申請(qǐng)日2015.05.15

　　公開(公告)日2015.09.09

　　IPC分類號(hào)C02F3/34; C02F3/10

　　摘要

　　本發(fā)明提出了一種用于廢水處理的復(fù)合型生物載體，所用基礎(chǔ)料為高密度聚乙烯，復(fù)合功能料為礦渣粉、三氧化二鐵、焦炭、淀粉、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺或聚季銨鹽-10，輔料為滑石粉。本發(fā)明所提供的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體密度在0.93～1.05g/cm3;表面粗糙、掛膜所需時(shí)間短、抗沖擊性強(qiáng)，在水中能防止生物載體外表面附著的微生物膜因載體間摩擦而脫落;該生物載體與污水的接觸角小，提高了載體的親水性，使微生物更容易附著在載體上;該生物載體含有生物酶的增強(qiáng)性成分，促進(jìn)生物酶的催化作用，生物活性高，新陳代謝快，能顯著提高水中污染物的分解能力;該生物載體含有抗紫外線成分，使用壽命30年以上，無(wú)需更換和維護(hù)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用于廢水處理的復(fù)合型生物載體，其特征在于：該用于廢水處理的復(fù)合型生物載 體是由如下重量百分比的組分組成，其中基礎(chǔ)料：高密度聚乙烯為90～95%;輔料：滑石粉 為0.2～1%;復(fù)合功能料：礦渣粉為1～3%、三氧化二鐵為0.5～1.5%、焦炭為0.5～3%、淀 粉為1～3%、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺或聚季銨鹽-10為1～3%。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體，其特征在于：該用于廢水處 理的復(fù)合型生物載體的密度為0.93～1.05g/cm3。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體，其特征在于：該用于廢水處 理的復(fù)合型生物載體抗沖擊強(qiáng)度為72～79KJ/m2。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體，其特征在于：該用于廢水處 理的復(fù)合型生物載體拉伸強(qiáng)度為27～31MPa。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體，其特征在于：該用于廢水處 理的復(fù)合型生物載體的接觸角為69～82°。

　　說(shuō)明書

　　一種用于廢水處理的復(fù)合型生物載體

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種用于廢水處理的生物載體，特別涉及一種用于廢水處理的復(fù)合型生物載 體。

　　背景技術(shù)

　　生物膜移動(dòng)床法因其具有運(yùn)行穩(wěn)定、抗高負(fù)荷沖擊、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在污水 處理工藝中。而生物膜移動(dòng)床法的核心技術(shù)是生物膜載體，生物膜載體的特性決定了移動(dòng)床 生物膜法處理工藝的效率。但是，目前生產(chǎn)的生物膜載體大多采用聚乙烯、聚丙烯等高分子 樹脂材料直接制成，因此，所生產(chǎn)的生物載體生物親和性差、載體外表面生物膜易脫落、氨 氮的去除率低。

　　高密度聚乙烯具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高剛性和韌性，機(jī) 械強(qiáng)度好。最近，公開號(hào)為CN1762851A、CN101066800A及公布號(hào)為CN102887591A的專利公 開了用高密度聚乙烯材料為基礎(chǔ)料，添加改性功能料制備生物載體。所制得的生物載體雖然 具有粗糙度和比表面積大、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著生物載體掛膜所需時(shí)間長(zhǎng)、載體 外表面不易掛膜等不足。

　　本發(fā)明的目的是提供一種具有表面生物親和性、抗沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度高、載體外表面 生物膜不易脫落、掛膜所需時(shí)間短、脫氫酶活性和生物量大，同時(shí)能提高市政污水、工業(yè)廢 水和水產(chǎn)養(yǎng)殖水中污染物去除率的表面改性的復(fù)合型生物載體。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體是由如下重量百分比的原料組成，其中基礎(chǔ) 料：高密度聚乙烯為90～95%;輔料：滑石粉為0.2～1%;復(fù)合功能料：礦渣粉為1～3%、 三氧化二鐵為0.5～1.5%、焦炭為0.5～3%、淀粉為1～3%、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺或聚季銨鹽- 10為1～3%;

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體的制備方法為：

　　1按照上述重量百分比稱取原料，將其進(jìn)行均勻混合。

　　2將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。

　　3將混合后的原料送入擠出機(jī)筒內(nèi)，隨著擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)原料被強(qiáng)制推向機(jī)頭方 向。

