本发明涉及材料领域，具体而言，本发明涉及三维熔融沉积生物膜填料、制备方法及其应用。更具体地，本发明涉及一种制备生物膜填料的方法、生物膜填料以及该生物膜填料在污水处理中的用途。
背景技术：
我国是一个严重缺水的国家，水资源短缺日益严重，人均水资源仅为世界平均值的1/4。并且随着我国经济的发展，工业水资源消耗巨大，废水排放量也较大，因此提高工业废水的回收利用率对于解决水资源紧缺问题具有重要意义。目前工业废水处理通常采用生物接触氧化法，即在污水池内装填一定数量的填料，利用吸附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的，该方法在纺织印染、石油化工、医药等废水的处理中得到广泛的应用。
然而，目前的生物膜填料以及生物膜填料制备方法仍有待改进。
技术实现要素：
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
目前的生物膜填料，存在生物膜的挂膜速度以及挂模量不理想的情况，填料的使用寿命较短且填料的使用寿命难以精确控制。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这是由于微生物群落的数量难以持续增长，微生物新陈代谢的速度不能维持在较高的水平造成的。而微生物不能保持持续生长以及高水平的新陈代谢，是由于污水处理体系中缺乏微生物新陈代谢必须的微量营养元素造成的。虽然这一问题可以通过向废水中投加适量的微量营养元素得到缓解，然而这种一次性投放的方式并不能准确地根据微生物生长情况对微量营养元素进行实时的控制，并且在微量营养元素消耗殆尽时，难以做到及时补充，因此很难真正解决微量营养元素的缺失对于微生物生长以及新陈代谢速度的负面影响。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有营养元素缓释功能的悬浮生物膜填料及其制备方法。该方法利用3D打印技术，可制备不同形状的生物膜填料，提高了填料的生物膜挂膜速度，挂膜量以及水处理效率，并且可以精确控制填料使用寿命。三维快速成型打印(ThreeDimensionalPrinting，3DP)又称为3D打印，是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其最大的优点是可将材料进行逐层复合，因此可以对构造出的物体的形状特征进行精准的调控。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备生物膜填料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)采用聚丙烯，通过3D打印，形成多孔基体；(2)采用纳米颗粒混合物，通过3D打印，在所述多孔基体的侧壁以及上表面形成缓释层，以便获得缓释层-多孔基体复合体；(3)对所述缓释层-多孔基体复合体依次进行热处理以及紫外光处理，以便获得所述生物膜填料。利用该方法制备的生物膜填料能够在使用过程中缓释微生物生长所必须的微量营养物质，进而可以提高该填料的生物膜挂膜速度、挂膜量以及水处理效率。
根据本发明的实施例，所述多孔基体的比表面积为260-300m2/m3。由此，能够有效地增加生物膜挂模量，进而提高水处理效果。
根据本发明的实施例，所述生物膜填料的密度为0.9～1g/cm3。由此，该生物膜填料可以悬浮在污水上，做为悬浮填料进行污水处理。由此，使用时可以直接投放，无须固定，并且易挂膜，填料不易堵塞。
根据本发明的实施例，所述缓释层的厚度为1～3mm，且所述缓释层具有不超过5％的表面厚度偏差。由此，可以精确控制该生物膜填料的使用寿命。
根据本发明的实施例，所述纳米颗粒混合物包括聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒，其中，所述聚乙二醇的分子量为200～600；所述可降解聚合物包括选自聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚三亚甲基碳酸酯的至少之一；所述金属氧化物纳米颗粒包括选自氧化锌、钼酸钠、氯化钴的至少之一，所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为20-100nm；所述抗氧化剂包括选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076以及抗氧化剂1135的至少之一。可降解聚合物可以该生物膜填料的在使用过程中逐步降解，进而可以达到向环境中缓释金属氧化物纳米颗粒的效果，从而能够长期、稳定地向微生物提供其生长所必须的金属元素。
