本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种mbbr缓释碳填料及其制备方法。
背景技术：
mbbr是近年来新开发的一种污水处理工艺，该工艺可以通过厌氧微生物和好氧微生物代谢作用将污水净化，是一种性价比相对较高的一种处理方式，但是污水处理过程中想要达到脱氮除磷的效果，需要增加硝化和反硝化处理单元的水力停留时间，长时间停留导致微生物代谢所需的生物可以用碳含量严重不足，往往导致污泥膨胀，导致mbbr工艺丧失污水处理效果。目前mbbr所使用的微生物填料通常不具备碳缓释的功能，需要额外投加甲醇或者天然生物质材料为微生物代谢提供碳源，持续投加碳源不仅增加了污水处理的处理成本，更需要专人维护，降低了污水处理厂自动化、智能化程度。
技术实现要素：
本发明的目的是，提供一种mbbr缓释碳填料及其制备方法，它既是生化处理单元中微生物的生长载体，也通过填料自身缓慢生物降解的作用，为微生物代谢提供所需的碳源，不需要额外投加碳源，还可以促使填料挂膜时间缩短，也为微生物提供更多的附着位点。
本发明是这样实现的：mbbr缓释碳填料，其特征在于：按质量份数计算，包括聚羟基烷酸酯35-45份、聚乳酸20-30份、轻质碳酸钙10-15份、天然生物质核桃砂5-20份、马来酸酐3-5份、硫酸亚铁0.3～0.6份、氯化镁0.2～0.4份、复合偶联剂0.5-1份、白油0.5-1份、聚乙烯醇1.8～4份、硬脂酸0.6～1.5及氯化钙0.6～1.5份。
所述的天然生物质核桃砂粒径大于320目。
mbbr缓释碳填料的制备方法，按上述质量份数取各组分，包括如下步骤：
1)取上述各组成溶于四氢呋喃和乙醇混合溶液中，固体组分与混合溶液的料液比为8-12：200，单位是g/ml，混合溶液由99.9％的四氢呋喃和无水乙醇按体积比为8：2的例组成，充分搅拌均匀；
2)将步骤1)中混匀的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒；
3)将步骤2)获得的颗粒再投入螺杆机挤出中，通过挤出模具挤压成型，得到填料成品；填料成品的由3-5层同心、但是直径不同的环形层组成，各层环形层均通过骨架线连接，并在每层环形层上收设有向内或向外的凸起的羽片结构，但是填料成品的外表面为光滑的圆柱形结构，其中部的通孔也无羽片结构。与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的产品挂膜速度快，生物附着性强，不易脱落，处理效率高，特别使用于bod5含量较高的生活污水及工业废水处理，本发明的生物填料具有极强的亲水性和生物亲和性，且填料本身含缓释碳源，可为生物代谢提供所需的碳源，多孔状核桃砂材料有利于微生物生长，缩短挂膜时间，提高微生物处理效率。其氨氮去除率高于92％，cod的去除效率均超过83％，相比于现有填料可以更好的处理可生化降解的污水。
2、本发明的产品由聚羟基烷酸酯和聚乳酸作为可降解高分子聚合物，该组分可为微生物代谢提供缓释碳源。轻质碳酸钙作为主要材料，既可以为微生物生长提供缓释碳源，又保证了微生物填料的强度，为微生物生长提供附着基体；天然生物质核桃砂的多孔结构可以为生物物生长提供更多多的附着空间，缩短微生物的挂膜时间，硫酸亚铁和氯化镁为微生物代谢提供所需营养盐，促使微生物生长；马来酸酐、复合偶联剂、白油、聚乙烯醇、硬脂酸和氯化钙为加固组成材料各部分之间粘合力，在填料组成材料内部形成强有力的结合，进一步增强填料自身强度。
3、本发明的产品设计独特结构，设计独特结构，填料整体密度接近于水的密度，受填料本身重力、浮力和水流运动剪切力的综合作用，便于在污水处理过程中做往复运动，这不仅可以使污水混合均匀，填料在其中起搅拌也可以使污水混合均匀。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为附图1的俯视图。
具体实施方式
实施例1：mbbr缓释碳填料，按质量份数计算，包括聚羟基烷酸酯40份、聚乳酸30份、轻质碳酸钙6份、天然生物质核桃砂15份、马来酸酐4份、硫酸亚铁0.5份、氯化镁0.3份、复合偶联剂0.8份、白油0.8份、聚乙烯醇2.5份、硬脂酸1份及氯化钙1份为制备原料；天然生物质材料核桃砂需预先使用超细粉碎机进行粉碎，粉碎后目数大于320目。
