申请日2017.01.23
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F3/10
摘要
本发明公开了一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料及其制备方法，涉及生物滤池填料技术领域，由如下重量份数的原料制成：活化沸石粉20‑25份、双酚A型聚碳酸酯5‑10份、松香改性秸秆粉5‑10份、芳烃改性萜烯树脂3‑6份、氯化聚乙烯橡胶2‑4份、微晶纤维素2‑4份、交联聚维酮1‑2份、纳米海泡石复合粉1‑2份、聚二季戊四醇六丙烯酸酯0.5‑1份、六羟甲基三聚氰胺六甲醚0.5‑1份、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠0.3‑0.5份、氧化锆0.02‑0.05份。利用本发明所制填料制成的曝气生物滤池能有效去除禽畜养殖废水中的污染物，包括COD、氨氮、重金属、残留兽药和病原体，并减轻异臭味，降低色度，对禽畜养殖废水实现优异的初步处理效果，从而减少废水的处理工序和成本投入。
权利要求书
1.一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：活化沸石粉20-25份、双酚A型聚碳酸酯5-10份、松香改性秸秆粉5-10份、芳烃改性萜烯树脂3-6份、氯化聚乙烯橡胶2-4份、微晶纤维素2-4份、交联聚维酮1-2份、纳米海泡石复合粉1-2份、聚二季戊四醇六丙烯酸酯0.5-1份、六羟甲基三聚氰胺六甲醚0.5-1份、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠0.3-0.5份、氧化锆0.02-0.05份;
所述活化沸石粉的制备方法为：向沸石粉中加入环氧大豆油和聚二甲基二烯丙基氯化铵，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温混合10min，再加入松节油和马来酰亚胺，混合均匀后以5℃/min的降温速度降温至5-10℃保温混合15min，然后将所得混合物加入沸水中，并回流保温混合10min，过滤，所得滤渣送入真空干燥机中，干燥所得固体经球磨机研磨，最后过200-270目筛，即得活化沸石粉。
2.根据权利要求1所述的禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，其特征在于：所述沸石粉、环氧大豆油、聚二甲基二烯丙基氯化铵、松节油和马来酰亚胺的质量比为20-25:0.5-1:0.5-1:0.3-0.5:0.05-0.1。
3.根据权利要求1所述的禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，其特征在于：所述松香改性秸秆粉由含水量低于5%的小麦秸秆干粉经氢化松香季戊四醇酯辅以助剂改性而成，其具体制备方法为：向小麦秸秆干粉中加入45-50℃温水，搅拌使其湿度达到65-70%，并用塑料薄膜密封保温静置30min，再加入氢化松香季戊四醇酯和氢化棕榈油，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后加入水解聚马来酸酐和聚四氟乙烯超细粉，继续保温混合10min，所得混合物转入0-5℃环境中密封静置2h，最后经超微粉碎机制成粉末，并经球磨机研磨，过200-270目筛，即得松香改性秸秆粉。
4.根据权利要求3所述的禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，其特征在于：所述小麦秸秆干粉、氢化松香季戊四醇酯、氢化棕榈油、水解聚马来酸酐和聚四氟乙烯超细粉的质量比为15-20:0.5-1:0.3-0.5:0.3-0.5:0.1-0.2。
5.根据权利要求1所述的禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，其特征在于，所述纳米海泡石复合粉由如下重量份数的原料制成：海泡石纤维5-10份、石棉粉2-3份、聚氧化乙烯2-3份、烯丙基缩水甘油醚1-2份、阳离子聚丙烯酰胺1-2份、C5加氢石油树脂0.5-1份、硅酸盐水泥0.3-0.5份、葡萄糖酸钠0.1-0.3份，其制备方法为：向海泡石纤维中加入聚氧化乙烯、烯丙基缩水甘油醚和C5加氢石油树脂，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，再加入阳离子聚丙烯酰胺和葡萄糖酸钠，混合均匀后继续微波处理5min，然后趁热加入石棉粉和硅酸盐水泥，所得混合物送入纳米研磨机中，经研磨制得纳米海泡石复合粉。
