一种基于网孔结构的微孔生物膜适合固定式添加载体填料的制作方法
【专利摘要】一种基于网孔结构的微孔生物膜适合固定式添加载体填料，属于污、废水处理领域。载体主材料为聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物，并添加辅助材料聚乙烯醇和石灰石粉末，聚乙烯醇添加量为主材料和辅助材料总重的10％，石灰石粉末为150?200目，添加量为主材料和辅助材料总重的15?20％；整体结构为网片状。生物膜载体填料的网丝含有两级空隙，一级微泡空隙是由发泡过程形成，二级表面微细空隙是由石灰石微小颗粒酸溶出形成。本发明使填料具有了易细菌附着性、生物膜高负载性能和挂膜后生物膜极佳的稳定性，从而带来的是优良的生化性能。
【专利说明】
一种基于网孔结构的微孔生物膜适合固定式添加载体填料
技术领域
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[0001]本发明属于污、废水处理领域，特别涉及一种基于网孔结构的生物膜适合固定式添加载体填料。
【背景技术】
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[0002]目前在污、废水处理领域所使用的生物填料主要分为两大类，一类是软性填料，包括软性组合及固定式，另一类为硬性或半软性填料，本发明主要针对硬性或半软性填料所存在的问题而发明的。目前这些填料主要产品种类包括:鲍尔环、多面空心球、海尔环、阶梯环、泰勒花环、共轭环、拉西环等。这些填料在设计上主要追求材料的比表面积和生物膜的更新，以及填料在反应池中水力冲击下的悬浮流动状态，认为细菌会在材料表面形成很好的生物膜。实际应用结果是，上述填料在厌氧池中挂膜效果还可以，但是在好氧池中在较强的水力剪切力和较强曝气强度下，这些填料挂膜效果极差，通过应用调查，有些产品在反应池中投加3年的时间，填料表面肉眼看不出明显的生物膜存在。那么造成该结果的原因是，目前设计的填料形式不适应好氧池的水力和曝气条件，所以需要在整体结构上创造出更为适合好氧反应池条件的填料。
【发明内容】
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[0003]针对上述存在的问题，我们经过大量实验，从填料整体结构、填料本身亲水性、填料表面状态、生物膜成膜厚度进行了系统研究，形成了以网孔结构为基本特征的适合于污、废水处理的填料。
[0004]—种基于网孔结构的微孔生物膜载体填料，其特征在于，载体主材料为聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物，并添加辅助材料聚乙烯醇和石灰石粉末，聚乙烯醇添加量为主材料和辅助材料总重的10%，石灰石粉末为150-200目，添加量为主材料和辅助材料总重的15-20% ;整体结构为网片状。
[0005]整体结构呈长网片状(见附图中的(I))，网片网丝直径为0.5-1.0mm(附图中(5));网丝交织熔融粘接形长网片状，网片宽度10-30mm;网片长度可任意长，网丝粘接形成的网孔(附图中(4))，网孔尺寸在1.0-2.0mm之间(过大网孔不利于完整生物膜的形成)。
[0006]生物膜载体网丝含有两级空隙，一级微泡空隙是由发泡过程形成，二级表面微细空隙是由石灰石微小颗粒酸溶出形成。
[0007]制作方法，包括以下步骤:
[0008](I)采用主材料聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物质量分数70-80%、聚乙烯醇质量分数10%和150-200目的石灰石粉末10-20%进行混合造粒；
[0009](2)采用热熔挤出网丝模头旋转成型工艺:通过热熔挤出机的网丝模头旋转挤出形成大型大直径网筒，进行拉伸，使网孔成均匀菱形，发泡充分后，通过水冷进行定形。
[0010](3)定型后通过剪开大型网筒形成大型网片，利用硫酸或盐酸酸液进行浸泡，使部分石灰石粉末被酸溶解形成微细空隙；该步骤可以根据比重要求通过调节硫酸或盐酸的浓度、溶出浸泡时间来调整石灰石颗粒的溶出量，进而调节形成微细空隙以及生物膜载体的比重；
[0011](4)用水清洗并通过投加碱的方式，调整pH为中性；
[0012](5)风干；
[0013](6)将大型网片通过剪切形成最终的产品-长条状网片。
[0014]基于上述基本组成和制作方法，赋予了该填料如下特点:
[0015](I)该制作方法，由于主材料聚乙烯或聚丙烯材料中参杂了聚乙烯醇，同时结合发泡形成的微泡空隙使主结构材料具有了离子可渗透性，从而实现了结构内部的石灰石能够在酸溶液中溶解，使由大分子组成的填料结构体能够形成超微细结构空隙，同时，由于聚乙烯醇的参与，具有很好的亲水性能，有利于细菌的附着；另外由于石灰石粉末的加入，未被溶解部分可以调节填料的比重。
[0016]发泡所得的微泡容积一般控制在20%以下，而酸溶解石灰石量以载体填料整体质量密度要求，通过酸浓度、溶解时间调整。
[0017](2)在整体结构上，网孔结构可以使后来形成的生物膜通过网片前后层的铆固结构的形成，整体更加稳定；
[0018](3)该长条状载体填料，在反应池中可根据添加量和反应池添加区域空间和体积特点，结合不同的固定架采用任意方式固定，只要保证载体均匀分布于反应区即可。
