申請日2013.08.19
公開(公告)日2013.11.27
IPC分類號C02F3/00; C02F3/10
摘要
本發明公開了一種可降解的生物親和性水處理填料，由可降解生物親和性母粒和發泡劑制成，所述可降解生物親和性母粒由以下重量份的成分組成：可降解高分子材料40～70份、填充料10～40份、天然生物質粉末10～25份、吸附劑1～3份、營養鹽0.5～1份、偶聯劑0.5～1份、潤濕劑0.5～1份、其它添加劑3～7份。本發明中制備得到的顆粒母料可以加工成多種形狀的水處理彈性填料。加工方便，使用簡單，材料選擇廣泛，可根據不同的應用工藝要求做不同的調整，因而具有極其廣泛的適應性。
權利要求書
1.一種可降解生物親和性水處理填料，其特征在于，由可降解生物親和 性母粒和發泡劑制成，所述可降解生物親和性母粒由以下重量份的成分組 成：
可降解高分子材料40～70份、填充料10～40份、天然生物質粉末10～25 份、吸附劑1～3份、營養鹽0.5～1份、偶聯劑0.5～1份、潤濕劑0.5～1份、 其它添加劑3～7份;
所述可降解高分子材料包括聚3-羥基烷酸酯、聚乳酸、聚ε-己內酯和 聚丁二酸丁二醇酯;
所述填充料為輕質碳酸鈣或羥基磷灰石;
所述天然生物質粉末為糖蜜、纖維素或淀粉中的一種或兩種以上的混 合物;
所述吸附劑為沸石粉、硅藻土或粉末活性炭;
所述營養鹽為亞鐵鹽和鎂鹽按摩爾比10:(0.5～5)的混合物，其中亞鐵 鹽為氯化亞鐵或硫酸亞鐵，鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂;
所述偶聯劑包括硅烷偶聯劑、鉻絡合物偶聯和鈦酸酯偶聯劑;
潤濕劑為白油;
其它添加劑為聚乙烯醇、硬酯酸和氯化鈣按1:1:(0～2.5)的質量比組 成的混合物。
2.權利要求1所述可降解生物親和性水處理填料，其特征在于，所述母 粒的各原料的細度不低于200目。
3.權利要求1所述的可降解生物親和性水處理填料，其特征在于，密度 在0.96～0.98kg/L。
4.權利要求1所述可降解生物親和性水處理填料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟：
(1)將權利要求1所述母粒的配料置于混合器中混勻，送入造粒機加 工成顆粒物，得可降解生物親和性母粒;
(2)將步驟(1)所得母粒與發泡劑混合，混合后的密度在 0.96～0.98kg/L，送入擠出機筒內，從機頭模具口擠出，經定徑、冷卻定塑、 切割定型得到特定形狀的填料產品。
說明書
可降解生物親和性水處理填料及其制備方法
技術領域
本發明屬于水處理領域，具體涉及一種可降解生物親和性水處理填料 及其制備方法，主要用于生化法養殖廢水中氨氮的去除、磷的去除以及其 它有機物的去除處理，也可以用于其它污水處理領域。
背景技術
氨氮是水產養殖廢水中的主要污染物，也是最難以去除的物質。其主 要來源是殘余的餌料和養殖對象的排泄物。氨氮對人類最突出的危害就是 使水體富營養化，破壞水體生態平衡。大量含氨氮廢水進入水體，水體中 植物營養過剩導致水生生物的大量繁殖，主要是各種藻類的大量繁殖，使 魚類生活空間越來越小，影響和破壞水體生態平衡;而且，非離子態的氨 氮對養殖對象可以直接產生毒性，影響其生長發育，給水產養殖帶來極為 嚴重的后果和巨大的經濟損失。
在現有氨氮廢水的處理技術中，生物膜法以其處理效率高，耐沖擊負 荷，運行穩定，污泥產量小及經濟節能等優點被廣泛應用。生物處理除氨 氮時通過微生物的硝化-反硝化作用將氨氮最終轉化為氮氣，或者通過生物 體的轉化、吸收等作用將污染物氨氮作為自身的營養物質吸收或加以利用， 最終達到從水體中移出的目的。而生物填料則是廢水生物處理技術的核心 之一，它的材質和表面性能將直接影響微生物的附著、生長，進而影響廢 水的處理效果。目前常見的生物填料主要以聚丙烯、聚乙稀、醛化維綸等 高分子材料制成，但是在實際應用中，人們發現這些塑料填料的親水性和 生物親和性能較差，導致在掛膜速度、掛膜量以及膜與填料的緊密度方面 存在不足。目前已有廠家生產改性生物填料,通過進行親水性和生物親和性 改性,使得微生物更易吸附在填料上,提高微生物對水中污染物的分解能力。 