专利名称：一种用于污水处理的填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于污水处理的填料及其制备方法。
背景技术：
聚氨酯(PU)材料最早由德国OttoBayer博士于1937年合成出来的，是一种在其分子链上均含有氨基甲酸酯重复单元的高分子材料，可以制备多种多样的PU材料。虽然PU 材料发展至今只有60余年的历史，其“资历”远比不过高分子材料中的老品种，但却由于其优良的性能而倍受世人的重视。1998年全球PU产品的产量为770万吨，2000年已超过860 万吨，全球平均年增长率为49Γ5%。中国的PU工业开始于20世纪50年代末，自上世纪九十年代以来，中国的PU工业迅速发展，特别是近几年来，PU工业的发展速度已超过发达国家， 根据2009年在辽宁省葫芦岛市举行的中国(葫芦岛)PU产业高峰论坛传出消息，我国PU 产品产量已占到全球总量的30%左右。PU软泡作为聚氨酯泡沫中的一种，具有多孔性、比表面积高和稳定性较强等众多优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于污水处理的填料，以解决污水处理厂普遍面临提高排放标准后，由于进水碳氮比偏低而导致出水总氮难以达标的问题。本发明的另一目的是提供一种用于污水处理填料的制备方法。本发明通过自制聚氨酯泡沫作为生物膜填料，其具有生物亲和性强、亲水性好和生物负载量大等优点，非常适用于作为水处理生物膜填料，并且通过往聚氨酯泡沫中添加相应碳源，能够解决污水厂碳源不足的难题。本发明所述的一种用于污水处理的填料，其成分的重量份数为100份聚醚多元 Il>44. 7份甲苯二异氰酸酯(TDI)、0. Γο. 6份三乙烯二胺、0. 8份硅酮表面活性剂(L580， 3. 3份蒸馏水、0. 06、. 14份辛酸亚锡和2(Γ40份碳源加载物料。所述的一种用于污水处理的填料，其特征是所述碳源加载物料为淀粉、纤维素或
麦芽糊精。本发明所述的一种用于污水处理的填料制备方法，步骤如下
第一步，配料按照重量份数称取2(Γ40份碳源加载物料、100份聚醚多元醇、44. 7份甲苯二异氰酸酯(TDI)、0.广0.6份三乙烯二胺、0.8份硅酮表面活性剂(L580)、3. 3份蒸馏水、 0. 06、. 14份辛酸亚锡和2(Γ40份碳源加载物料；
第二步，部分原料混合先将按重量份数称的聚醚多元醇、三乙烯二胺、硅酮表面活性剂、蒸馏水和辛酸亚锡混合，用搅拌器低速搅拌，速度控制在80 - 100r/min的范围内，随着混合液的低速搅动，缓慢向混合液中加入称重后的碳源加载物料；
第三步，加甲苯二异氰酸酯加入称重后的碳源加载物料完毕后，提高搅拌混合速度， 速度控制在200 - 300r/min的范围内，至混合液及碳源材料充分混合后，加入称重后的的甲苯二异氰酸酯(TDI)；第四步，发泡成型提高搅拌速度，速度控制在400 - 500r/min的范围内，4 一 k后， 将混合液倒入模具中发泡成型，待泡沫体具有一定强度后放入恒温烘箱中，在100°C下熟化一天即成。本发明的填料密度介于0.717 g/cm3 0.911 g/cm3之间，均略小于水，无需动力提升即可悬浮于水中，填料孔隙以500um IOOOum孔径为主，比表面积介于3. 8712m2/g 9. 8370 m2/g之间，能为微生物提供良好的传质通道及附着表面。填料活性好，且稳定性强， 抗冲击能力强，处理效果好。淀粉类缓释碳源填料的淀粉填充比为40%、表观密度为0. 754 g/cm3时，填料在碳源释放量及缓释性等各方面均较优；在清水碳源静态释放试验中，填料静态碳源释放量为总碳源量的6. 8%;填料脱氮效能研究结果表明，在每日进水硝氮浓度为40 mg/L条件下， 经过清水碳源释放后的填料维持出水N03-N低于15mg/L的天数达观山在每日进水硝氮浓度为20 mg/L条件下，填料每日投加量为0.25g的工况下即能维持出水达一级A标准；填料反硝化碳源利用后微观形态研究结果表明，填料表面附着有大量混合微生物菌群，且具有良好的分层结构，为不同微生物提供不同微环境。纤维素(草本类)缓释碳源填料的表观密度为0. 847 g/cm3、填料体积为lcm3时， 填料在碳源释放量及缓释性等各方面效果均较优；在清水碳源静态自然释放试验中，填料静态碳源释放量为总碳源量的9. 