本发明涉及一种污水处理脱氮除磷生物填料技术领域，尤其涉及一种mnbr脱氮除磷生物填料。
背景技术：
在废水生物处理工艺中,微生物种类的多少、生物量的大小、微生物活跃度等特性决定着处理负荷和处理效果，而生物填料是核心部分，起着关键作用。填料是生物膜赖以栖息的场所,是生物膜的载体,影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构,同时兼有截留悬浮物质的作用，也是影响污水处理工程的投资和运行成本的主要因素。目前应用于生物处理工艺的填料主要有：固定式填料(斜板、斜管等)、悬挂式填料(软性、半软性、组合式、弹性立体等)、分散式填料(悬浮填料、mbbr填料、多孔球等)、新型改性填料(纳米陶粒、磁性填料等)。在实际应用中，发现存在着滤料堵塞、结团、布水布气不均匀、分散式填料局部堆积和出水格栅堵塞等问题，也无法达到同时脱氮、除磷的效果，严重影响了生物处理的效果。基于上述陈述，本发明提出了一种mnbr脱氮除磷生物填料。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在着滤料堵塞、结团、布水布气不均匀、分散式填料局部堆积和出水格栅堵塞等问题，而提出的一种mnbr脱氮除磷生物填料。
一种mnbr脱氮除磷生物填料，所述生物填料整体呈圆柱结构；所述生物填料包括：内环层、中环层、外环层、填料基体；所述填料基体包括膜壳骨架、拉筋、中心轴；所述外环层设置在填料基体的外围，所述中心轴上下贯通整个填料基体，所述拉筋支撑在中心轴和中环层之间，所述内环层设置在膜壳骨架中间，所述中环层设置在内环层的外围，所述中环层内填充立体多孔纤维，所述外环层为放射状分布丝状纤维，所述外环层设置有8组丝状纤维，每组丝状纤维按照上中下三层设置；
所述填料基体包括以下重量份原料：聚丙烯40-50份、聚氯乙烯25-40份、聚乙烯醇10-18份、聚丙烯酰胺3-8份、抗氧化剂1-3份，所述抗氧化剂为质量比为1:0.02-0.05:0.3-0.8的分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼的组合物；
所述填料基体的制备方法包括以下步骤：
s1、按所述质量比将分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼共同加入到精细研磨机中，充分研磨0.3-0.5h得抗氧化剂；
s2、将所述比重的聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和抗氧化剂共同加入到高混机中，充分混合均匀得混合物；
s3、将混合物加入到双螺杆挤出机中，在180-220℃的温度下熔融挤出，制成空隙率为95.5-98.7％，比表面积为200-300m2/m3的填料基体；
s4、采用化学氧化-铁离子覆盖改性方法，将填料基体在连续曝气的条件下，于48-55℃的酸性高锰酸钾溶液中浸泡3-5h，然后依次用盐酸溶液和磷酸缓冲盐溶液洗涤至填料基体表面为中性,自然晾干后将填料基体置于0.13-0.2mol/l的三氯化铁溶液中浸泡1-2h，最后加热蒸干即得。
优选的，所述生物填料高100mm，直径为240mm；内环层直径为20mm；中环层厚度为30mm，所述中环层内填充的立体多孔纤维，材质为pp，空隙率93-98％，比表面积为200m2/m3，填充率为100％。
优选的，所述中环层内、外表面采用多孔布置，孔隙率为50％，孔径为5mm；中环层上、下表面采用格栅式。
优选的，所述中环层内填充立体多孔纤维为多根弯曲交错缠绕、互相粘接的粗纤维所形成的疏密有序的空间立体柱状结构，填料基体的侧面为竹节状，其横截面为网格状，各网格中间孔洞部分构成通道，竖向对应的各网格交叉点间设有起加固作用的粗纤维。
优选的，所述拉筋设置有四根，且均匀的支撑在中心轴和中环层之间。
优选的，所述中心轴上设置有便于安装悬挂的套环。
优选的，所述丝状纤维长度为80mm，材质为醛化维纶纤维。