根据本发明的实施例，所述纳米颗粒混合物中，所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒的质量比为74.41:3.68:1.16:18.4:2.32:(0.97-1.93)。由此，能够有效地通过3D打印形成所述缓释层，并且可以保证利用具有上述比例的纳米颗粒混合物制备的缓释层不会使生物膜填料的整体密度过大而不能悬浮在污水的液面上。
根据本发明的实施例，步骤(2)中，所述纳米颗粒混合物是通过以下步骤获得的：(2-1)对所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐以及金属氧化物纳米颗粒分别进行干燥处理，其中，对所述聚丙烯、聚乙二醇以及马来酸酐进行所述干燥处理的条件为：温度90摄氏度，时间2小时；对所述纳米颗粒进行干燥处理的条件为：温度280摄氏度，时间2小时；以及(2-2)将经过所述干燥处理的所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐以及金属氧化物纳米颗粒与所述抗氧化剂以及所述可降解聚合物混合并搅拌，以便形成所述纳米颗粒混合物。由此，可以提高利用纳米颗粒混合物进行3D打印的效率以及效果。
根据本发明的实施例，在步骤(3)中，所述热处理的条件为：温度为50-80摄氏度，处理时间为20-30分钟；所述紫外光处理的条件为：紫外灯功率密度为150W/cm2,光照时间为20～50秒。由此，能够提高该生物膜填料的热稳定性以及亲水性能。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种生物膜填料，所述生物膜填料是通过前面所述的方法制备的。由此，该生物膜填料能够在使用过程中缓释微生物生长所必须的微量营养物质，进而可以提高该填料的生物膜挂膜速度、挂膜量以及水处理效率。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种生物膜填料。根据本发明的实施例，该生物膜填料包括：聚丙烯多孔基体；以及纳米颗粒混合物缓释层，所述纳米颗粒混合物缓释层设置在所述聚丙烯多孔基体的侧壁以及上表面上，所述纳米颗粒混合物缓释层的厚度为1～3mm，且所述纳米颗粒混合物缓释层具有不超过5％的表面厚度偏差，其中，所述纳米颗粒混合物包括聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒，所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒的质量比为74.41:3.68:1.16:18.4:2.32:(0.97-1.93)，所述聚乙二醇的分子量为200～600；所述可降解聚合物包括选自聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚三亚甲基碳酸酯的至少之一；所述金属氧化物纳米颗粒包括选自氧化锌、钼酸钠、氯化钴的至少之一，所述金属氧化物纳米颗粒的粒径为20-100nm；所述抗氧化剂包括选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076以及抗氧化剂1135的至少之一。由此，该生物膜填料能够在使用过程中缓释微生物生长所必须的微量营养物质，进而可以提高该填料的生物膜挂膜速度、挂膜量以及水处理效率，并且该生物膜填料的使用寿命可以通过调节缓释层的厚度精确控制。
根据本发明的实施例，所述生物膜填料为悬浮填料。由此，该生物膜填料具有全立体结构，比表面积大，使用时可以直接投放，无须固定，并且易挂膜，填料不易堵塞。
根据本发明的实施例，所述生物膜填料的密度为0.9～1g/cm3。由此，可以提高该生物膜填料的悬浮效果。
根据本发明的实施例，所述生物膜填料是通过3D打印形成的。由此，可以方便地对该生物膜填料多孔基体的形状以及比表面积进行调控，并且可以精确地控制缓释层的厚度。
