专利名称：改性微生物填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种材料，特别是用于移动床生物膜法处理废水的填料。
背景技术：
早在二十世纪九十年代初就有人将移动床生物膜反应器用于城市污水处理。当时的填料(或载体)表面光滑、比表面积小、疏水，因此生物膜不易附着。于是人们对填料作了大量地研究工作，比较有成就的是韩国浦项工科大学，其＜污/废水处理用低温烧成粘土系微生物固定化载体制造方法＞(公开号10-1999-0073118
公开日1999年10月5日)专利的主要内容是至少一种粘土性矿物质占60～90重量比，有机或无机粘着剂占10～40重量比，以上述粘土性矿物质和有机或无机粘着剂的总重量为基准，混合10％以下的气孔调节剂制造浆体，将制造的浆体制成粒子或中空管形态，对成型体在500℃以下进行烧成。上述专利虽解决了填料表面光滑，比表面积小，疏水的问题，但也存在一定的不足之处。首先是原料为粘土性矿物质，其来源有一定局限性；再是加工时需烧结，虽然温度在500℃以下不是很高，但操作起来仍比较麻烦；另外上述专利侧重于将载体制成多微细孔以利于微生物附着，事实上多微细孔更有利于进行离子交换，而生物膜载体上的细菌会逐步附着在填料表面，因此多微细孔仅在运行初期会起一定作用，当反应器正常运行时，离子交换作用则被阻滞。再有材料本身无处促进微生物活性的物质，使微生物以较低的活性在工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅表面粗糙、比表面积大，而且还可以附着高数量、高活性微生物，原料来源广泛、制备工艺简单的改性微生物填料及其制备方法。
一、原料本发明的原料主要包括有高密度聚乙烯、再生胶粉、轻质碳酸钙、马来酸酐、过氧化二异丙苯及甲壳素。本发明的主要原料为高密度聚乙烯，其可以全部采用高密度聚乙烯，用量为66.2～91.7重量份。但为了降低填料的成本，可部分采用再生高密度聚乙烯，此时高密度聚乙烯的用量为50～70重量份，再生高密度聚乙烯的用量为20～40重量份。原料中还有增加填料表面粗糙度，增大比表面积的再生胶粉，其用量为5～15重量份。由于高密度聚乙烯的密度一般在0.92～0.96克/厘米3，为使填料的密度与水接近，则需加入轻质碳酸钙来调整密度，该轻质碳酸钙的用量为2～10重量份。原料中还有增加填料粘性、改善其亲水性的马来酸酐，其用量为1～6重量份。但是马来酸酐不能单独发挥上述作用，必须与高密度聚乙烯反应生成高密度聚乙烯的衍生物才能起作用，而两者反应又需引发剂，即过氧化二异丙苯，其用量为0.1～0.8重量份。原料中还有提高生物活性的酶促进剂甲壳素，其用量为0.2～2重量份。如果需要改善产品的外观色泽，原料中可包括有碳黑0～0.2重量份。
二、制备方法1.造粒(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，制成丙酮溶液。
(2)将上述丙酮溶液与其他原料均匀混合，之后让丙酮自然挥发，物料成为固体。
(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。
2.挤压成型将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型，并采用真空模具，真空度为30000～40000Pa，挤出的填料采用水冷定型，其冷却水温度为20～30℃。
使用时将填料投至移动床生物膜反应器中，填充的比例随着水质的不同而改变。反应器底部设有微孔曝气装置，在曝气气泡和水流的推动下，填料在水中翻转，附着在载体上的生物膜与废水和氧充分接触，快速吸附并降解水中的有机物，从而使废水得到深度净化。
本发明相比现有技术具有如下优点1.填料的亲水性使微生物附着性强，脱落减少，减少了剩余污泥的产生量；使填料表面形成水化膜，提高了传质能力；增大了微生物的数量，提高了反应效率。
2.酶促进剂提高了微生物的活性，使反应效率提高。
3.微细颗粒增大了填料的粗糙度和比表面积，改进了微生物的附着能力。
4.填料的密度保证了它可以被曝气、水力推动，进行翻滚移动。
5.原料来源广泛，制备工艺简单。
6.本发明的填料比一般改性塑料填料反应效率提高了2～4倍，BOD5容积负荷可达5-10kg/(m3·d)。
具体实施例方式