本发明提出的一种mnbr脱氮除磷生物填料具有以下有益效果：
1、本发明提出的生物填料由于其特殊的制造工艺和结构，充分发挥附着相和生物相的优点，具有比表面积大、亲水性和生物亲和性好、生物活性高、挂膜快、处理效果好、耐冲击能力强、使用寿命长等优点，尤其适用于难降解的高浓度污水。
2、本发明提出的生物填料通过悬挂的方式均匀分布于生物反应器内，填充率为50％；除具有普通填料去除有机物降低cod的功能外，还可以起到脱氮除磷的功能，每个载体内具有不同的生物种类，外部以好氧菌为主，内部以兼氧菌为主，因此每个载体形成一个微型反应器，外部主要以硝化反应和释磷反应为主，内部以反硝化反应和摄磷反应为主，达到同时脱氮除磷的功效。
3、本发明提出的填料基体材料采用聚丙烯和聚氯乙烯为主要原料，在制作过程中混入水性高分子材料聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，增加填料基体的亲水性、细菌亲和性，加快生物膜的形成与附着，增加挂膜速度；采用分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼复配制成抗氧化剂，协效提高填料基体的抗老化、防紫外线等性能，使用寿命可以达到20年以上，填料基体在制作完成后经过化学氧化-铁离子覆盖技术改性处理，使表面带正电荷，更有利于带有负电荷的微生物的附着。
附图说明
图1是本发明的一种mnbr脱氮除磷生物填料俯视图；
图2是本发明的一种mnbr脱氮除磷生物填料截面图；
图中：内环层1、中环层2、外环层3、膜壳骨架4、拉筋5、中心轴6、丝状纤维7。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例一
如图1-2所示，本发明提供了一种mnbr脱氮除磷生物填料，生物填料整体呈圆柱形；生物填料包括：内环层1、中环层2、外环层3、填料基体；填料基体包括膜壳骨架4、拉筋5、中心轴6；外环层3设置在填料基体的外围；中心轴6上下贯通整个填料基体；拉筋5支撑在中心轴6和中环层2之间；内环层1设置在膜壳骨架4中间；中环层2设置在内环层1的外围；中环层2内填充立体多孔纤维；外环层3为放射状分布丝状纤维7；外环层3设置有8组丝状纤维7；每组丝状纤维7按照上中下三层设置；
填料基体包括以下重量份原料：聚丙烯40份、聚氯乙烯25份、聚乙烯醇10份、聚丙烯酰胺3份、抗氧化剂1份，所述抗氧化剂为质量比为1:0.02:0.3的分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼的组合物；
填料基体的制备方法包括以下步骤：
s1、按所述质量比将分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼共同加入到精细研磨机中，充分研磨0.3得抗氧化剂；
s2、将所述比重的聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和抗氧化剂共同加入到高混机中，充分混合均匀得混合物；
s3、将混合物加入到双螺杆挤出机中，在180℃的温度下熔融挤出，制成空隙率为95.5％，比表面积为200m2/m3的填料基体；
s4、采用化学氧化-铁离子覆盖改性方法，将填料基体在连续曝气的条件下，于48℃的酸性高锰酸钾溶液中浸泡3h，然后依次用盐酸溶液和磷酸缓冲盐溶液洗涤至填料基体表面为中性,自然晾干后将填料基体置于0.13mol/l的三氯化铁溶液中浸泡1h，最后加热蒸干即得。
进一步的，生物填料高100mm，直径为240mm；内环层1直径为20mm；中环层2厚度为30mm。中环层2内填充的立体多孔纤维，材质为pp，空隙率93-98％，比表面积为200m2/m3，填充率为100％。
进一步的，中环层2内填充立体多孔纤维为多根弯曲交错缠绕、互相粘接的粗纤维所形成的疏密有序的空间立体柱状结构，填料的侧面为竹节状，其横截面为网格状，各网格中间孔洞部分构成通道，竖向对应的各网格交叉点间设有起加固作用的粗纤维。
