基于网状载体的厌氧氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料制备及应用，以制备好的网状聚乙烯等材料为载体，加入厌氧氨氧化菌悬液和聚乙烯醇混合液，在饱和硼酸溶液浸泡下使厌氧氨氧化菌附着在载体上，提高厌氧氨氧化反应器的效能。此方法可以有效提高厌氧氨氧化菌的生长速率，缩短启动时间，但其原料所需的厌氧氨氧化菌液较为稀有，且其附着方式比较简单，附着物容易在剪切力大的情况下脱落，影响处理效果。
[0005]CN201510697742.9公开了一种除磷填料，由聚氨酯泡沫粘合海绵铁和活性炭构成。该现有技术依靠聚氨酯泡沫自身的粘合性能，将海绵铁、活性炭、聚氨酯泡沫结合在一起，发挥电化学以及有机多孔载体微生物易附着、与铁元素更紧密接触的优势，充分利用微生物作用，物理吸附作用、化学絮凝沉淀、电化学等多种作用达到除磷的目的。但是该填料中海绵铁、活性炭与聚氨酯泡沫三者依靠聚氨酯泡沫自身的粘性结合，结合力较弱，受到水力冲击时，填料结构易破坏，活性炭、铁粉等易随出水流出，造成体系的不稳定，在实际应用中存在一定局限性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中厌氧氨氧化反应器的启动时间过长的技术问题，本专利技术提供一种促进厌氧氨氧化快速启动与稳定运行的聚氨酯填料及其制备方法和应用。本专利技术通过将
Na2SO3、二价铁盐、羟胺与交联剂混合，并加入聚氨酯发泡原料，发泡制备厌氧氨氧化填料。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种聚氨酯填料，其包括聚氨酯泡沫、Na2SO3、二价铁盐、羟胺和交联剂。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚氨酯泡沫、Na2SO3、二价铁盐(以Fe计)和羟胺的质量比为150：2-3：1-2：1-2。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，所述交联剂包括聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙的质量比为1-15：1.5-5：1。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述Na2SO3、二价铁盐(以Fe计)和羟胺的总质量与所述交联剂的质量的比为1：10-20。
[0012]根据本专利技术，发挥聚氨酯泡沫有效附着截留污泥的作用，并通过Na2SO3和Fe
2+
的缓释在填料表面维持还原氛围，使填料表面更适合厌氧氨氧化菌的附着与增殖，从而使其对厌氧氨氧化菌的附着具有选择性促进作用；通过羟胺的缓释抑制硝化反应、促进亚硝化反应的发生，从而间接促进厌氧氨氧化工艺的快速启动。填料表面的亲水性、还原氛围、以及羟胺对硝化反应的抑制等几方面协同提高厌氧氨氧化的启动效率，具有广泛的实用价值和前景。
[0013]本专利技术的第二方面提供了一种根据第一方面所述的聚氨酯填料的制备方法，其包括以下步骤：
[0014]S1：将聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙与水混合，得到交联溶液；
[0015]S2：将Na2SO3、二价铁盐和羟胺与所述交联溶液混合，得到交联混合溶液；
[0016]S3：提供制备聚氨酯泡沫的反应液；
[0017]S4：将所述交联混合溶液与所述制备聚氨酯泡沫的反应液混合，得到复合聚氨酯泡沫。
[0018]根据本专利技术的另一些实施方式，将聚乙烯醇、海藻酸钠、氯化钙、Na2SO3、二价铁盐、羟胺与水混合，得到交联混合溶液。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述制备方法还包括将所述复合聚氨酯泡沫置于-10
–
4℃例如0℃下保存，得到缓释聚氨酯填料。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述保存的时间为30-60h。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述制备聚氨酯泡沫的反应液包括聚酯多元醇、多异氰酸酯、催化剂、表面活性剂、发泡剂和水。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂为四甲基乙二胺。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述制备聚氨酯泡沫的反应液中，所述聚酯多元醇、多异氰酸酯、催化剂、表面活性剂、发泡剂和水的质量比为40-60：40-60：15-30：30-40：10-20：100。
[0024]根据本专利技术的一些具体的实施方式，所述促进厌氧氨氧化快速启动与稳定运行的复合生物填料的制备方法包括以下步骤：
[0025]1)称取聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙加入蒸馏水混合形成交联溶液；
[0026]2)将Na2SO3、二价铁盐、羟胺加入到步骤1)所述的交联溶液中得到交联混合溶液；
[0027]3)将制备聚氨酯泡沫的原料加入模具中高速搅拌；
[0028]4)将步骤2)所述的交联混合溶液加入到步骤3))所述的反应液中，继续搅拌2～5S发泡得到复合聚氨酯泡沫；
[0029]5)将步骤4)所述复合聚氨酯泡沫置于冰箱中，于-10
–
4℃下保存30-60h，得到缓释聚氨酯填料。
[0030]本专利技术的第三方面提供了一种根据第一方面所述的聚氨酯填料或根据第二方面所述的制备方法得到的聚氨酯填料在厌氧氨氧化反应中的应用。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应为厌氧氨氧化启动反应和/或亚硝化-厌氧氨氧化一体化工艺启动反应。
[0032]本专利技术的有益效果是：
[0033](1)Fe
2+
能够促进厌氧氨氧化菌的快速增殖，本专利技术中二价铁盐的加入，目的在于促进厌氧氨氧化菌的快速增殖，但通常情况下，亚铁离子极易氧化在反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯填料，其包括聚氨酯泡沫、Na2SO3、二价铁盐、羟胺和交联剂。2.根据权利要求1所述的聚氨酯填料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫、Na2SO3、二价铁盐(以Fe计)和羟胺的质量比为150：2-3：1：1-2。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯填料，其特征在于，所述交联剂包括聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙。4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氨酯填料，其特征在于，所述聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙的质量比为3-15：1.5-5：1。5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚氨酯填料，其特征在于，所述Na2SO3、二价铁盐(以Fe计)和羟胺的总质量与所述交联剂的质量的比为1：10-20。6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的聚氨酯填料的制备方法，其包括以下步骤：S1：将聚乙烯醇、海藻酸钠和氯化钙与水混合，得到交联溶液；S2：将Na2SO3、二价铁盐和羟胺与所述交联溶液混合，得到交联混合溶液；S3：提供制备聚氨酯泡沫的反应液；S4...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宗仑，孙杰，龚小芝，郦和生，杨晏泉，张英雄，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：