6.一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向活化沸石粉中加入芳烃改性萜烯树脂和纳米海泡石复合粉，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，并于0-5℃下静置30min，再次以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I;
(2)向双酚A型聚碳酸酯中加入氯化聚乙烯橡胶和聚二季戊四醇六丙烯酸酯，以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入六羟甲基三聚氰胺六甲醚、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠和氧化锆，继续在125-130℃下保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料II;
(3)向物料I中加入物料II、松香改性秸秆粉、微晶纤维素和交联聚维酮，充分混合，所得混合物加入挤出机中，设置机头温度120-125℃、机筒温度一段90-95℃、二段105-110℃、三段120-125℃，挤出的条状物经冷却定型后送入粉碎机中，制成粒径2-4mm的颗粒。
说明书
一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及生物滤池填料技术领域，具体涉及一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料及其制备方法。
背景技术：
曝气生物滤池是一种污水处理技术，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢、生物过滤、生物膜和填料颗粒的物理吸附作用，集生物氧化过程和固液分离于一体，使得BOD、COD的去除，SS的过滤和硝化过程可以在同一个单元反应器中完成，并且如果在曝气生物滤池中增加厌氧区，还可以同时进行反硝化脱氮及除磷。填料作为曝气生物滤池的核心组成部分，对曝气生物滤池的功效有直接的影响。
禽畜养殖业是我国农业和农村经济的重要组成部分，但禽畜养殖业大力发展所带来的环境污染问题日益严重。目前，规模化养殖场每天排放的禽畜养殖废水量大，并且废水中含有大量污染物，如COD、氨氮、重金属、残留的兽药和大量的病原体等，如不经过处理直接排放，将会造成严重污染。针对上述情况，本公司开发出一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，经研究发现该填料能有效降低禽畜养殖废水中的污染物浓度，对禽畜养殖废水起到优异的初步处理效果。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用方便、对污染物处理效果好且成本低的禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料，由如下重量份数的原料制成：活化沸石粉20-25份、双酚A型聚碳酸酯5-10份、松香改性秸秆粉5-10份、芳烃改性萜烯树脂3-6份、氯化聚乙烯橡胶2-4份、微晶纤维素2-4份、交联聚维酮1-2份、纳米海泡石复合粉1-2份、聚二季戊四醇六丙烯酸酯0.5-1份、六羟甲基三聚氰胺六甲醚0.5-1份、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠0.3-0.5份、氧化锆0.02-0.05份;
所述活化沸石粉的制备方法为：向沸石粉中加入环氧大豆油和聚二甲基二烯丙基氯化铵，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温混合10min，再加入松节油和马来酰亚胺，混合均匀后以5℃/min的降温速度降温至5-10℃保温混合15min，然后将所得混合物加入沸水中，并回流保温混合10min，过滤，所得滤渣送入真空干燥机中，干燥所得固体经球磨机研磨，最后过200-270目筛，即得活化沸石粉。
所述沸石粉、环氧大豆油、聚二甲基二烯丙基氯化铵、松节油和马来酰亚胺的质量比为20-25:0.5-1:0.5-1:0.3-0.5:0.05-0.1。
沸石粉经过上述活化处理，显著增强其对污染物的吸附作用，且提高其与高分子聚合物的共混相容性。
所述松香改性秸秆粉由含水量低于5%的小麦秸秆干粉经氢化松香季戊四醇酯辅以助剂改性而成，其具体制备方法为：向小麦秸秆干粉中加入45-50℃温水，搅拌使其湿度达到65-70%，并用塑料薄膜密封保温静置30min，再加入氢化松香季戊四醇酯和氢化棕榈油，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后加入水解聚马来酸酐和聚四氟乙烯超细粉，继续保温混合10min，所得混合物转入0-5℃环境中密封静置2h，最后经超微粉碎机制成粉末，并经球磨机研磨，过200-270目筛，即得松香改性秸秆粉。
