一种悬浮生物填料的制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于废水处理领域，具体涉及一种适用于移动床生物膜反应器的悬浮生物 填料的制备方法及应用。
【背景技术】
[0002] 在生物膜法中，填料作为微生物赖以栖息的场所是废水处理的关键技术之一，其 性能直接影响着处理效果和投资费用。自20世纪70年代以来，科研工作者就以改进填料 为突破口，不断推动生物膜法的发展。目前，国内常用的填料是蜂窝填料、软性填料、半软性 填料及复合填料等固定型填料，但这些填料在使用中常会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀 等问题，影响了生物处理效果。且上述填料均需安装在辅助支架上，造成填料安装、更换等 诸多不便，使工程投资和运行管理费用相对提高。
[0003] 悬浮填料的开发是当前国内外针对以上填料的不足，由生物流化床工艺引发而来 的一个新的研究动态。这种填料比重接近于水，无需固定支架，在池中可随曝气搅拌悬浮于 水中并全池均匀流化，能耗较低，是一种很有发展前途的填料。目前市场上的填料产品有很 多，但在实际应用中存在着一定的问题，如比表面积小，亲水性能差，挂膜及启动周期长、生 物膜易脱落等。很多公司力图从结构上的改进和复杂化来提高填料的比表面积，提高处理 效果，主要问题是填料结构越复杂，造价越高，且生产效率会下降。
[0004] CN201896101U公开了一种用于移动床生物膜反应器的微生物悬浮填料，提出包 括中空圆柱体及其内部设有交叉支撑断面的新结构填料，有效的增大了载体的表面积。 CN101928061A公开了一种表面多孔悬浮生物填料，该填料以低成本高机械强度低密度材料 为骨架，将多孔材料如聚氨酯PUF等粘结包覆到骨架填料表面制备而成，有效的提高了填 料的生物亲和性能。CN101066800A公开了一种改性微生物膜载体，提出废石粉、焦炭粉、矿 渣粉及铁粉及聚乙烯，在造粒机内高温加工而成，目的在于改善载体表面的亲水性。
[0005] 上述专利在一定程度上增加了填料载体的比表面积，改善了填料的亲水性能，但 结构设计的复杂，加工难度的增大相应的导致了生产成本的增加，不利于进行大批量生产。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种悬浮生物填料的制备方法及应用。本发明 制备方法简单，大大增强了悬浮生物填料的亲水性，增加表面的吸附量并增强生物膜吸附 强度，缩短挂膜周期且生物膜不易脱落；同时可提高微生物的活性，提高处理效率。
[0007] 本发明悬浮生物填料的制备方法，包括如下内容： (1) 将质量份数为：磁粉0.2?0.6、再生胶粉7?10、沸石3?12、马来酸酐2?8、 过氧化二异丙苯〇. 2?0. 8、甲壳素0. 5?2、焦炭粉3?5、矿渣粉1?2混合均匀，然后加 入高密度聚乙烯70?75份，高速搅拌； (2) 将上述混合物料加入到螺杆造粒机中造粒； (3) 将造出的颗粒投入螺杆挤出机中挤压成型，并经过真空定型，冷却，机械开孔，切割 成型； (4)最后采用短波紫外光辐照填料。
[0008] 本发明中，步骤（1)混合前将磁粉、再生胶粉、沸石、马来酸酐、过氧化二异丙苯、甲 壳素、焦炭粉、矿渣粉进行粉碎，粉碎后目数大于200目。
[0009] 本发明中，步骤（1)的磁粉可以是四氧化三铁磁、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中的一 种或几种，优选为质量比9:1的四氧化三铁磁粉和锰锌铁氧体的混合磁粉。
[0010] 本发明中，步骤（1)的原料进行高速的搅拌混合，不仅有利于原料的混合均匀，并 能产生大量的摩擦热，有利于反应的进行。
[0011] 本发明中，步骤（2)的原料混合后，加入到双螺杆造粒机的料仓中，混合料经过双 螺杆造粒机的二次造粒过程，完成了原料的改性，达到所需的物化性能。原料中聚乙烯是塑 胶粒，不是粉末状，二次造粒的目的就是是聚乙烯粒可以和其它物质充分混合，各组分均匀 到新的塑胶粒中。
[0012] 本发明中，步骤（3)造粒后，加入到双螺杆挤出机的料仓中，经挤压成型后，再通过 真空定型、冷却、机械开孔、切割成型。真空定型时，真空度为28000?35000Pa ;冷却时，冷 却温度为20?25°C。机械开孔时，开孔机为滚动高温探针，枕头温度大于250°C，针头尺寸 200nm〇
[0013] 本发明中，短波紫外光的波长200?275nm，辐照填料的时间为10?30min。得到 的成品填料密度的为〇. 93kg/L?0. 96kg/L。
[0014] 本发明制备的悬浮生物填料应用于移动床生物膜反应器中，挂膜速度快，不易脱 落，处理效率高。适用于处理低浓度有机废水，特别适用于含酚废水的处理。低浓度有机废 水，由于负荷较低，微生物生长受限制，生长速度缓慢，不易于生物挂膜。本发明的生物填料 具有极强的亲水性及生物亲和性，且填料本身对生物膜具有很强的吸附强度，有利于填料 载体上生物量的截留与累积，因此能较好的适应低浓度条件下的废水处理。含酚废水有一 定的生物毒性，会抑制微生物的生长，本发明填料带有磁性，对生物具有选择性，那些对酚 有降解能力并能适应磁场的微生物成为膜载体上的主体生物群落，大大提高了对酚的处理 效果。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下优点： 1、在填料组成中加入磁粉使填料带有磁性，形成磁性生物填料。磁性生物填料可以产 生磁化效应，一方面，提高废水中污染物转化速度和效率；另一方面，在磁性填料周围形成 弱磁场，产生吸附力，增加填料表面的吸附量，缩短挂膜周期；并增强生物膜吸附强度，不易 脱落。磁场还可以提高微生物的活性，水中微生物经磁化作用后，适应磁场而生存下来的微 生物具有更大的增殖和代谢能力。
[0016] 2、采用紫外光线照射生物填料进行表面改性，可显著提高填料的表面附着性。紫 外照射生物填料表面后，表面的污染物被氧化，而后被分解成CO 2和H2O等易挥发性物质，最 终挥发消失，并且可在表面形成有利表面附着的如-OH，-C00, -CO, -COOH等亲水性原子团， 致使生物填料的亲水性、表面附着性得到提高。
[0017] 3、磁粉形成的磁场属于弱磁场，经紫外光照射后会形成光磁效应，使金属离子发 生一定程度的转移，从而引起磁性的变化，进而增强磁场强度，增大生物填料的磁效应，有 利于增加溶解氧利用，提高处理效率。
[0018] 4、填料本身含有亲水性材料，紫外照射也可以是填料表面产生一定量的亲水性基 团，而且填料通过紫外照射，可以对填料表面进行化学改性，进一步提高了填料的亲水性， 致使填料的亲水性能得到飞