用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法，该方法以聚乙烯填料为基体，用酸性重铬酸钾混合液对填料表面进行处理后，将其浸泡在偶联剂(硅烷偶联剂KH

【技术实现步骤摘要】
用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法


[0001]本专利技术属于污水生物处理
，涉及一种用于移动床生物膜反应器(MBBR)的聚乙烯悬浮填料的改性方法。

技术介绍

[0002]目前，我国传统污水处理技术中，生化法主要有活性污泥法和生物膜法两种类型。生物膜法相较传统活性污泥法具有剩余污泥少，处理效率高等优点；其中的MBBR工艺更是兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，成为一种新型高效的污水处理方法，通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，依靠反应池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器的空间，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优势，使之扬长避短，相互补充。
[0003]MBBR工艺的关键在于比重接近于水，轻微搅拌下易随水自由运动的悬浮填料，它具有有效比表面积大，适合微生物吸附生长，适用性强，应用范围广的等优势，既可用于有机物去除，也可用于脱氮除磷；此外，处理负荷高，占地面积小，无污泥膨胀和污泥回流问题，且耐冲击负荷，在工业废水处理中有更为广阔的应用前景。
[0004]目前，市面上生产的悬浮填料的种类繁多，填料材质、结构、性能的不同直接影响其处理效果，也在一定程度上影响污水处理的投资成本。
[0005]聚乙烯悬浮填料是市面上较常见的悬浮填料，比表面积大、对微生物无毒害作用、使用寿命长、价格便宜等优势使其在水处理领域有一定的应用。但它的亲水性和生物兼容性较差，生物膜载体的性能欠佳，存在挂膜速度慢，挂膜量少，生物膜与载体间的密接程度低，以及微生物活性差等问题，在很大程度上限制了聚乙烯填料在污水处理中的广泛应用。因此，通过改性开发固定微生物效果较好、处理污染物效率高的亲水性聚乙烯悬浮填料具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法，将市面上常规的聚乙烯填料利用偶联剂粘结大分子进行改性处理，改性后填料表面带有一定量羟基、羰基等亲水性基团，其亲水性明显提高。微生物带负电荷，普通的填料表面多带负电荷，与微生物之间有斥力，通过硅烷偶联剂粘结大分子使得改性填料表面多带正电荷，微生物与填料之间异性相吸，挂膜速度提高。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法，具体包括如下步骤：
[0008]S1、在40℃
‑
60℃温度下，将聚乙烯填料在酸性重铬酸钾溶液中浸泡2
‑
4h处理，然后取出用水冲洗掉表面的褐色层后沥干；
[0009]S2、将沥干的聚乙烯填料放入磷酸缓冲溶液中浸泡一段时间，取出用水冲洗待淋
洗液呈中性后自然晾干；
[0010]S3、将晾干的聚乙烯填料浸泡在25℃
‑
40℃偶联剂水解溶液中浸泡并搅拌6
‑
12h，然后取出填料并沥干，加入到粉末活性炭和明胶蛋白的混合溶液中，加热至25℃
‑
40℃并搅拌18
‑
36h；
[0011]S4、取出填料用水冲洗后自然晾干，即制得用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料。
[0012]作为改性聚乙烯MBBR悬浮填料的制备方法进一步的改进：
[0013]优选的，所述酸性重铬酸钾混合液为硫酸与重铬酸钾的混合溶液。
[0014]优选的，所述酸性重铬酸钾混合液中所含重铬酸钾的浓度为6
‑
8mol/L，所含硫酸的浓度为2
‑
4mol/L。
[0015]优选的，所述偶联剂水溶液中的偶联剂为硅烷偶联剂KH
‑
560、硅烷偶联剂KH
‑
570、钛酸酯偶联剂CS
‑
311的一种或两种以上的组合。
[0016]优选的，所述偶联剂水解溶液的制备方法如下：将偶联剂:乙醇:水按照20:72:8质量比例混合，调节pH为5.5