所述小麦秸秆干粉、氢化松香季戊四醇酯、氢化棕榈油、水解聚马来酸酐和聚四氟乙烯超细粉的质量比为15-20:0.5-1:0.3-0.5:0.3-0.5:0.1-0.2。
小麦秸秆干粉经过上述改性处理后，制得的松香改性秸秆粉对污染物具有优异的絮凝吸附作用，从而将污染物截留在填料表面形成的生物膜上。
所述纳米海泡石复合粉由如下重量份数的原料制成：海泡石纤维5-10份、石棉粉2-3份、聚氧化乙烯2-3份、烯丙基缩水甘油醚1-2份、阳离子聚丙烯酰胺1-2份、C5加氢石油树脂0.5-1份、硅酸盐水泥0.3-0.5份、葡萄糖酸钠0.1-0.3份，其制备方法为：向海泡石纤维中加入聚氧化乙烯、烯丙基缩水甘油醚和C5加氢石油树脂，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，再加入阳离子聚丙烯酰胺和葡萄糖酸钠，混合均匀后继续微波处理5min，然后趁热加入石棉粉和硅酸盐水泥，所得混合物送入纳米研磨机中，经研磨制得纳米海泡石复合粉。
上述所制纳米海泡石复合粉能有效降低所处理废水的色度，起到澄清废水的作用。
一种禽畜养殖废水处理用曝气生物滤池填料的制备方法，包括如下步骤：
(1)向活化沸石粉中加入芳烃改性萜烯树脂和纳米海泡石复合粉，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，并于0-5℃下静置30min，再次以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I;
(2)向双酚A型聚碳酸酯中加入氯化聚乙烯橡胶和聚二季戊四醇六丙烯酸酯，以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入六羟甲基三聚氰胺六甲醚、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠和氧化锆，继续在125-130℃下保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料II;
(3)向物料I中加入物料II、松香改性秸秆粉、微晶纤维素和交联聚维酮，充分混合，所得混合物加入挤出机中，设置机头温度120-125℃、机筒温度一段90-95℃、二段105-110℃、三段120-125℃，挤出的条状物经冷却定型后送入粉碎机中，制成粒径2-4mm的颗粒。
本发明的有益效果是：本发明以活化沸石粉为主要原料，协以多种辅料及助剂制得曝气生物滤池填料，该填料适用于禽畜养殖废水的处理，利用其制成的曝气生物滤池能有效去除禽畜养殖废水中的污染物，包括COD、氨氮、重金属、残留兽药和病原体，并减轻异臭味，降低色度，对禽畜养殖废水实现优异的初步处理效果，从而减少废水的处理工序和成本投入。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)向20份活化沸石粉中加入3份芳烃改性萜烯树脂和1份纳米海泡石复合粉，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，并于0-5℃下静置30min，再次以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I;
(2)向5份双酚A型聚碳酸酯中加入2份氯化聚乙烯橡胶和0.5份聚二季戊四醇六丙烯酸酯，以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚、0.3份月桂醇磺基琥珀酸酯二钠和0.05份氧化锆，继续在125-130℃下保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料II;
(3)向物料I中加入物料II、8份松香改性秸秆粉、3份微晶纤维素和1份交联聚维酮，充分混合，所得混合物加入挤出机中，设置机头温度120-125℃、机筒温度一段90-95℃、二段105-110℃、三段120-125℃，挤出的条状物经冷却定型后送入粉碎机中，制成粒径2-4mm的颗粒。
活化沸石粉的制备：向20份沸石粉中加入0.5份环氧大豆油和0.5份聚二甲基二烯丙基氯化铵，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温混合10min，再加入0.3份松节油和0.05份马来酰亚胺，混合均匀后以5℃/min的降温速度降温至5-10℃保温混合15min，然后将所得混合物加入沸水中，并回流保温混合10min，过滤，所得滤渣送入真空干燥机中，干燥所得固体经球磨机研磨，最后过270目筛，即得活化沸石粉。
