申请日2016.05.26
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F3/10; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种畜禽养殖废水处理用生物膜填料及其制备方法，该生物膜填料的密度为0.96～0.98g/cm3，是由以下重量份的组分制成的：高密度聚乙烯58～62份，蒙脱土10～18份，粉末活性炭10～18份，轻质碳酸钙11～20份，紫胶树脂3～5份，明胶1.5～3份，硫酸铈0.5～1份，富勒烯0.5～0.8份。本发明的生物膜填料适用于畜禽养殖废水处理，能够有效降低畜禽养殖废水中的化学需氧量(COD)浓度、氨氮(NH3‑N)浓度以及总磷(TP)浓度。
权利要求书
1.畜禽养殖废水处理用生物膜填料，其特征在于，其密度为0.96～0.98g/cm3，是由以下重量份的组分制成的：高密度聚乙烯58～62份，蒙脱土10～18份，粉末活性炭10～18份，轻质碳酸钙11～20份，紫胶树脂3～5份，明胶1.5～3份，硫酸铈0.5～1份，富勒烯0.5～0.8份。
2.根据权利要求1所述的生物膜填料，其特征在于，所述生物膜填料为中空管状，其内部设有轴向交叉的加强筋，外表面呈锯齿状。
3.根据权利要求1所述的生物膜填料，其特征在于，所述紫胶树脂粒径为10-80目。
4.根据权利要求2所述的生物膜填料，其特征在于，中空管的直径与高度相当。
5.权利要求1～3中任一项所述生物膜填料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将配方量的紫胶树脂溶于无水乙醇中，制成紫胶树脂的乙醇溶液;
(2)加入配方量的富勒烯，充分球磨;
(3)往球磨处理后的溶液中，加入配方量的高密度聚乙烯、蒙脱土、粉末活性炭、轻质碳酸钙、明胶和硫酸铈，750W微波处理3分钟，超声波振荡1小时;
(4)乙醇自然挥发，得到固体物料，将固体物料进行造粒、挤压成型，即得生物膜填料。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，挤压成型得到的生物膜填料为中空管状，其内部设有轴向交叉的加强筋，外表面呈锯齿状。
说明书
畜禽养殖废水处理用生物膜填料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种生物膜填料，具体涉及一种畜禽养殖废水处理用生物膜填料及其制备工艺。属于污水处理技术领域。
背景技术
畜禽养殖废水的化学需氧量(COD)浓度高达10000mg/L，氨氮(NH3-N)浓度500～1300mg/L，总磷(TP)浓度50～100mg/L，是一种富含N、P的有机废水，是城乡一种较严重的污染源，处理难度大、成本高。畜禽养殖废水的特点如下：排放量大，冲击负荷大;固液混杂，有机质浓度高，处理难度很大;N、P营养物含量特别高，碳氮比低。
目前广泛采用厌氧消化技术，但是经厌氧消化后，出水的污染物浓度，特别是N、P的浓度仍然较高，达不到排放标准，还需进行进一步处理，但是现有的处理方式碍于时间和设备成本等，制约了其推广和应用。
相对于现有的大部分污水处理方法，移动床生物膜反应器(MBBR工艺)具有明显优势，其是一种革新型生物膜反应器，能使微生物附着在载体上，漂浮的载体在反应器内随着混合液的回旋翻转作用而自由移动，从而达到处理污水的目的。MBBR工艺针对现代城市生活污水处理的新要求，结合悬浮生长工艺和附着生长工艺，同时又涉及到城市生活污水、工业污水的有机物及氮磷处理，越来越受到环保工作者的青睐。
MBBR工艺对低浓度有机物的生活污水和高浓度有机物的工业污水，都能取得良好的处理效果，能够很好地去除污水中的有机物，具有良好发展前景。生物膜填料，也被称为生物膜载体，是不同种类微生物附着生长的场所，也是其降解各类污染物的所在，是MBBR的核心。填料性能的好坏，极大地影响了微生物挂膜的难易程度、反应器中生物量的多少以及最终污水处理的效果。