但是，由于養殖廢水生物耗氧量(Biological Oxygen Demand，BOD)普遍 較低，而在過程中需要大量的碳源，若處理低碳高氨氮廢水，就必須增加 額外的碳源，使處理成本增加。天然高分子材料由于原料比較容易獲得， 成本較低，同時對微生物無毒害作用，傳質性能好，若利用該種材料作為 固體碳源和生物膜載體并加以改性，不僅能夠增強生物填料的親水性和生 物親和性，同時可以大大降低投加額外碳源的成本，促進硝化細菌和反硝 化細菌的增長。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能增強載體表面的親水性、生物親和性及 微生物附著量，并且能提高生物載體對氨氮硝化-反硝化能力及去除率的可 降解的生物親和性水處理填料，作為高分子改性生物膜載體，同時還提供 了上述材料的加工工藝。
本發明的技術方案如下：
一種可降解的生物親和性水處理填料，由可降解生物親和性母粒和發 泡劑制成，所述可降解生物親和性母粒由以下重量份的成分組成：
可降解高分子材料40～70份、填充料10～40份、天然生物質粉末10～25 份、吸附劑1～3份、營養鹽0.5～1份、偶聯劑0.5～1份、潤濕劑0.5～1份、 其它添加劑3～7份;
所述可降解高分子材料包括聚3-羥基烷酸酯、聚乳酸、聚ε-己內酯和 聚丁二酸丁二醇酯;
所述填充料為輕質碳酸鈣或羥基磷灰石;
所述天然生物質粉末為糖蜜、纖維素或淀粉中的一種或兩種以上的混 合物;
所述吸附劑為沸石粉、硅藻土或粉末活性炭;
所述營養鹽包為亞鐵鹽和鎂鹽按摩爾比為10:(0.5～5)的混合物，其中 亞鐵鹽為氯化亞鐵或硫酸亞鐵，鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂;
所述偶聯劑包括硅烷偶聯劑、鉻絡合物偶聯和鈦酸酯偶聯劑;
潤濕劑為白油;
其它添加劑為聚乙烯醇、硬酯酸和氯化鈣按1:1:(0～2.5)的質量比組 成的混合物。
所述母粒的各原料的細度不低于200目。
上述可降解的生物親和性水處理填料密度在0.96～0.98kg/L。
上述可降解的生物親和性水處理填料的制備方法包括以下步驟：
(1)將上述母粒的配料置于混合器中混勻，送入造粒機加工成顆粒物， 得可降解生物親和性母粒;
(2)將步驟(1)所得母粒與發泡劑混合，混合后的密度在 0.96～0.98kg/L，送入擠出機筒內，從機頭模具口擠出，經定徑、冷卻定塑、 切割定型得到特定形狀的填料產品。
本發明相比現有技術具有如下優點：
本發明的生物膜載體密度接近于水，掛膜前0.96～0.98g/cm3，掛膜后約 等于1kg/L，使其在反應器內易于與水流混合流動。
本發明得到的生物膜載體具有較強的親水性以及微生物的親和性。由 于生物填料中天然物質的存在，加快了微生物在填料上的附著生長，掛膜 時間縮短，只需要10～15天就可以得到生長良好的微生物膜，而普通的水 處理填料要30～50天。
本發明得到的生物填料本身能夠定向提供碳源和營養，使得在掛膜過 程中，填料內表面形成厭氧層，有利于反硝化細菌的生長;填料外表面則 形成好氧層，有利于硝化細菌的繁殖，由此形成同步硝化-反硝化作用，大 大增強水中氨氮的去除效率。以養殖廢水處理為例，氨氮去除率為80～85%， 比普通的生物填料處理效率提高了30～40%。
填料中的營養物質和碳源被生物利用后，表面形成大量孔隙，粗糙度 大大增加，比表面及可達到普通塑料填料的數十倍。這些表面微孔為微生 物吸附提供了活性點位，使微生物的附著更加牢固，不易因曝氣沖刷或水 流剪切而脫落，減少了生物量的流失，從而提高了水處理效果。
生物填料中的可降解高分子材料部分只有在堆肥等接觸特定微生物條 件下才發生降解，因此在正常儲存和使用過程中性能非常穩定。
改善了填料的剛性和韌性，使填料在使用過程中不易損壞。而對于一 般塑料填料來說，又具有可降解性能，不會造成環境污染。
本發明中制備得到的顆粒母料可以加工成多種形狀的水處理彈性填 料。加工方便，使用簡單，材料選擇廣泛，可根據不同的應用工藝要求做 不同的調整，因而具有極其廣泛的適應性。
