专利名称：：一种用于流动床生物膜处理的悬浮填料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及悬浮填料，尤其涉及用于流动床生物膜处理技术的悬浮填料，属于水处理
技术领域：
。
背景技术：
：流动床生物膜处理技术和曝气生物滤池处理技术已在城市污水、工业废水、再生水深度处理系统中广泛应用，其主要机理为生物膜法。生物膜法是以一些特定载体作为微生物膜生长繁殖的场所，早期的生物膜载体采用矿渣、竹片、木条等天然物质，随后开发了以玻璃钢、.塑料等为材质的蜂窝式或波纹式等叠装填料、悬挂软性半软性填料、弹性立体填料等。这些填料均比较适合固定床生物膜处理系统。但这些填料存在比表面积小，微生物栖息场所小，处理效率低；微生物在填料上挂膜难，膜的更换周期长，易老化等缺点。流动床生物膜处理技术采用悬浮填料作为微生物生长栖息场所，微生物在悬浮填料的表面和里面通道都可以长出致密的生物膜，给微生物提供巨大的生存空间，可以繁殖出巨大的微生物菌群，通过微生物菌群的新陈代谢和絮凝、吸附作用，可极大地提高生物处理的效率。同时，流动床利用悬浮填料的循环流动，在水力剪切力作用以及悬浮填料之间摩擦碰撞，随时保持使得老化的生物膜自然脱落和刷新，让附着在悬浮填料上的生物膜保持旺盛的活性，也增加生物膜与氧气的接触和传氧效率，最大程度地提高了生物处理的效率。国外已将橡胶悬浮填料或塑料球悬浮填料广泛应用于流动床生物膜处理系统，如挪威的AnoxKaldnes公司流动床中的生物膜填料及适用于载体流动床生物膜反应器模型分别如图1和2所示该系统采用多孔的塑料空心球，比重接近与水的悬浮填料，在曝气作用下循环流动，使老化的生物膜自然脱落和刷新，而附着的生物膜保持旺盛的活性，同时，增加生物膜与氧气的接触和传氧效率。载体由高密度聚乙烯制造，空隙率大、比重轻、耐腐蚀强。该工艺负荷高、占地小；应用范围广、操作弹性大；耐冲击；操作简单、维修方便。在我国的几个工程应用中，收到了良好的效果。但该技术获得的悬浮填料的比表面积仅有600~1000m2/m3，比表面积不够大，用于流动床生物膜处理系统需要填充的悬浮填料数量巨大，填料投资费用高。国内也有几家公司在引进国外技术的基础上应用流动床生物膜处理系统和悬浮填料，由于其悬浮填料还只是模仿国外悬浮填料的水平，影响了该技术的推广，为此，研制一种适合流动床生物膜处理系统的悬浮填料将具有十分重大的意义。根据流动床要求悬浮填料需要循环流动和用作微生物栖息场所的特点，适宜的悬浮填料应满足下述基本要求。比表面积大悬浮填料一般选用比表面积大、开孔空隙率高的多孔惰性悬浮填料，这种悬浮填料有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量；有利于微生物代谢过程中所需氧化和营养物质以及代谢产生的废物的传质过程；*机械强度好悬浮填料必须具有在不同强度的水力剪切作用以及悬浮填料之间摩擦碰撞过程中破损率低的机械强度要求。好的载体能使载体即使在摩擦碰撞过程中使用多年仍能保持其原有的大小和形状；空隙率及表面粗糙度高要求悬浮填料具有一定的空隙率及粗糙度，有利于微生物的附着、生长。生物、化学稳定性好生物膜在新陈代谢过程中会产生多种代谢产物，某些代谢产物可能对载体产生腐蚀作用，因此悬浮填料必须具有一定的化学稳定性和抗酸碱与腐蚀性，同时需不参与生物膜的生物化学反应，且其本身应是不可生物降解的。表面电性和亲水性微生物一般带有负电荷，而且亲水，因此填料表面带有正电荷将有利于微生物固着生长，载体表面的亲水性同样有利于微生物的附着。
发明内容本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种用于流动床生物膜处理的悬浮填料，该填料也可用于曝气生物滤池系统。和现有技术中的悬浮填料不同，本发明悬浮填料主要包括下列成分1、橡胶粉充分利用橡胶粉的耐磨性能强，弹性好的特征，以保证生产出来的悬浮填料易于形成多孔结构，并能保证其强度高，耐磨性能好；橡胶粉的颗粒度优选为30~50目；42、火山岩石粉充分利用火山岩的吸附性能和比重调节功能；利用火山岩的吸附性能以增加填料表面的微生物富集；利用火山岩石粉比重较大可以调整填料的比重，以增加填料的流动性能；火山岩石粉的颗粒度优选为10~20目；3、粘合剂利用粘合剂(比如乙烯-醋酸乙烯共聚物、尼龙、热塑性聚酯等)将橡胶粉和火山岩石粉粘结成具有所需外观形状的具有多孔结构的悬浮填料，且不会被生物处理环境中的有机污染物、微生物及其代谢产物分解破坏。上述三种主成分之间的重量比优选为橡胶粉火山岩石粉粘合剂=90~110:520:20~35;更优选为95105:5~15:20~30，特别优选为100:10:25。