6% ；填料脱氮效能研究结果表明，在第一阶段进水N03-N 浓度为4(T50mg/L的工况下，填料N03-N去除率维持在2Ρ/Γ41. 1%之间，在第二阶段进水 N03—N浓度为2(T30mg/L的工况下，填料N03—N去除率维持在22. 4% 46. 8%之间；填料反硝化碳源利用后微观形态研究结果表明，填料表面附着有大量混合微生物菌群，且具有良好的分层结构，为不同微生物提供不同微环境。麦芽糊精类应急碳源填料的填充比为40%、表观密度为0. 776 g/cm3的时，在碳源释放量及迅速性等各方面均较优；在清水碳源静态自然释放试验中，填料在试验开始第 3. 5h时静态碳源释放量为总碳源量的43. 8% ；填料脱氮效能研究结果表明，在每日进水硝氮浓度为40 mg/L的条件下，经过清水碳源释放后的填料维持30%以上硝氮去除率天数为 5d ；碳源利用率分析结果表明，填料碳源总利用率为68% ；填料反硝化碳源利用后微观形态研究结果表明，填料表面附着有大量混合微生物菌群，且具有良好的分层结构，为不同微生物提供不同微环境。本发明解决了解决污水处理厂普遍面临提高排放标准后，由于进水碳氮比偏低而导致出水总氮难以达标的问题。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。实施例一第一步，配料按照重量份数称取20份淀粉、100份聚醚多元醇、44. 7 份甲苯二异氰酸酯(TDI)、0. 1份三乙烯二胺、0. 8份硅酮表面活性剂(L580)、3. 3份蒸馏水和0. 06份辛酸亚锡；
第二步，部分原料混合先将按重量份数称的聚醚多元醇、三乙烯二胺、硅酮表面活性剂、蒸馏水和辛酸亚锡混合，用搅拌器低速搅拌，速度控制在80 — lOOr/min的范围内，随着混合液的低速搅动，缓慢向混合液中加入称重后的碳源加载物料；
第三步，加甲苯二异氰酸酯加入称重后的碳源加载物料完毕后，提高搅拌混合速度， 速度控制在200 - 300r/min的范围内，至混合液及碳源材料充分混合后，加入称重后的的甲苯二异氰酸酯(TDI)；
第四步，发泡成型提高搅拌速度，速度控制在400 - 500r/min的范围内，4 一 k后， 将混合液倒入模具中发泡成型，待泡沫体具有一定强度后放入恒温烘箱中，在100°C下熟化一天即成。本实施例的淀粉类缓释碳源填料的淀粉填充比为40%、表观密度为0. 754 g/cm3 时，填料在碳源释放量及缓释性等各方面均较优；在清水碳源静态释放试验中，填料静态碳源释放量为总碳源量的6. 8% ；填料脱氮效能研究结果表明，在每日进水硝氮浓度为40 mg/ L条件下，经过清水碳源释放后的填料维持出水N03-N低于15mg/L的天数达观山在每日进水硝氮浓度为20 mg/L条件下，填料每日投加量为0.25g的工况下即能维持出水达一级 A标准；填料反硝化碳源利用后微观形态研究结果表明，填料表面附着有大量混合微生物菌群，且具有良好的分层结构，为不同微生物提供不同微环境。实施例二 第一步，配料按照重量份数称取30份纤维素、100份聚醚多元醇、44. 7 份甲苯二异氰酸酯(TDI)、0. 3份三乙烯二胺、0. 8份硅酮表面活性剂(L580)、3. 3份蒸馏水和0. 10份辛酸亚锡；
第二步，部分原料混合先将按重量份数称的聚醚多元醇、三乙烯二胺、硅酮表面活性剂、蒸馏水和辛酸亚锡混合，用搅拌器低速搅拌，速度控制在80 - 100r/min的范围内，随着混合液的低速搅动，缓慢向混合液中加入称重后的碳源加载物料；
第三步，加甲苯二异氰酸酯加入称重后的碳源加载物料完毕后，提高搅拌混合速度， 速度控制在200 - 300r/min的范围内，至混合液及碳源材料充分混合后，加入称重后的的甲苯二异氰酸酯(TDI)；
第四步，发泡成型提高搅拌速度，速度控制在400 - 500r/min的范围内，4 一 k后， 将混合液倒入模具中发泡成型，待泡沫体具有一定强度后放入恒温烘箱中，在100°C下熟化一天即成。本实施例的草本类缓释碳源填料的表观密度为0. 847 g/cm3、填料体积为lcm3 时，填料在碳源释放量及缓释性等各方面效果均较优；在清水碳源静态自然释放试验中， 填料静态碳源释放量为总碳源量的9. 6% ；填料脱氮效能研究结果表明，在第一阶段进水 N03—N浓度为4(T50mg/L的工况下，填料N03—N去除率维持在2Ρ/Γ41. 1%之间，在第二阶段进水N03—N浓度为2(T30mg/L的工况下，填料N03—N去除率维持在22. 4% 46. 8%之间； 填料反硝化碳源利用后微观形态研究结果表明，填料表面附着有大量混合微生物菌群，且具有良好的分层结构，为不同微生物提供不同微环境。实施例三