在本发明的又一方面，本发明提出了前面所述的生物膜填料在污水处理中的用途。由此，可以利用前面描述的生物膜填料的特征，提高污水处理的效率以及效果。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的生物膜填料结构示意图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的生物膜填料结构俯视图；
图3显示了根据本发明一个实施例的缓释层厚度示意图；以及
图4显示了根据本发明一个实施例的生物膜填料部分结构俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备生物膜填料的方法。根据本发明的实施例，利用该方法制备的生物膜填料具有金属元素缓释功能，该制备方法工艺过程简易，材料易得，成本低，周期短。具体地，该方法包括：
S100：形成多孔基体
根据本发明的实施例，在该步骤中，采用聚丙烯，通过3D打印形成多孔基体。具体地，在该步骤中，可以通过设置3D打印步骤中的相关参数，例如，通过根据CAD数字模型软件设计多孔基体的厚度、形状、打印精度等参数，实现利用聚丙烯形成具有多孔结构的基体。该多孔基体的比表面积为260-300m2/m3。当多孔基体的比表面积过小时，在该基体上进行挂膜的面积有限，因此附着在基体上微生物菌群的数量有限，从而很难达到较好的水处理效果；而当多孔基体的比表面积过大时，在生物膜填料的体积相同的条件下，会造成孔中的空间过小，不利于微生物的挂膜以及生长。发明人经过大量实验发现，当多孔基体的比表面积为上述范围内时，具有较好的挂膜效果。聚丙烯材料是生物膜填料常用的材料，具有结构简单、孔隙率高、质轻、强度高、防腐性能好、衰老生物易于脱落等优点。由此，采用聚丙烯材料形成多孔基体，可以为该生物膜填料提供性能优越的基体。需要说明的是，在该步骤中，多孔基体的具体形状、厚度等参数不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况选择适当的形状以及厚度。例如，根据本发明的实施例，参考图4，多孔基体100可以为蜂窝型多孔基体，进而可以在提高基体比表面积的同时，提高多孔基体的力学强度。此外，规则的蜂窝状结构也有利于后续步骤中形成结构可控的缓释层。
S200：形成缓释层
根据本发明的实施例，在该步骤中，通过3D打印，利用纳米颗粒混合物在多孔基体的侧壁以及上表面形成缓释层，以便形成缓释层-多孔基体复合体。具体地，缓释层的厚度可以为1～3mm，且缓释层具有不超过5％的表面厚度偏差。例如，缓释层的厚度可以为约2mm。需要说明的是，在本发明中，术语“厚度偏差”定义如下：参考图3，缓释层200表面最高点具有的厚度Hmax减去最低点具有的厚度Hmin，与平均厚度的比值。上述平均厚度为Hmax与Hmin的平均值。由此，可以在多孔基体暴露的表面上形成一层厚度均匀可控的缓释层，进而可以通过精确控制缓释层的厚度，精确地控制该生物膜填料的中营养成分的含量，进而可以实现对该生物膜填料的使用寿命的精确控制。例如，参考图1以及图2，在该步骤中，可以在多孔基体100的上表面以及侧壁上均匀地形成缓释层200，以便在实际应用中，使微生物附着在多孔基体100的孔洞中，并由多孔基体100的上表面以及侧壁上的缓释层200为微生物提供生长所必需的营养成分。
具体地，根据本发明的实施例，上述纳米颗粒混合物包括聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒。需要说明的是，在该步骤中，通过设置熔融成型温度在纳米颗粒混合物中所含有的聚合物的熔点以上，实现通过三维熔融沉积成型形成缓释层。该熔融成型温度可以根据纳米颗粒混合物中所含有的具体聚合物来进行设定，只要该熔融成型温度在聚合物的熔点以上，并且在该熔融成型温度下可降解聚合物不发生热分解即可。此外，聚乙二醇的分子量可以为200～600，以便通过3D打印技术实现缓释层的制备。发明人经过大量实验发现，当聚乙二醇的分子量过低时，由于材料的分子链过短，分子间作用力较小，难以通过3D打印成型；而当聚乙二醇的分子量过大时，则容易由于分子量过大，造成纳米颗粒混合物的整体粘性增强，进而容易堵塞喷头，也难以实现3D打印成型。当聚乙二醇的分子量在上述范围内，例如，聚乙二醇的分子量为400时，能够较顺利地通过3D打印技术成型。可降解聚合物包括选自聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚三亚甲基碳酸酯的至少之一，金属氧化物纳米颗粒包括选自氧化锌、钼酸钠、氯化钴的至少之一，并且金属氧化物纳米颗粒可以具有20-100nm的粒径，抗氧化剂可以包括选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076以及抗氧化剂1135的至少之一。