随着国内外学者和研究人员对MBBR工艺的不断关注，MBBR新型填料和相关性能的研究也在不断地进行当中。近年来，各种新型填料和改性填料层出不穷，极大地推动了MBBR工艺的发展。生物膜填料大体可以分为有机填料和无机填料两类，前者生物相容性较差，后者比表面积、压缩强度等方面比较差，现有填料不能同时实现生物相容性好、比表面积大和压缩强度大。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种畜禽养殖废水处理用生物膜填料。
本发明还提供了该生物膜填料的制备工艺。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
畜禽养殖废水处理用生物膜填料，其密度为0.96～0.98g/cm3，是由以下重量份的组分制成的：高密度聚乙烯58～62份，蒙脱土10～18份，粉末活性炭10～18份，轻质碳酸钙11～20份，紫胶树脂3～5份，明胶1.5～3份，硫酸铈0.5～1份，富勒烯0.5～0.8份。
优选的，所述生物膜填料为中空管状，其内部设有轴向交叉的加强筋，外表面呈锯齿状。
进一步优选的，所述紫胶树脂粒径为10-80目
进一步优选的，中空管的直径与高度相当。
上述生物膜填料的制备方法，包括步骤：
(1)将配方量的紫胶树脂溶于无水乙醇中，制成紫胶树脂的乙醇溶液;
(2)加入配方量的富勒烯，充分球磨;
(3)往球磨处理后的溶液中，加入配方量的高密度聚乙烯、蒙脱土、粉末活性炭、轻质碳酸钙、明胶和硫酸铈，750W微波处理3分钟，超声波振荡1小时;
(4)乙醇自然挥发，得到固体物料，将固体物料进行造粒、挤压成型，即得生物膜填料。
所述步骤(4)中，挤压成型得到的生物膜填料为中空管状，其内部设有轴向交叉的加强筋，外表面呈锯齿状。
本发明的有益效果：
本发明的生物膜填料，使用高密度聚乙烯、粉末活性炭、轻质碳酸钙和明胶，高密度聚乙烯具有较好的压缩强度，机械性能好，粉末活性炭、轻质碳酸钙和明胶具有较好的生物相容性和较大的比表面积，还加入了富勒烯和硫酸铈，并利用蒙脱石促进各组分混合均匀。其中，充分球磨后的富勒烯，颗粒非常细，有效表面积增大，其疏水表面更容易与细胞膜脂发生相互作用，从而促进微生物挂膜。充分球磨后的硫酸铈，其电性中和作用和网捕卷扫作用更加强大，加强了混凝效果，形成絮体速度快、絮体密实、含水率低、去浊率高、出水浊度低，此外，还可以提高微生物最大降解速度，对微生物酶有较强的激活作用，并可促进微生物分泌胞外多聚物，提高胞外多聚物的蛋白质/多糖比例，进一步刺激微生物生命活动，具有良好的生物活性。蒙脱土具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，以其作为载体，可以将各组分混合均匀。以上各组分通过协同作用和内部结构的改造，所得生物膜填料具有良好的生物相容性，以及较大的比表面积大和压缩强度，将其用于移动床生物膜反应器，进行畜禽养殖废水处理，能够有效降低畜禽养殖废水中的化学需氧量(COD)浓度、氨氮(NH3-N)浓度以及总磷(TP)浓度。
本发明所得填料的密度为0.96～0.98g/cm3，密度接近于水，挂膜后密度在1.0g/cm3左右，使其在反应器内易于与水流混合流动，较小的曝气或搅拌即可实现流化，具有良好的流化性能。
本发明的紫胶树脂是一种天然树脂，不溶于水但是溶于乙醇，亲水性和生物亲和性好，常用作粘合剂，可使得产品结构更稳定。
本发明的生物膜填料为中空管状，其内部设有轴向交叉的加强筋，外表面呈锯齿状，这样的设计使得填料的比表面积大，具有更优的性能。
本发明的制备方法中，采用了微波处理以及超声波振荡，这可能会引起各组分形成的混合物内部结构变化，产生更多细微孔隙，进而增大比表面积，更有利于微生物的附载生长。