例1取1千克马来酸酐、0.1千克过氧化二异丙苯，用2.5千克丙酮将它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入91.7千克高密度聚乙烯、5千克再生胶粉、2千克轻质碳酸钙及0.2千克甲壳素均匀混合。取出后置于敞开的容器内让丙酮自然挥发，使之成为固体。将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。挤出机各段温度为一区160～170℃、二区180～190℃、三区200～220℃、四区220～240℃、五区220～240℃、六区220～240℃、机头190～200℃。将上面造出的颗粒投入45型单螺杆挤出机中，挤压成型。挤出模具的供气压力小于10000Pa。各段温度为机头170-180℃、二区175～185℃、三区160～170℃、四区145～155℃。真空模具的真空度40kPa，挤出速度6米/分，挤出的填料采用水冷定性，冷却水温度为20-30℃，得到的填料为圆筒，其内设轴向交叉加强筋、圆筒外壁上设轴向放射状翅片，并且圆筒的直径与高度相等。
例2取6千克马来酸酐、0.8千克过氧化二异丙苯，用12千克丙酮将它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入66.2千克高密度聚乙烯、15千克再生胶粉、10千克轻质碳酸钙及2千克甲壳素均匀混合。取出后置于敞开的容器内让丙酮自然挥发，使之成为固体。将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。挤出机各段温度为一区160～170℃、二区180～190℃、三区200～220℃、四区220～240℃、五区220～240℃、六区220～240℃、机头190～200℃。将上面造出的颗粒投入45型单螺杆挤出机中，挤压成型。挤出模具的供气压力小于10000Pa。各段温度为机头170-180℃，二区175～185℃、三区160～170℃、四区145～155℃。真空模具的真空度40kPa，挤出速度6米/分，挤出的填料采用水冷定性，冷却水温度为20-30℃，得到的填料为圆筒，其内设轴向交叉加强筋、圆筒外壁上设轴向放射状翅片，并且圆筒的直径与高度相等。
例3取1千克马来酸酐、0.1千克过氧化二异丙苯，用2千克丙酮将它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入50千克高密度聚乙烯、40千克再生高密度聚乙烯、15千克再生胶粉、2千克轻质碳酸钙、0.2千克甲壳素及碳黑0.05千克均匀混合。下面操作与例1相同。
例4取6千克马来酸酐、0.8千克过氧化二异丙苯，用12千克丙酮将它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入70千克高密度聚乙烯、20千克再生高密度聚乙烯、5千克再生胶粉、10千克轻质碳酸钙、2千克甲壳素及碳黑0.2千克均匀混合。下面操作与例1相同。
权利要求
1.一种改性微生物填料，其特征在于它是由如下重量份数的原料组成的高密度聚乙烯66.2～91.7再生胶粉5～15轻质碳酸钙 2～10马来酸酐1～6过氧化二异丙苯 0.1～0.8甲壳素 0.2～2炭黑0～0.2。
2.一种改性微生物填料，其特征在于它是由如下重量份数的原料组成的高密度聚乙烯50～70再生高密度聚乙烯20～40再生胶粉5～15轻质碳酸钙 2～10马来酸酐1～6过氧化二异丙苯 0.1～0.8甲壳素 0.2～2炭黑0～0.2。
3.一种改性微生物填料的制备方法，其特征在于(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，(2)将上述丙酮溶液与其它原料均匀混合，之后让丙酮自然挥发，(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，(4)将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型。
全文摘要
一种改性微生物填料，它是由如下重量份数的原料组成的高密度聚乙烯66.2～91.7、再生胶粉5～15、轻质碳酸钙2～10、马来酸酐1～6、过氧化二异丙苯0.1～0.8、甲壳素0.2～2、炭黑0～0.2。上述微生物填料的制备方法，(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，(2)将上述丙酮溶液与其它原料均匀混合，之后让丙酮自然挥发，(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，(4)将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型。本发明填料亲水性强，酶促进剂提高了微生物的活性，填料的粗糙度和比表面积大。本发明的填料比一般改性塑料填料反应效率提高了2～4倍。
文档编号C02F3/10GK1762851SQ20051004712
公开日2006年4月26日 申请日期2005年8月29日 优先权日2005年8月29日
发明者张秀斌, 江志伟, 郭晓杰 申请人:江志伟