[0019]该填料由于网孔整体结构和网丝材料组成微细结构的特殊设计，使填料具有了易细菌附着性、生物膜高负载性能和挂膜后生物膜极佳的稳定性，从而带来的是优良的生化性能。该填料的广泛应用将极大地提高现有活性污泥法反应池的生化性能，为现有污水厂提标改造创造较好的技术途径，为新水厂建设提供较好的技术条件。
【附图说明】
[0020]图1为本发明基于网孔结构的微孔生物膜适合固定式添加载体填料结构示意图。
[0021]图2为图1的(3)的局部放大图；
[0022]图3为采用框架固定式的基于网孔结构的微孔生物膜载体填料结构示意图。
[0023](I)网片状基于网孔结构的微孔生物膜适合固定式添加载体填料、(2)网片固定架、(3)网片局部放大、(4)网孔、(5)网丝。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0025]实施例1
[0026]基于网孔结构的微孔生物膜载体填料见图1-3，制备
[0027](I)采用主材料聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物质量分数75%、聚乙烯醇质量分数1 %和150-200目的石灰石粉末15 %进行混合造粒；
[0028](2)采用热熔挤出网丝摸头旋转成筒工艺进行制作成大型网筒，通过热熔挤出机的网丝模头旋转挤出，进行拉伸，使网孔成形，发泡充分后，通过水冷进行定形，剪开大型网筒形成大型网片。
[0029](3)成型后大型网片，利用30 %硫酸或盐酸酸液进行浸泡，浸泡时间1.5h，使约10%的石灰石粉末被酸溶解形成微细空隙；
[0030](4)用水清洗并通过投加碱的方式，调整pH为中性；
[0031](5)风干；
[0032](6)将大型网片通过剪切形成最终的产品-条状网片；
[0033](7)本实例采用框架固定式，实际固定方式不限于此种形式(如缠绕式等)。
[0034]利用污水厂活性较好的硝化活性污泥(硝化速率为20mg/L.h)，MLSS:3700mg/L，原水COD: 450mg/L，NH/-N: 65mg/L ；反应条件(微孔曝气)DO:1.2mg/L，pH: 6.8，HRT: 6h，温度T:25°C ;反应器容积:150L，填料添加率(堆积体积20% );运行方式混合液在反应池经过6h停留后，混合液出流至沉淀池，沉淀后污泥经回流(回流比100%)。填料规格:网片宽:15mm，网孔:2mm，网片长:4000mm。
[0035]挂膜培养运行32天，填料网格孔隙被生物膜填满，整体形成筒状结构;结果硝化速率有最初的15mg/L.h增加至62mg/L.h，表现出明显的高速率硝化效果。经过15d稳定运行后，接下来进行低温试验(采用冰水混合，交换器换热方法)，在25°C前提下，利用15d时间，持续降温，最终控制反应器温度为16 °C进行稳定运行，在16 °C条件下连续运行40天，该填料能够保持硝化率在30mg/L.h偏差在2mg/L.h范围内。由此证明该填料优异的生物膜保持性能。经过前后102天连续运行，所形成的生物膜稳定。
【主权项】
1.一种基于网孔结构的微孔生物膜载体填料，其特征在于，载体主材料为聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物，并添加辅助材料聚乙烯醇和石灰石粉末，聚乙烯醇添加量为主材料和辅助材料总重的10%，石灰石粉末为150-200目，添加量为主材料和辅助材料总重的15-20%;整体结构为网片状;生物膜载体填料的网丝含有两级空隙，一级微泡空隙是由发泡过程形成，二级表面微细空隙是由石灰石微小颗粒酸溶出形成。2.按照权利要求1所述的一种基于网孔结构的微孔生物膜载体填料，其特征在于，发泡所得的微泡容积控制在20 %以下。3.按照权利要求1所述的一种基于网孔结构的微孔生物膜载体填料，其特征在于，整体结构呈长网片状，网片宽度10-30mm。4.按照权利要求1所述的一种基于网孔结构的微孔生物膜载体填料，其特征在于，网片网丝直径为0.5-1.0mm；网孔尺寸在1.0-2.0mm之间。5.制备权利要求1-4任一项所述的基于网孔结构的微孔生物膜载体填料的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)采用主材料聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物质量分数70-80%、聚乙烯醇质量分数10%和150-200目的石灰石粉末10-20%进行混合造粒； (2)采用热熔挤出网丝模头旋转成型工艺:通过热熔挤出机的网丝模头旋转挤出形成大型大直径网筒，进行拉伸，使网孔成均匀菱形，发泡充分后，通过水冷进行定形； (3)定型后通过剪开大型网筒形成大型网片，利用硫酸或盐酸酸液进行浸泡，使部分石灰石粉末被酸溶解形成微细空隙； (4)用水清洗并通过投加碱的方式，调整pH为中性； (5)风干； (6)将大型网片通过剪切形成最终的产品-长条状网片。6.按照权利要求5的方法，其特征在于，步骤(3)通过调节硫酸或盐酸的浓度、溶出浸泡时间来调整石灰石颗粒的溶出量，进而调节形成微细空隙以及生物膜载体的比重。
【文档编号】C02F3/12GK105923793SQ201610460835
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】杨宏
【申请人】北京工业大学