松香改性秸秆粉的制备：向含水量低于5%的20份小麦秸秆干粉中加入45-50℃温水，搅拌使其湿度达到65-70%，并用塑料薄膜密封保温静置30min，再加入0.5份氢化松香季戊四醇酯和0.3份氢化棕榈油，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后加入0.3份水解聚马来酸酐和0.1聚四氟乙烯超细粉，继续保温混合10min，所得混合物转入0-5℃环境中密封静置2h，最后经超微粉碎机制成粉末，并经球磨机研磨，过270目筛，即得松香改性秸秆粉。
纳米海泡石复合粉的制备：向10份海泡石纤维中加入2份聚氧化乙烯、1份烯丙基缩水甘油醚和0.5份C5加氢石油树脂，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，再加入1份阳离子聚丙烯酰胺和0.2份葡萄糖酸钠，混合均匀后继续微波处理5min，然后趁热加入2份石棉粉和0.3份硅酸盐水泥，所得混合物送入纳米研磨机中，经研磨制得纳米海泡石复合粉。
实施例2
(1)向25份活化沸石粉中加入3份芳烃改性萜烯树脂和1份纳米海泡石复合粉，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，并于0-5℃下静置30min，再次以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I;
(2)向5份双酚A型聚碳酸酯中加入2份氯化聚乙烯橡胶和1份聚二季戊四醇六丙烯酸酯，以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚、0.5份月桂醇磺基琥珀酸酯二钠和0.05份氧化锆，继续在125-130℃下保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料II;
(3)向物料I中加入物料II、10份松香改性秸秆粉、2份微晶纤维素和1份交联聚维酮，充分混合，所得混合物加入挤出机中，设置机头温度120-125℃、机筒温度一段90-95℃、二段105-110℃、三段120-125℃，挤出的条状物经冷却定型后送入粉碎机中，制成粒径2-4mm的颗粒。
活化沸石粉的制备：向25份沸石粉中加入0.5份环氧大豆油和0.5份聚二甲基二烯丙基氯化铵，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温混合10min，再加入0.3份松节油和0.1份马来酰亚胺，混合均匀后以5℃/min的降温速度降温至5-10℃保温混合15min，然后将所得混合物加入沸水中，并回流保温混合10min，过滤，所得滤渣送入真空干燥机中，干燥所得固体经球磨机研磨，最后过270目筛，即得活化沸石粉。
松香改性秸秆粉的制备：向含水量低于5%的20份小麦秸秆干粉中加入45-50℃温水，搅拌使其湿度达到65-70%，并用塑料薄膜密封保温静置30min，再加入0.5份氢化松香季戊四醇酯和0.5份氢化棕榈油，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后加入0.3份水解聚马来酸酐和0.2份聚四氟乙烯超细粉，继续保温混合10min，所得混合物转入0-5℃环境中密封静置2h，最后经超微粉碎机制成粉末，并经球磨机研磨，过270目筛，即得松香改性秸秆粉。
纳米海泡石复合粉的制备：向10份海泡石纤维中加入3份聚氧化乙烯、1份烯丙基缩水甘油醚和0.5份C5加氢石油树脂，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，再加入1份阳离子聚丙烯酰胺和0.3份葡萄糖酸钠，混合均匀后继续微波处理5min，然后趁热加入2份石棉粉和0.5份硅酸盐水泥，所得混合物送入纳米研磨机中，经研磨制得纳米海泡石复合粉。
对照例1
(1)向20份沸石粉中加入3份芳烃改性萜烯树脂和1份纳米海泡石复合粉，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，并于0-5℃下静置30min，再次以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I;