进一步的，外环层3的丝状纤维7长度为80mm，材质为醛化维纶纤维。丝状纤维7可以随水流在水中自由摆动，在挂膜后降低有机物的同时，还可以起到切割、阻挡气泡的作用，增加气泡在水体中停留时间和气液接触表面积，提高传质效率。
进一步的，中环层2内、外表面采用多孔布置，孔隙率为50％，孔径为5mm；填料内外之间可以实现水、气等介质的传递；中环层2上、下表面采用可以实现水、气等介质的传递的格栅式，并可以方便生物膜脱落后污泥的沉降。
进一步的，拉筋5设置有四根，四根拉筋5均匀的支撑在中心轴6和中环层2之间。
单个生物填料的比表面积约为1200m2/m3，通过悬挂的方式均匀分布于生物反应器内，填充率为50％，安装后比表积约为600m2/m3，有效比表积大，单位体积的生物挂膜量大。
实施例二
生物填料结构同实施例一
填料基体包括以下重量份原料：聚丙烯45份、聚氯乙烯32份、聚乙烯醇14份、聚丙烯酰胺5份、抗氧化剂2份，所述抗氧化剂为质量比为1:0.03:0.6的分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼的组合物；
填料基体的制备方法包括以下步骤：
s1、按所述质量比将分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼共同加入到精细研磨机中，充分研磨0.4h得抗氧化剂；
s2、将所述比重的聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和抗氧化剂共同加入到高混机中，充分混合均匀得混合物；
s3、将混合物加入到双螺杆挤出机中，在200℃的温度下熔融挤出，制成空隙率为97％，比表面积为250m2/m3的填料基体；
s4、采用化学氧化-铁离子覆盖改性方法，将填料基体在连续曝气的条件下，于52℃的酸性高锰酸钾溶液中浸泡4h，然后依次用盐酸溶液和磷酸缓冲盐溶液洗涤至填料基体表面为中性,自然晾干后将填料基体置于0.16mol/l的三氯化铁溶液中浸泡1.5h，最后加热蒸干即得。
实施例三
生物填料结构同实施例一
填料基体包括以下重量份原料：聚丙烯50份、聚氯乙烯40份、聚乙烯醇18份、聚丙烯酰胺8份、抗氧化剂3份，所述抗氧化剂为质量比为1:0.05:0.8的分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼的组合物；
填料基体的制备方法包括以下步骤：
s1、按所述质量比将分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼共同加入到精细研磨机中，充分研磨0.5h得抗氧化剂；
s2、将所述比重的聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和抗氧化剂共同加入到高混机中，充分混合均匀得混合物；
s3、将混合物加入到双螺杆挤出机中，在220℃的温度下熔融挤出，制成空隙率为98.7％，比表面积为300m2/m3的填料基体；
s4、采用化学氧化-铁离子覆盖改性方法，将填料基体在连续曝气的条件下，于55℃的酸性高锰酸钾溶液中浸泡5h，然后依次用盐酸溶液和磷酸缓冲盐溶液洗涤至填料基体表面为中性,自然晾干后将填料基体置于0.2mol/l的三氯化铁溶液中浸泡2h，最后加热蒸干即得。
利用本发明实施例一-三中制备的mnbr脱氮除磷生物填料，对某城镇污水厂污水进行处理，处理污水水质指标主要为：cod为420mg/l，bod5为250mg/l，ss为530mg/l，tn为55mg/l，nh3-n为60mg/l，tp为5.5mg/l，ph值为3，污水处理规模为5万吨/天，运行处理结果如下：
表1：
由表1可知：本发明提出的mnbr脱氮除磷生物填料，脱氮除磷效果好，且实施例二的处理效果最佳，处理后的出水达到gb18918-2002中的一级a标准。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。