　　4從機(jī)頭模具口擠出具有一定形狀的產(chǎn)品，經(jīng)定徑、冷卻定塑、切割定型即可得到灰 黑色內(nèi)部為十字支撐架的圓柱體，最好柱面的橫截面積為齒形。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體的密度為0.93～1.05g/cm3，優(yōu)選的密度 為0.97g/cm3;抗沖擊強(qiáng)度為72～79KJ/m2，優(yōu)選的抗沖擊強(qiáng)度為75KJ/m2;拉伸強(qiáng)度為 27～31MPa，優(yōu)選的拉伸強(qiáng)度為30MPa;

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體的接觸角為69～82°。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，掛 膜所需時(shí)間為7～12天。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，其 中BOD容積負(fù)荷1.5kg/m3*d、COD容積負(fù)荷3kg/m3*d、氨氮容積負(fù)荷0.3kg/m3*d、總氮容積 負(fù)荷0.8kg/m3*d、總磷容積負(fù)荷0.12kg/m3*d的條件下，復(fù)合型生物載體外表面生物膜的厚 度為10～40μm，內(nèi)表面膜的厚度為200～400μm;BOD去除率為95～97%、COD去除率為 90～97%、氨氮去除率為99%以上、總氮去除率為80～85%、總磷去除率為83～87%。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投加到水產(chǎn)養(yǎng)殖水好氧生物處理系統(tǒng)中， 其中進(jìn)水COD容積負(fù)荷0.05kg/m3*d，氨氮容積負(fù)荷0.005kg/m3*d的條件下，COD的去除率 為70～80%，氨氮的去除率為98%以上。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投加到工業(yè)廢水好氧生物處理系統(tǒng)中，其 中進(jìn)水COD容積負(fù)荷2.5kg/m3*d，苯酚容積負(fù)荷1.0kg/m3*d的條件下，苯酚的去除率為 99%以上，COD的去除率為95%以上。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投入敞口反應(yīng)器內(nèi)，打開曝氣泵，對(duì)容器 進(jìn)行曝氣，溶解氧控制在2～5mg/L之間，水溫20℃，維持10min，均勻投加12g氯化銨固 體粉末，混合均勻后開始計(jì)時(shí);分別在0min、15min、30min、60min、75min、90min、 105min、120min取樣測(cè)定氨氮濃度。根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制氨氮消耗量與時(shí)間變化曲線，曲線 斜率絕對(duì)值與生物載體表面積的比值即為生物載體的硝化速率，硝化速率為0.45～ 0.85gNH3-N/m2·d。

　　本發(fā)明的效果在于：

　　1本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體含有復(fù)合功能料，降低了污水和載體 的接觸角，提高了載體的親水性，使微生物更容易附著在載體上。

　　2本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體含有生物酶的增強(qiáng)性成分，促進(jìn)生物 酶的催化作用，附著的生物活性高，新陳代謝快，能顯著提高水中污染物的分解能 力。

　　3本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體中混入礦渣粉，增大比表面積、吸附 性極強(qiáng)，在水中能防止載體外表面附著的微生物膜因載體間摩擦而脫落。

　　4本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體的密度在0.93～1.05g/cm3，掛膜后生 物載體在水中輕微的攪動(dòng)就可以均勻流化，大大降低了能耗。

　　5本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體掛膜所需時(shí)間短，提高了廢水處理效 率。

　　6本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體在高容積負(fù)荷下，具有高效的脫氮功 能。

　　7本發(fā)明所述的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體含有抗紫外線成分，使用壽命30年以 上，無(wú)需更換和維護(hù)。

　　具體實(shí)施方式

　　實(shí)施例子1

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2kg、淀粉 1kg、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺2kg混合，再加入高密度聚乙烯72kg，混合均勻后送入擠出桶內(nèi)， 將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用于廢 水處理的復(fù)合型生物載體。

　　對(duì)本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體同純高密度聚乙烯直接制得的生物 載體進(jìn)行密度、接觸角、抗沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如下：

　　實(shí)施例子2

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2kg、淀粉 1kg、聚季銨鹽-10為2kg混合，再加入高密度聚乙烯72kg，混合均勻后送入擠出桶內(nèi)，將 擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用于廢水 處理的復(fù)合型生物載體。

　　對(duì)本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體同純高密度聚乙烯直接制得的生物 載體進(jìn)行密度、接觸角、抗沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如下：

