本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种用于污水处理厌氧、缺氧段的生物载体及其制备方法与应用。
背景技术：
随着经济的快速发展，随之而来的环境问题已经受到全社会密切的关注，其中，城市污水处理与人民生活息息相关。当前，我国城市污水处理厂的污水处理一般包括厌氧、缺氧段，但目前用于厌氧、缺氧段的载体还存在许多问题。
例如，由于厌氧、缺氧段不能进行曝气搅拌，传统悬浮填料比水轻，易发生上浮堆积现象。由于传统的悬浮填料本身亲水性差，而厌氧缺氧段生物膜挂膜速度较好氧段要慢得多，所以常规的悬浮填料难以满足厌氧、缺氧段流态化的生物载体亲水性要求。由于厌氧、缺氧段特殊的处理环境，常规悬浮填料难以适应水体中的水解细菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化菌的环境。由于厌氧、缺氧段需采用机械搅拌实现流化，因此传统悬浮填料难以满足其抗老化、抗磨损、耐磨度的要求。
综上可知，现有的用于厌氧、缺氧段的载体难以满足大规模污水处理的需要。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种用于污水处理厌氧、缺氧段的生物载体。
具体而言，本发明提供的用于污水处理厌氧缺氧段的生物载体，包括如下组分：高密度聚乙烯，碳酸钙，硬脂酸或硬脂酸盐，碳酸酯，多羟基脂肪酰胺，微量元素，生物酶，抗氧化剂，紫外线吸收剂以及过氧化物添加剂。
为了确保各组分之间发挥协同作用，使所述载体具有良好的综合性能，本发明对各组分的用量进行了全面优选。本发明所述载体优选包括如下重量份的成分：高密度聚乙烯90～100份，碳酸钙2～4份，硬脂酸或硬脂酸盐0.5～1份，碳酸酯0.1～0.5份，多羟基脂肪酰胺0.05～0.15份，微量元素0.05～0.15份，生物酶0.05～0.15份，抗氧化剂0.01～0.05份，紫外线吸收剂0.01～0.05份，过氧化物添加剂0.01～0.05份。
进一步优选地，所述载体包括如下重量份的成分：高密度聚乙烯94～97份，碳酸钙2～4份，硬脂酸或硬脂酸盐0.7～0.9份，碳酸酯0.3～0.5份，多羟基脂肪酰胺0.08～0.12份，微量元素0.08～0.12份，生物酶0.08～0.12份，抗氧化剂0.01～0.03份，紫外线吸收剂0.03～0.05份，过氧化物添加剂0.02～0.04份。
本发明所述高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)又称低压聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯是白色粉末颗粒状产品，无毒、无味，密度在0.941～0.960g/cm3范围内。
本发明所述微量元素优选由生物体中的微量元素和非生物体中的微量元素混合而成，二者的比例优选为1:5～1:2。其中，所述生物体中的微量元素优选为钴；所述非生物体中的微量元素优选为稀土。
为了与其它组分发挥协同作用，实现良好的污水处理效果，本发明对生物酶、抗氧化剂、紫外线吸收剂以及过氧化物添加剂的具体组分进行了大量筛选，并优选出以下具体成分：
本发明所述生物酶优选为碱性蛋白酶。
本发明所述抗氧化剂优选为对苯二胺。
本发明所述紫外线吸收剂优选为二苯甲酮。
本发明所述过氧化物添加剂优选为过氧化二叔丁基。
作为本发明的一种优选方案，所述生物载体的组成为：高密度聚乙烯94.4～96.4份，碳酸钙2～4份，硬脂酸0.8份，碳酸脂0.4份，多羟基脂肪酰胺0.1份，钴0.02份，稀土0.08份，碱性蛋白酶0.1份，对苯二胺0.02份，二苯甲酮0.05份，过氧化二叔丁基0.03份。
本发明进一步提供了所述载体的制备方法，包括以下步骤：将各原料混合高温处理，挤出成型后冷却，依次进行糙化处理以及极化处理，即得。
所述高温处理具体为：将高密度聚乙烯加热到200～250℃融化后，加入其他原料混合搅拌1.5～2.5小时。