第一步，配料按照重量份数称取40份麦芽糊精、100份聚醚多元醇、44. 7份甲苯二异氰酸酯(101)、0.6份三乙烯二胺、0.8份硅酮表面活性剂仏580)、3.3份蒸馏水和().14份辛酸亚锡；
第二步，部分原料混合先将按重量份数称的聚醚多元醇、三乙烯二胺、硅酮表面活性剂、蒸馏水和辛酸亚锡混合，用搅拌器低速搅拌，速度控制在80 - 100r/min的范围内，随着
5混合液的低速搅动，缓慢向混合液中加入称重后的碳源加载物料；
第三步，加甲苯二异氰酸酯加入称重后的碳源加载物料完毕后，提高搅拌混合速度， 速度控制在200 - 300r/min的范围内，至混合液及碳源材料充分混合后，加入称重后的的甲苯二异氰酸酯(TDI)；
第四步，发泡成型提高搅拌速度，速度控制在400 - 500r/min的范围内，4 一 k后， 将混合液倒入模具中发泡成型，待泡沫体具有一定强度后放入恒温烘箱中，在100°C下熟化一天即成。 本实施方式麦芽糊精类应急碳源填料的填充比为40%、表观密度为0. 776 g/cm3 的时，在碳源释放量及迅速性等各方面均较优；在清水碳源静态自然释放试验中，填料在试验开始第3. 5h时静态碳源释放量为总碳源量的43. 8% ；填料脱氮效能研究结果表明，在每日进水硝氮浓度为40 mg/L的条件下，经过清水碳源释放后的填料维持30%以上硝氮去除率天数为5d ；碳源利用率分析结果表明，填料碳源总利用率为68% ；填料反硝化碳源利用后微观形态研究结果表明，填料表面附着有大量混合微生物菌群，且具有良好的分层结构，为不同微生物提供不同微环境。
权利要求
1.一种用于污水处理的填料，其成分的重量份数为100份聚醚多元醇、44. 7份甲苯二异氰酸酯、0.广0. 6份三乙烯二胺、0. 8份硅酮表面活性剂、3. 3份蒸馏水、0. 06、. 14份辛酸亚锡和2(Γ40份碳源加载物料。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的填料，其特征是所述碳源加载物料为淀粉、纤维素或麦芽糊精。
3.如权利要求1或2所述的一种用于污水处理填料的制备方法，步骤如下第一步，配料按照重量份数称取2(Γ40份碳源材料、100份聚醚多元醇、44. 7份甲苯二异氰酸酯、0.广0. 6份三乙烯二胺、0. 8份硅酮表面活性剂、3. 3份蒸馏水、0. 06、. 14份辛酸亚锡和2(Γ40份碳源加载物料；第二步，部分原料混合先将按重量份数称的聚醚多元醇、三乙烯二胺、硅酮表面活性剂、蒸馏水和辛酸亚锡混合，用搅拌器低速搅拌，速度控制在80 — lOOr/min的范围内，随着混合液的低速搅动，缓慢向混合液中加入称重后的碳源加载物料；第三步，加甲苯二异氰酸酯加入称重后的碳源加载物料完毕后，提高搅拌混合速度， 速度控制在200 - 300r/min的范围内，至混合液及碳源材料充分混合后，加入称重后的的甲苯二异氰酸酯；第四步，发泡成型提高搅拌速度，速度控制在400 - 500r/min的范围内，4 一 k后， 将混合液倒入模具中发泡成型，待泡沫体具有一定强度后放入恒温烘箱中，在100°C下熟化一天即成。
全文摘要
本发明公开一种用于污水处理的填料，其成分的重量份数为100份聚醚多元醇、44.7份甲苯二异氰酸酯、0.1~0.6份三乙烯二胺、0.8份硅酮表面活性剂、3.3份蒸馏水、0.06~0.14份辛酸亚锡和20~40份碳源加载物料。制备方法的步骤如下第一步，配料按照重量份数称取；第二步，部分原料混合搅拌速度控制在80－100r/min的范围内；第三步，加甲苯二异氰酸酯搅拌速度控制在200－300r/min的范围内；第四步，发泡成型搅拌速度控制在400－500r/min的范围内，4－5s后，将混合液倒入模具中发泡成型，待泡沫体具有一定强度后放入恒温烘箱中，在100℃下熟化一天即成。本发明解决了解决污水处理厂普遍面临提高排放标准后，由于进水碳氮比偏低而导致出水总氮难以达标的问题。
文档编号C02F3/00GK102336465SQ201110257488
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者何强, 何雨舟, 周健, 柴宏祥, 段送华, 覃光旭, 陈博 申请人:重庆大学