　　實(shí)施例子3

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2kg、淀粉 1kg、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺2kg混合，再加入高密度聚乙烯72kg，混合均勻后送入擠出桶內(nèi)， 將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用于廢 水處理的復(fù)合型生物載體。

　　對(duì)本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體進(jìn)行生物膜厚度和除磷脫氮功能測(cè) 定，投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，其中BOD容積負(fù)荷1.5kg/m3*d，COD容積負(fù)荷 3kg/m3*d，氨氮容積負(fù)荷0.3kg/m3*d，總氮容積負(fù)荷0.8kg/m3*d，總磷容積負(fù)荷 0.12kg/m3*d。在上述條件下，用不低于100倍直接顯微鏡法測(cè)得載體外表面生物膜的厚度 為37μm、內(nèi)表面膜的厚度為390μm;COD去除率為96%，BOD去除率為97%，氨氮去除率為 99.2%，總氮去除率為85%，總磷去除率為85%。

　　實(shí)施例子4

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2kg、淀粉 1kg、聚季銨鹽-10為2kg混合，再加入高密度聚乙烯72kg，混合均勻后送入擠出桶內(nèi)，將 擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用于廢水 處理的復(fù)合型生物載體。

　　對(duì)本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體進(jìn)行生物膜厚度和除磷脫氮功能測(cè) 定，投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，其中BOD容積負(fù)荷1.5kg/m3*d，COD容積負(fù)荷 3kg/m3*d，氨氮容積負(fù)荷0.3kg/m3*d，總氮容積負(fù)荷0.8kg/m3*d，總磷容積負(fù)荷 0.12kg/m3*d。在上述條件下，用不低于100倍直接顯微鏡法測(cè)得載體外表面生物膜的厚度 為40μm、內(nèi)表面膜的厚度為380μm;COD去除率為97%，BOD去除率為97%，氨氮去除率為 99.6%，總氮去除率為85%，總磷去除率為87%。

　　實(shí)施例子5

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.5kg、礦渣粉1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、淀粉 1kg、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺1.5kg混合，再加入高密度聚乙烯74kg，混合均勻后送入擠出桶 內(nèi)，將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用 于廢水處理的復(fù)合型生物載體。

　　對(duì)本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體進(jìn)行生物膜厚度和除磷脫氮功能測(cè) 定，投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，其中BOD容積負(fù)荷1.5kg/m3*d，COD容積負(fù)荷 3kg/m3*d，氨氮容積負(fù)荷0.3kg/m3*d，總氮容積負(fù)荷0.8kg/m3*d，總磷容積負(fù)荷 0.12kg/m3*d。在上述條件下，用不低于100倍直接顯微鏡法測(cè)得載體外表面生物膜的厚度 為18μm、內(nèi)表面膜的厚度為270μm;COD去除率為90%，BOD去除率為95%，氨氮去除率為 99%，總氮去除率為81%，總磷去除率為83%。

　　實(shí)施例子6

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.5kg、礦渣粉1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、淀粉 1kg、聚季銨鹽-10為1.5kg混合，再加入高密度聚乙烯74kg，混合均勻后送入擠出桶內(nèi)， 將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用于廢 水處理的復(fù)合型生物載體。

　　對(duì)本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體進(jìn)行生物膜厚度和除磷脫氮功能測(cè) 定，投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，其中BOD容積負(fù)荷1.5kg/m3*d，COD容積負(fù)荷 3kg/m3*d，氨氮容積負(fù)荷0.3kg/m3*d，總氮容積負(fù)荷0.8kg/m3*d，總磷容積負(fù)荷 0.12kg/m3*d。在上述條件下，用不低于100倍直接顯微鏡法測(cè)得載體外表面生物膜的厚度 為15μm、內(nèi)表面膜的厚度為230μm;COD去除率為90%，BOD去除率為95%，氨氮去除率為 99.2%，總氮去除率為82%，總磷去除率為83%。

　　實(shí)施例子7

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.5kg、礦渣粉1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、淀粉 1kg、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺1.5kg混合，再加入高密度聚乙烯74kg，混合均勻后送入擠出桶 內(nèi)，將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用 于廢水處理的復(fù)合型生物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體和純高密度聚乙烯直接制得的生物 載體分別投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，純高密度聚乙烯直接制得的生物載體掛膜所 需時(shí)間為45天，本實(shí)施例所制備的復(fù)合型生物載體掛膜所需時(shí)間為8天。掛膜所需時(shí)間縮 短了37天，說(shuō)明本發(fā)明所制得的復(fù)合型生物載體具有很好的掛膜性能。