本发明所述糙化处理具体为：用萘烷溶剂浸渍所述冷却后所得产物的表面。所述糙化处理可选择性地洗去表面层的低分子量成分和塑料添加剂，除掉无定形的弱界面层，使微小的凹凸不平显露出来。。本发明通过所述糙化处理，可以加强所述载体对生物膜的吸附力，从而确保挂膜牢靠。
本发明所述极化处理具体为：将所述糙化处理后的产物浸入无水铬酸一四氯乙烷中，并低速搅拌，2天后取出。本发明通过所述极化处理，可以促进所述载体表面的亲水性能，利于在污水处理厌氧缺氧阶段的应用。
本发明提供的流态化生物载体具有以下显著的优势：本发明提供的载体密度与污水处理生物池厌氧、缺氧段混合液接近，辅以低能量的机械搅拌即可实现良好的流化状态；通过改变表面分子结构，提高了载体表面自由能值，产生大量亲水基团，使载体亲水性好，挂膜速度快；本发明通过在载体内添加生物促进酶和微量元素，可大大提高载体在厌氧、缺氧段大量富集水解细菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化菌的能力；本发明提供的载体强度高，抗磨损和挤压程度高，可适应厌氧、缺氧段的机械搅拌，且具有良好的抗老化、防紫外线照射性能；表面进行粗糙处理后，可确保所述载体对生物膜吸附力强，挂膜牢靠。且本发明提供的载体制备工艺简单，具有极强的推广价值。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种用于污水处理厌氧缺氧段的生物载体，其组成为：高密度聚乙烯95.4g，碳酸钙3g，硬脂酸0.8g，碳酸脂0.4g，多羟基脂肪酰胺0.1g，钴0.02g，稀土0.08g，生物酶0.1g，抗氧化剂0.02g，二苯甲酮0.05g，过氧化二叔丁基0.03g。
实施例2
一种用于污水处理厌氧缺氧段的生物载体，其组成为：高密度聚乙烯90g，碳酸钙2g，硬脂酸0.5g，碳酸酯0.1g，多羟基脂肪酰胺0.05g，微量元素0.05g，生物酶0.05g，抗氧化剂0.01g，二苯甲酮0.01g，过氧化二叔丁基0.01g。
实施例3
一种用于污水处理厌氧缺氧段的生物载体，其组成为：高密度聚乙烯100g，碳酸钙4g，硬脂酸1g，碳酸酯0.5g，多羟基脂肪酰胺0.15g，微量元素0.15g，生物酶0.15g，抗氧化剂0.05g，二苯甲酮0.05g，过氧化二叔丁基0.05g。
实施例4
本实施例提供了一种用于污水处理厌氧缺氧段的生物载体的制备方法，具体为：将高密度聚乙烯加热到250℃融化后，加入其他原料混合搅拌2小时，挤出成型后冷却，用萘烷溶剂浸渍所述冷却后所得产物的表面，浸入无水铬酸一四氯乙烷中，并低速搅拌，2天后取出，即得。
实施例1～3提供的载体均可采用本实施例的方法制备而成。
实验例
某污水处理厂总占地面积为37.44hm2，服务面积约89km2。一期工程建设规模为25×104m3/d，二期工程建设规模为12.5×104m3/d，现有总处理规模37.5×104m3/d。原出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准，其中一期工程2008年10月建成投入运行，2012年11月开始升级改造，2013年8月出水水质稳定达到一级A标准。
改造后取实施例1提供的生物载体，按照传统A/A/O方式进行厌氧缺氧段的污水处理。
表1：改造前后进出水的水质数据对比表
注(表1)：1、括号内数值为月平均值；2、表中TP的数据取自化学除磷单元之前，不代表水厂最终出水；3、2012年3月为本技术实施前数据；“2015.1～7”指的是2015年1月份至7月份的所有日常检测数据汇总所得。
改造后出水稳定优于城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准的水平，主要指标达内到或接近北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》A标准。
经检测，实施例1～3提供的生物载体均可以实现明显的脱氮除磷的处理效果，其中，实施例1的处理效果优于实施例2和3。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。