‑
6.5，水解10
‑
20min后待用。
[0017]优选的，步骤S2中所述磷酸缓冲溶液中磷酸的浓度为0.01
‑
0.02mol/L，聚乙烯填料在其中的浸泡时间为2
‑
3h。
[0018]优选的，步骤S3中粉末活性炭和明胶蛋白的混合溶液中含有16
‑
32g/L活性炭和2
‑
4g/L明胶蛋白。
[0019]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0020]1)本专利技术提供聚乙烯MBBR(移动床生物膜反应器)悬浮填料的改性方法，包括如下步骤：
[0021]以聚乙烯填料为基体，用酸性重铬酸钾混合液对填料表面进行处理，目的在于对填料表面羟基化，在聚乙烯基体表面形成多个羟基，以便与硅烷偶联剂进行脱水缩合；
[0022]将处理后聚乙烯填料浸泡在磷酸缓冲溶液中浸泡处理，目的在于调节聚乙烯填料的pH呈中性，避免将改性填料投加到硅烷偶联剂溶液中，硅烷偶联剂过度水解。
[0023]将磷酸缓冲溶液处理后的聚乙烯填料浸泡在偶联剂水解溶液中，偶联剂与填料发生表面脱水反应，增加羟基、羰基等亲水性基团。
[0024]然后将聚乙烯填料投加到活性炭粉末和明胶蛋白的混合溶液中，成功将活性炭和明胶蛋白负载于填料表面。表面羟基、羧基等亲水基团的增加，提高了载体的亲水性，且由于表面粗糙度及带电荷数的改变，为微生物附着提供了大量附着位点，且由异性相吸原理，以硝化细菌为代表的微生物更易黏附在载体表面，从而加快生物膜的形成，提高挂膜速度。通过活性炭对污染物质的吸附作用，加速填料表面微生物的粘附，以及明胶蛋白为单独填料内部的硝化和反硝化反应，提供碳源，更好的促进微生物的增长繁殖。
[0025]2)本专利技术是将常规聚乙烯填料利用偶联剂剂进行改性处理，改性后填料表面带有一定量羟基、羰基等亲水性基团，表面正电荷数明显增加，其亲水性明显提高。通过填料表面附着的活性炭的吸附作用和微生物降解作用的协同机制，可有效提高填料对水中污染物的降解性能，从而提高污水处理效果。活性炭的大量微孔吸附了有机物和废水中的氧气，为微生物群的生长繁殖提供了高浓度的营养源，而微生物代谢过程中产生的酶和辅酶又被吸附和富集在活性炭的微孔中，加之活性炭上微生物和有机物接触时间较长，使难以降解的
有机物也有可能经生物氧化而分解。此外，借助于活性炭的吸附作用，明胶蛋白作为碳源补充，填料表面附着大量的有机物，为填料表面微生物的快速生长提供有利条件，进而提高挂膜速度，增强挂膜效果。
具体实施方式
[0026]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，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供一种用于MBBR(移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在40℃
‑
60℃温度下，将聚乙烯填料在酸性重铬酸钾溶液中浸泡2
‑
4h处理，然后取出用水冲洗掉表面的褐色层后沥干；S2、将沥干的聚乙烯填料放入磷酸缓冲溶液中浸泡一段时间，取出用水冲洗待淋洗液呈中性后自然晾干；S3、将晾干的聚乙烯填料浸泡在25℃
‑
40℃偶联剂水解溶液中浸泡并搅拌6
‑
12h，然后取出填料并沥干，加入到粉末活性炭和明胶蛋白的混合溶液中，加热至25℃
‑
40℃并搅拌18
‑
36h；S4、取出填料用水冲洗后自然晾干，即制得用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料。2.根据权利要求1所述的用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法，其特征在于，所述酸性重铬酸钾混合液为硫酸与重铬酸钾的混合溶液。3.根据权利要求2所述的用于移动床生物膜反应器的聚乙烯悬浮填料的改性方法，其特征在于，所述酸性重铬酸钾混合液中所含重铬酸钾的浓度为6
‑
8mol/L、所含硫酸的浓度为2
‑
4...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令涛，姚尚，吴子健，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：