mbbr缓释碳填料的制备方法，按上述质量份数取各组分，包括如下步骤：
1)取上述各组成溶于2000ml四氢呋喃和乙醇混合溶液(混合溶液由99.9％的四氢呋喃和无水乙醇按体积比为8：2的例组成)中，充分搅拌均匀；
2)将步骤1)中混匀的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒；
3)将步骤2)获得的颗粒再投入螺杆机挤出中，通过挤出模具挤压成型，得到填料成品；填料成品的由4层同心、但是直径不同的环形层组成，各层环形层均通过骨架线连接，并在每层环形层上收设有向内或向外的凸起的羽片结构，但是填料成品的外表面为光滑的圆柱形结构，其中部的通孔也无羽片结构。
实施例2：mbbr缓释碳填料，按质量份数计算，包括聚羟基烷酸酯39份、聚乳酸29份、轻质碳酸钙12份、天然生物质核桃砂12份、马来酸酐4份、硫酸亚铁0.4份、氯化镁0.25份、复合偶联剂0.65份、白油0.6份、聚乙烯醇2.5份、硬脂酸1份及氯化钙1份为制备原料；天然生物质材料核桃砂需预先使用超细粉碎机进行粉碎，粉碎后目数大于320目。
制备方法同实施例1。
实施例3：mbbr缓释碳填料，按质量份数计算，包括聚羟基烷酸酯37份、聚乳酸28份、轻质碳酸钙10份、天然生物质核桃砂18份、马来酸酐3份、硫酸亚铁0.3份、氯化镁0.2份、复合偶联剂0.5份、白油0.5份、聚乙烯醇1.5份、硬脂酸0.5份及氯化钙0.5份为制备原料；天然生物质材料核桃砂需预先使用超细粉碎机进行粉碎，粉碎后目数大于320目。
制备方法同实施例1。
实施例3：mbbr缓释碳填料，按质量份数计算，包括聚羟基烷酸酯44份、聚乳酸30份、轻质碳酸钙8份、天然生物质核桃砂6份、马来酸酐5份、硫酸亚铁0.6份、氯化镁0.4份、复合偶联剂1.0份、白油1.0、聚乙烯醇3.5份、硬脂酸1.5份及氯化钙1.5份为制备原料；天然生物质材料核桃砂需预先使用超细粉碎机进行粉碎，粉碎后目数大于320目。
制备方法同实施例1。
比较例1
第一步、将实施例1中聚乳酸更换为聚羟基烷酸酯，其余操作与实施例1完全相同，即取70份聚羟基烷酸酯与其余原料溶于四氢呋喃和乙醇混合溶液中，置于混合机中，搅拌均匀；
第二步、将比较例1第一步中混合后固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒；
第三步、将比较例1第二步造出的颗粒投入螺杆机挤出中，通过挤出模具挤压成型，得到填料外观类似于圆柱体，但上端有凹陷外壁及中心骨架上存在羽片，填料重心位置下移。当填料自然投放到水中，填料存在向下的方向性。得到填料产品5#，密度为0.948g/cm3。
比较例2
将实施例1中聚羟基烷酸酯更换为聚乳酸，其余操作与实施例1完全相同，即取70份聚乳酸与其余原料溶于四氢呋喃和乙醇混合溶液中，置于混合机中，搅拌均匀；其余操作与比较例1相同，得到填料产品6#，其密度为0.967g/cm3。
比较例3
采用与比实施例1相同的制备方法，不同之处在于产品组成中不加入天然生物质材料核桃砂，其余操作与比较例1相同，得到填料产品7#密度为0.895g/cm3。
取等质量的实施例(1#、2#、3#、4#)和比较例(5#、6#、7#)共7件产品置于水中浸泡六小时，取出静置30min后测定含水率，所得7件产品含水率如表1所示；
表1所得产品含水率
取等质量的实施例(1#、2#、3#、4#)和比较例(5#、6#、7#)产品置于7个平行移动床膜生物反应器中进行实验。其中污泥和废水均来自某工厂生活污水处理装置，悬浮填料填充率为40％，反应器中水质ph6.5～7.8,温度23～27.5℃，c/n/p＝100:5:1，溶解氧浓度为2～3.5mg/l，cod浓度250mg/l，氨氮浓度为35mg/l，水力停留时间为4h，实验结果如表2所示；
表2不同填料进出水效果及去除率
由表2可见，本发明制备的mbbr碳源缓释填料挂膜时间显著缩短，cod和氨氮的去除率明显提高。