　　實(shí)施例子8

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.5kg、礦渣粉1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、淀粉 1kg、聚季銨鹽-10為1.5kg混合，再加入高密度聚乙烯74kg，混合均勻后送入擠出桶內(nèi)， 將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用于廢 水處理的復(fù)合型生物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體和純高密度聚乙烯直接制得的生物 載體分別投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，純高密度聚乙烯直接制得的生物載體掛膜所 需時(shí)間為45天，本實(shí)施例所制備的復(fù)合型生物載體掛膜所需時(shí)間為10天。掛膜所需時(shí)間縮 短了35天，說(shuō)明本發(fā)明所制得的復(fù)合型生物載體具有很好的掛膜性能。

　　實(shí)施例子9

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉0.8kg、三氧化二鐵0.7kg、焦炭0.5kg、 淀粉0.8kg、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺1kg混合，再加入高密度聚乙烯76kg，混合均勻后送入擠出 桶內(nèi)，將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的 用于廢水處理的復(fù)合型生物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投加到工業(yè)廢水好氧生物處理系統(tǒng) 中，其中進(jìn)水COD容積負(fù)荷2.5kg/m3*d，苯酚容積負(fù)荷1.0kg/m3*d條件下，COD的去除率 為95%，苯酚的去除率為99%。

　　實(shí)施例子10

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉0.8kg、三氧化二鐵0.7kg、焦炭0.5kg、 淀粉0.8kg、聚季銨鹽-10為1kg混合，再加入高密度聚乙烯76kg，混合均勻后送入擠出桶 內(nèi)，將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用 于廢水處理的復(fù)合型生物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投加到水產(chǎn)養(yǎng)殖水好氧生物處理系 統(tǒng)中，其中進(jìn)水COD容積負(fù)荷0.05kg/m3*d，氨氮容積負(fù)荷0.005kg/m3*d時(shí)，COD的去除率 為77%，氨氮的去除率為98%。

　　實(shí)施例子11

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉0.8kg、三氧化二鐵0.7kg、焦炭0.5kg、 淀粉0.8kg、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺1kg混合，再加入高密度聚乙烯76kg，混合均勻后送入擠出 桶內(nèi)，將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的 用于廢水處理的復(fù)合型生物載體。

　　將本實(shí)施例制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投入敞口反應(yīng)器內(nèi)，打開曝氣泵，對(duì) 容器進(jìn)行曝氣，溶解氧控制在2～5mg/L之間，水溫20℃，維持10min，均勻投加12g氯化 銨固體粉末，混合均勻后開始計(jì)時(shí);分別在0min、15min、30min、60min、75min、90min、 105min、120min取樣測(cè)定氨氮濃度。根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制氨氮消耗量與時(shí)間變化曲線，曲線 斜率絕對(duì)值與生物載體表面積的比值即為生物載體的硝化速率，測(cè)得硝化速率為0.75gNH3- N/m2·d。

　　實(shí)施例子12

　　取細(xì)度在100目以上的滑石粉0.2kg、礦渣粉0.8kg、三氧化二鐵0.7kg、焦炭0.5kg、 淀粉0.8kg、聚季銨鹽-10為1kg混合，再加入高密度聚乙烯76kg，混合均勻后送入擠出桶 內(nèi)，將擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。即可制成本發(fā)明所述的用 于廢水處理的復(fù)合型生物載體。

　　將本實(shí)施例制備的用于廢水處理的復(fù)合型生物載體投入敞口反應(yīng)器內(nèi)，打開曝氣泵，對(duì) 容器進(jìn)行曝氣，溶解氧控制在2～5mg/L之間，水溫20℃，維持10min，均勻投加12g氯化 銨固體粉末，混合均勻后開始計(jì)時(shí);分別在0min、15min、30min、60min、75min、90min、 105min、120min取樣測(cè)定氨氮濃度。根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制氨氮消耗量與時(shí)間變化曲線，曲線 斜率絕對(duì)值與生物載體表面積的比值即為生物載體的硝化速率，測(cè)得硝化速率為0.62gNH3- N/m2·d。