为了取得更好的产品性能，可通过适当调节上述三种主成分之间的重量比使的本发明悬浮填料具有0.9851.028kg/m3的范围内的湿密度，以及具有1000~1500m2/m3的比表面积，其中，湿密度特别优选为1.012kg/m3;比表面积特别优选为1480m2/m3。本发明悬浮填料的外形可以具有多种形状，常见的有圆柱形、球形、或片状、块状等不规则形状，其中圆柱形悬浮填料的直径优选在510mm之间，长度在6-12mm之间；球形悬浮填料的直径在5-10mm之间。图3给出了一种圆柱形悬浮填料的实例。图4给出了附着在悬浮填料表面的微生物放大照片。火山岩石粉的使用是本发明悬浮填料和现有技术之间差别的核心点之一。火山岩石粉的主要成份包括硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，其表观为不规则颗粒，颜色为黑褐色，多孔质轻，有强烈的吸附力。下表1给出了火山岩石粉化学成分的一个实例。表l:火山岩石粉化学成分表化学成分Si02CaOMgOFe203FeOA1203Ti02K20Na20含量wt%53.828.362.469.08U216.890.062.302.55火山岩具有下列特性1、表面粗糙，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落；2、具有较好的多孔性；火山岩是天然蜂窝多孔，是微生物菌团最佳的生长环境；3、机械强度高；经国家质检部门检验，其强度为6.08Mpa，经实践证明可以耐受不同强度的水力剪切作用，其使用寿命远远长了现有技术中的其它悬浮填料；54、生物化学性质稳定；火山岩石粉颗粒抗腐蚀，具有惰性，不溶于水，对接触物无腐蚀作用；在环境中不参与生物膜的生物化学反应；5、表面电性与亲水性较好；火山岩石粉颗粒表面带有正电荷，有利于本身带负电荷的微生物菌团固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且生长速度快；6、作为生物膜载体，火山岩石粉颗粒对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。基于火山岩石粉的上述优势，本发明将火山岩石粉直接加工成10-20目的颗粒，直接与橡胶粉和粘合剂加工成悬浮填料，主要利用火山岩石粉的以下特性*利用火山岩的优良吸附性能以增加填料表面的微生物富集；*利用火山岩石粉比重较大，可以调整填料的比重，让悬浮填料与水的比重接近，以增加填料的悬浮特性和流动性能；*利用火山岩优良的机械强度，增加悬浮填料耐水力冲击的能力，延长悬浮填料的使用寿命；*利用火山岩优良的生物化学稳定性，确保悬浮填料在使用过程中不会被腐蚀和生物降解；*利用火山岩表面带有正电荷、亲水性强的特性，改良传统生物悬浮填料的表面电性与亲水性，更有利于微生物的附着。作为本发明悬浮填料和现有技术之间差别的另一个核心点，本发明将橡胶粉作为主料加入悬浮填料中，而橡胶粉可由废旧橡胶轮胎制造，由此带来的主要创新点在于*利用橡胶优良的耐磨性能，增加填料的耐磨性能，延长悬浮填料的使用寿命；*利用橡胶与粘合剂可形成多孔结构的悬浮填料，保证了填料的比表面积；利用废橡胶轮胎制造出的橡胶粉可以将废物再利用，既环保又经济。此外，本发明悬浮填料可避免现有技术中某些传统悬浮填料添加活性填充剂，以保证悬浮填料不参与生物膜的生物化学反应，从而避免了悬浮填料的生物降解而影响其性能。总的来说，本发明悬浮填料和现有技术相比所具有的优势其中体现在比表面积大(可达到1000-1500m2/m3)*高耐磨性*高弹性*化学稳定性好*使用寿命长密度接近于水，流动性能好，系统能耗低*孔隙率高表面带正电且亲水性强，有利与微生物菌团附着和栖息图1是AnoxKaldnes公司流动床中的生物膜填料照片；图2是AnoxKaldnes公司流动床生物膜反应器模型示意图3是本发明实施例制得的圆柱形悬浮填料照片；图4是本发明实施例制得的圆柱形悬浮填料表面的微生物放大照片。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。实施例1本实施例通过下述方法制造悬浮填料1.将橡胶粉、火山岩石粉、粘合剂在橡塑挤出机里边加热边搅拌直到粘合剂熔化；2.混合均匀后的粘合剂包裹在橡胶粉和岩石粉的表面，得到具有多孔结构的混合物;3.将其切割加工成所需要的形状，即可制造出悬浮填料。图3是制得的圆柱形悬浮填料的照片，其各项参数如表2所示。表2:实施例1制得的悬浮填料的技术参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>经过多次填料研究试验得出橡胶粉(40目)火山岩石粉(20目)粘合剂=100:10:25为最优配方，在该配方下生产的填料比表面积最大，能给微生物栖息提供广泛的生存空间，且其湿密度较水的密度接近，其流动性好。将实施例1制得的悬浮颗粒用于10000mVd处理水量的城市生活污水处理，获得了良好的净水效果。