聚丙烯、聚乙二醇以及马来酸酐可以为缓释层提供化学性能稳定、质量轻并且不释放有害物质的本体，抗氧化剂能够提高利用3D打印技术将纳米颗粒混合物形成缓释层的效果，金属氧化物纳米颗粒可以为微生物提供Co、Zn等生长必需的金属元素。含有聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物以及聚三亚甲基碳酸酯的可降解聚合物可以该生物膜填料的在使用过程中逐步降解，且降解速率适中，进而可以达到向环境中缓释金属氧化物纳米颗粒的效果，从而能够长期、稳定地向微生物提供其生长所必须的金属元素。
根据本发明的实施例，在纳米颗粒混合物中，聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒的质量比可以为74.41:3.68:1.16:18.4:2.32:(0.97-1.93)。当纳米颗粒混合物中的上述成分具有上述质量比时，能够获得较好地3D打印效果，在保证形成的缓释层具有其基本功能的同时，能够保证该纳米颗粒混合物具有适于3D打印的粘度等参数，既不会难以打印成型固化，也不会由于过于粘稠或者过快固化而造成堵塞3D打印设备。由此，能够有效地通过3D打印形成缓释层，并且可以保证利用具有上述比例的纳米颗粒混合物制备的缓释层不会使生物膜填料的整体密度过大而不能悬浮在污水的液面上。
根据本发明的实施例，通过对多孔基体的形状以及对纳米颗粒混合物中各种成分含量的调控，利用该方法制备的生物膜填料可以具有0.9～1g/cm3的密度。由此，该生物膜填料可以悬浮在污水上，做为悬浮填料进行污水处理。由此，在实际使用时可以直接投放该生物膜填料，无须固定，并且易挂膜，填料不易堵塞。
此外，为了进一步提高利用本发明提供的方法制备的生物膜填料的性能，在形成缓释层之前，还可以进一步包括：
(2-1)对聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐以及金属氧化物纳米颗粒分别进行干燥处理。
在该步骤中，对聚丙烯、聚乙二醇以及马来酸酐进行所述干燥处理的条件可以为：温度90摄氏度，时间2小时。对纳米颗粒进行干燥处理的条件可以为：温度280摄氏度，时间2小时。由此，可以在进行3D打印之前，预先出去纳米颗粒混合物中的水分。
(2-2)将经过所述干燥处理的所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐以及金属氧化物纳米颗粒与抗氧化剂以及可降解聚合物混合并搅拌，以便形成所述纳米颗粒混合物。
根据本发明的实施例，在该步骤中，可以将上述混合物置于高速搅拌机中进行搅拌，以便使混合物中的上述成分混合均匀。例如，根据本发明的一个实施例，搅拌时间可以为10分钟。
S300：热处理以及紫外光处理
根据本发明的实施例，为了进一步提高该生物膜填料的热稳定性，可以对缓释层-多孔基体复合体进行热处理。根据本发明的实施例，可以首先用二次水对缓释层-多孔基体复合体进行清洗，以便除去缓释层-多孔基体复合体表面附着纳米颗粒、聚合物以及灰尘等杂质，然后对缓释层-多孔基体复合体进行热处理，以便提高复合体的热稳定性。具体地，根据本发明的实施例，热处理的条件可以为：温度为50～80摄氏度，处理时间为20-30分钟。需要说明的是，上述热处理的目的在于提高缓释层-多孔基体复合体的热稳定性，因此热处理的温度不能过高，以防止复合体中的聚合物发生软化或聚乳酸发生热分解。
此外，为了提高根据本发明实施例的生物膜填料的亲水性能，根据本发明的实施例，可以在热处理之后对缓释层-多孔基体复合体进行紫外光处理。经过上述处理的生物膜填料用二次水进行清洗以便除去表面残余杂质。根据本发明的实施例，对缓释层-多孔基体复合体进行紫外光处理是为了改进聚丙烯的表面亲水性能，黏合性能和比表面积。在空气气氛中的紫外光照射条件下，聚丙烯表面的分子能够与环境中的氧气以及水反应，氧化生成羟基、羧基等氧化基团，从而可以提高生物膜填料的亲水性能，有利于提高污水处理的效果。此外，紫外光照射所提供的能量还能够在缓释层-多孔基体复合体表面形成细小的孔洞，从而可以进一步提高该生物膜填料的比表面积。根据本发明的实施例，紫外光处理的条件可以为：采用微波激发紫外灯，功率密度100～180W/cm2，光照反应时间20～50秒。由此，可以获得热稳定性良好、具有亲水性能以及较大比表面积的生物膜填料。