(2)向5份双酚A型聚碳酸酯中加入2份氯化聚乙烯橡胶和0.5份聚二季戊四醇六丙烯酸酯，以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚、0.3份月桂醇磺基琥珀酸酯二钠和0.05份氧化锆，继续在125-130℃下保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料II;
(3)向物料I中加入物料II、8份松香改性秸秆粉、3份微晶纤维素和1份交联聚维酮，充分混合，所得混合物加入挤出机中，设置机头温度120-125℃、机筒温度一段90-95℃、二段105-110℃、三段120-125℃，挤出的条状物经冷却定型后送入粉碎机中，制成粒径2-4mm的颗粒。
松香改性秸秆粉的制备：向含水量低于5%的20份小麦秸秆干粉中加入45-50℃温水，搅拌使其湿度达到65-70%，并用塑料薄膜密封保温静置30min，再加入0.5份氢化松香季戊四醇酯和0.3份氢化棕榈油，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后加入0.3份水解聚马来酸酐和0.1聚四氟乙烯超细粉，继续保温混合10min，所得混合物转入0-5℃环境中密封静置2h，最后经超微粉碎机制成粉末，并经球磨机研磨，过270目筛，即得松香改性秸秆粉。
纳米海泡石复合粉的制备：向10份海泡石纤维中加入2份聚氧化乙烯、1份烯丙基缩水甘油醚和0.5份C5加氢石油树脂，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，再加入1份阳离子聚丙烯酰胺和0.2份葡萄糖酸钠，混合均匀后继续微波处理5min，然后趁热加入2份石棉粉和0.3份硅酸盐水泥，所得混合物送入纳米研磨机中，经研磨制得纳米海泡石复合粉。
对照例2
(1)向25份活化沸石粉中加入3份芳烃改性萜烯树脂和1份纳米海泡石复合粉，以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，并于0-5℃下静置30min，再次以5℃/min的升温速度升温至120-125℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I;
(2)向5份双酚A型聚碳酸酯中加入2份氯化聚乙烯橡胶和1份聚二季戊四醇六丙烯酸酯，以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚、0.5份月桂醇磺基琥珀酸酯二钠和0.05份氧化锆，继续在125-130℃下保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料II;
(3)向物料I中加入物料II、10份含水量低于5%的小麦秸秆干粉、2份微晶纤维素和1份交联聚维酮，充分混合，所得混合物加入挤出机中，设置机头温度120-125℃、机筒温度一段90-95℃、二段105-110℃、三段120-125℃，挤出的条状物经冷却定型后送入粉碎机中，制成粒径2-4mm的颗粒。
活化沸石粉的制备：向25份沸石粉中加入0.5份环氧大豆油和0.5份聚二甲基二烯丙基氯化铵，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温混合10min，再加入0.3份松节油和0.1份马来酰亚胺，混合均匀后以5℃/min的降温速度降温至5-10℃保温混合15min，然后将所得混合物加入沸水中，并回流保温混合10min，过滤，所得滤渣送入真空干燥机中，干燥所得固体经球磨机研磨，最后过270目筛，即得活化沸石粉。
纳米海泡石复合粉的制备：向10份海泡石纤维中加入3份聚氧化乙烯、1份烯丙基缩水甘油醚和0.5份C5加氢石油树脂，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，再加入1份阳离子聚丙烯酰胺和0.3份葡萄糖酸钠，混合均匀后继续微波处理5min，然后趁热加入2份石棉粉和0.5份硅酸盐水泥，所得混合物送入纳米研磨机中，经研磨制得纳米海泡石复合粉。
实施例3
利用实施例1和实施例2所制填料，加入同批等量微生物污泥制成同样大小的曝气生物滤池，分别对同批等量禽畜养殖废水进行处理，48h后对处理效果进行测定，测定结果如表1所示。
表1禽畜养殖废水处理效果
项目实施例1实施例2对照例1对照例2COD值去除率/%99.599.489.889.9氨氮去除率/%99.399.490.589.9重金属去除率/%99.199.289.388.4残留兽药去除率/%98.899.186.587.9病原体杀灭率/%96.995.881.283.0异臭味基本无味基本无味基本无味基本无味色度基本澄清基本澄清基本澄清基本澄清
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。