表3给出了具体的进水与出水水质情况。表3:实施例1制得的悬浮填料用于城市生活污水处理的进出水水质项目平均进水指标(mg/1)出水指标(mg/1)平均去除率CODCr4504092%BOD52202290%ss32585%NH3-N58886%T-P20.575%实施例2本实施例采用和实施例1相同的方法制造悬浮填料，区别在于，本实施例制得的悬浮填料的各项参数如表4所示。表4:实施例2制得的悬浮填料的技术参数成分配比(重量比)比表面积(m2/m3)湿密度(kg/m3)颗粒平均直径(mm)颗粒平均长度(mm)橡胶粉(40目)火山岩石粉(IO目)粘合剂=90:5:2012600.9976.08.0如表4所示，本实施例使用的火山岩石粉的颗粒度为10目。虽然本实施例较实施例1制得的填料的比表面积小15%，其湿密度也比水轻，但该产品仍能达到了悬浮填料的性能指标，适用于生产，可用于城市污水深度处理系统。实施例3本实施例采用和实施例1相同的方法制造悬浮填料，区别在于，本实施例制得的悬浮填料的各项参数如表5所示。表5:实施例3制得的悬浮填料的技术参数8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如表5所示，本实施例制得的填料和实施例1制得的填料相比比表面积小5%，其湿密度比水稍重，适用于不同污水处理系统的需求。实施例4本实施例采用和实施例1相同的方法制造悬浮填料，区别在十，本实施例将悬浮填料制成球形，悬浮填料的各项参数如表6所不。表6:实施例4制得的球形悬浮填料的技术参数<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本实施例制得的填料与实施例1制得的填料具有相同的配方，只是将填料形状做成球形。该球形填料较表2所述填料的比表面积小2%，其湿密度更接近水的密度，因此具有更好的悬浮性能和流动性能。权利要求1、一种用于流动床生物膜处理的悬浮填料，其特征在于，包括下列成分橡胶粉、火山岩石粉和粘合剂。2、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述各个成分之间的重量比为橡胶粉火山岩石粉粘合剂=90~110:520:2035。3、如权利要求2所述的悬浮填料，其特征在于，所述各个成分之间的重量比为橡胶粉火山岩石粉粘合剂=95105:515:20~30。4、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述悬浮填料的湿密度在0.985kg/mS到1.028kg/m3的范围内。5、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述悬浮填料的比表面积在1000m2/1113到1500m"mS的范围内。6、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述橡胶粉的颗粒度为3050目；所述火山岩石粉的颗粒度为10~20目。7、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述各个成分之间的重量比为橡胶粉火山岩石粉粘合剂=100:10:25;所述悬浮填料的湿密度为1.012kg/m3;所述悬浮填料的比表面积为1480m2/m3。8、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述粘合剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、尼龙、或热塑性聚酯中的一种或多种。9、如权利要求1所述的悬浮填料，其特征在于，所述悬浮填料具有圆柱形、或球形、或片状或块状的外形。10、如权利要求9所述的悬浮填料，其特征在于，所述悬浮填料具有圆柱形的外形，所述圆柱形的直径为510mm，长度为612mm，或具有球形的外形，所述球形的直径为510mm。全文摘要本发明公开了一种用于流动床生物膜处理的悬浮填料，可用于处理城市污水、再生水、和工业废水等等。本发明悬浮填料由火山岩制成的火山岩石粉、橡胶粉、粘合剂经加工制造而成，形状有圆柱形、球形、片状或块状等不规则形状。悬浮填料具有表面积大、适合微生物吸附生长、比重轻、易于流化、强度高、不易磨损、不易流失等特点。可实现悬浮填料在生物处理反应池内循环流化，使得老化的生物膜自然脱落和刷新，让附着在悬浮填料上的生物膜时刻保持旺盛的活性，同时，也增加生物膜与氧气的接触和传氧效率，最大程度地提高了生物处理的效率。文档编号C02F3/10GK101462791SQ200910077129公开日2009年6月24日申请日期2009年1月16日优先权日2009年1月16日发明者朱官荣,谢长血申请人:谢长血