需要说明的是，在本发明中，3D打印可以通过现有的3D打印机实现。3D打印的具体参数，例如CAD数字模型、打印精度等，本领域技术人员可以根据实际应用中微生物的菌种类型、需要处理的污水的具体情况进行设计，以便根据上述实际情况，通过对多孔基体的形状、厚度、比表面积以及缓释层的厚度进行调节，实现更好的挂膜效果以及污水处理效果。例如，根据本发明的一个实施例，可以利用双喷头三维熔融快速成型机进行3D打印，聚丙烯形成的多孔基体以及纳米颗粒混合物形成的缓释层分别通过双喷头中的一个喷头进行打印成型：首先根据CAD数字模型软件设计的填料形状，通过一个喷头将聚丙烯进行熔融沉积，形成多孔基体；随后根据设计好的缓释层厚度、形状以及打印精度等参数，利用双喷头三维熔融快速成型机中的另一个喷头在多孔基体的内侧以及上表面沉积缓释层。由此，可以简便地通过3D打印技术实现该具有缓释功能的生物膜填料的制备。
综上所述，利用上述方法制备的生物膜填料具有以下特征以及优点：
(1)采用三维熔融沉积成型打印制备，具有离子缓释功能，能够有效控制金属离子缓释层的厚度与均匀度，从而精确控制填料的使用寿命。
(2)本方法可以快速、高效地制备生物膜填料，并且成本低廉。
(3)利用本方法制备的生物膜填料应用领域广泛，可针对不同的水质，设计可缓释不同种类营养离子的生物膜填料。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种生物膜填料。根据本发明的实施例，该生物膜填料是利用前面描述的方法制备的。因此，该生物膜填料具备前面描述的方法制备的生物膜填料的全部特征以及优点，在此不再赘述。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种生物膜填料。根据本发明的实施例，参考图1以及图2，该生物膜填料包括：聚丙烯多孔基体100以及纳米颗粒混合物缓释层200。由此，可以在实际使用过程中，由纳米颗粒混合物缓释层200通过缓释的方式，释放微生物生长所必需的微量营养元素，进而可以提高该生物膜填料的生物膜挂膜速度、挂膜量以及水处理效率，并且可以精确控制填料使用寿命。
具体地，根据本发明的实施例，纳米颗粒混合物缓释层200设置在聚丙烯多孔基体100的侧壁以及上表面上，纳米颗粒混合物缓释层200的厚度为1～3mm，且纳米颗粒混合物缓释层200具有不超过5％的表面厚度偏差。例如，纳米颗粒混合物缓释层200可以具有约2mm的厚度。关于厚度偏差的定义前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。其中，纳米颗粒混合物包括聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒，聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂、可降解聚合物以及金属氧化物纳米颗粒的质量比可以为74.41:3.68:1.16:18.4:2.32:(0.97-1.93)，聚乙二醇的分子量可以为200～600；可降解聚合物包括选自聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚三亚甲基碳酸酯的至少之一；金属氧化物纳米颗粒包括选自氧化锌、钼酸钠、氯化钴的至少之一，金属氧化物纳米颗粒的粒径可以为20-100nm；抗氧化剂包括选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076以及抗氧化剂1135的至少之一。发明人经过大量实验发现，当聚乙二醇的分子量过低时，由于材料的分子链过短，分子间作用力较小，纳米颗粒混合物缓释层200难以成型；而当聚乙二醇的分子量过大时，则容易由于分子量过大，造成纳米颗粒混合物的整体粘性增强，纳米颗粒混合物缓释层200也难以成型。当聚乙二醇的分子量为200～600，例如，分子量为400时，可以较方便地使缓释层成型。聚丙烯、聚乙二醇以及马来酸酐可以为纳米颗粒混合物缓释层200提供化学性能稳定、质量轻并且不释放有害物质的本体，抗氧化剂能够提高上述混合物形成缓释层的效果，金属氧化物纳米颗粒可以为微生物提供其生长所必需的金属元素。可降解聚合物可以该生物膜填料的在使用过程中逐步降解，进而可以达到向环境中缓释金属氧化物纳米颗粒的效果，从而能够长期、稳定地向微生物提供其生长所必须的金属元素。
根据本发明的实施例，该生物膜填料为悬浮填料。由此，该生物膜填料具有全立体结构，比表面积大，使用时可以直接投放，无须固定，并且易挂膜，填料不易堵塞。
根据本发明的实施例，生物膜填料的密度为0.9～1g/cm3。由此，可以提高该生物膜填料的悬浮效果。
根据本发明的实施例，该生物膜填料可以通过3D打印形成。由此，可以方便地对该生物膜填料多孔基体的形状以及比表面积进行调控，并且可以精确地控制缓释层的厚度。关于利用3D打印技术制备生物膜填料的具体方法以及利用3D打印制备的生物膜填料所具有的特征以及优点，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。
在本发明的又一方面，本发明提出了前面描述的生物膜填料在污水处理中的应用。由此，可以利用前面描述的生物膜的特征以及优点，提高污水处理的效率以及效果。
下面通过具体的实施例对本发明进行说明，本领域技术人员能够理解的是，下面的具体的实施例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。另外，在下面的实施例中，除非特别说明，所采用的材料和设备均是市售可得的。如果在后面的实施例中，未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述，则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。
实施例1
利用FANTASYPro双喷头三维熔融快速成型(3D打印)机(EcubMaker)进行生物填料的制备。首先根据CAD数字模型软件设计成多空柱状填料形状，设置温度210摄氏度。通过一个喷头将聚丙烯进行熔融沉积，形成多孔基体。
再根据设计好的2mm缓释层厚度，利用FANTASYPro成型机中的另一个喷头在多孔基体的内侧以及上表面沉积纳米颗粒混合物缓释层。温度设置220摄氏度，纳米颗粒混合物包括聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐、抗氧化剂1010、聚乳酸以及氧化锌纳米颗粒，其质量比为74.41:3.68:1.16:18.4:2.32:0.97。得到的填料密度为0.92g/cm3。
再对生物填料进行热处理，条件为：温度为80摄氏度，处理时间为25分钟。最后对生物填料进行紫外光后处理，采用微波激发紫外灯，功率密度150W/cm2，光照反应时间50秒。
实施例2
采用实施例1中制备的生物膜填料进行废水处理。目标处理废水是针织物印染废水，其中废水pH值为10，色度为250倍，BOD值为220mg/L，COD值为800mg/L，悬浮物200mg/L。活性污泥取自某污水处理厂，进行培养驯化，使其能够很稳定的处理印染废水，将活性污泥系统分别与普通为生物膜填料和新型微量金属元素缓释悬浮生物膜填料投加到废水中，废水中MLSS为4000mg/L，污泥负荷为0.2kgCOD/kgMLSS·d，填料填充率为40％，采用不间断空气压缩机曝气运行，伴有搅拌，保持溶解氧2.8g/L左右。持续处理三天后，含有普通悬浮填料污水池中COD去除率为60％，BOD去除率为30％；含有微量金属元素缓释三维熔融沉积悬浮生物膜填料的污水池中COD去除率为85％，BOD去除率为75％。
实施例3
采用实施例1中制备的生物膜填料进行废水处理。目标处理废水是纯棉印染废水，其中废水pH值为10，色度为300倍，BOD值为380mg/L，COD值为1700mg/L，悬浮物350mg/L。活性污泥取自某污水处理厂，进行培养驯化，使其能够很稳定的处理印染废水，将活性污泥系统分别与普通为生物膜填料和新型微量金属元素缓释悬浮生物膜填料投加到废水中，废水中MLSS为7000mg/L，污泥负荷为0.2kgCOD/kgMLSS·d，填料填充率为30％，采用不间断空气压缩机曝气运行，伴有搅拌，保持溶解氧2.5g/L左右。持续处理三天后，含有普通悬浮填料污水池中COD去除率为60％，BOD去除率为40％；含有微量金属元素缓释悬浮生物膜填料的污水池中COD去除率为90％，BOD去除率为80％
由此可见，本发明提供的生物膜填料具有良好的污水处理处理。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。