申請日2015.05.15

　　公開(公告)日2015.09.16

　　IPC分類號C02F3/02; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明提出了一種用于廢水處理的改性的生物載體，所用原料及重量百分比分別是基礎(chǔ)料：高密度聚乙烯為90～95%;輔料：滑石粉為0.2～1%;改性功能料：礦渣粉為1～3%、三氧化二鐵為0.5～1.5%、焦炭為0.5～3%、陽離子聚丙烯酰胺或聚季銨鹽-10為1～3%。本發(fā)明所提供的用于廢水處理的改性的生物載體密度在0.93～1.05g/cm3;表面粗糙、比表面積大，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;混有帶正電的功能料，能增強(qiáng)與水中帶有負(fù)電荷微生物的親和性，縮短了掛膜周期;含有生物酶的增強(qiáng)性成分，能顯著提高污水中污染物的分解能力;載體的使用壽命30年以上，無需更換和維護(hù)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用于廢水處理的改性的生物載體，其特征在于：該用于廢水處理的改性的生物載 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%;改性功能料：礦渣粉為1～3%、三氧化二鐵為0.5～1.5%、焦炭為0.5～3%、陽 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改性的生物載體，其特征在于：該用于廢水處 理的改性的生物載體的密度為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改性的生物載體，其特征在于：該用于廢水處 理的改性的生物載體表面Zeta電位為+25～31mv。

　　說明書

　　一種用于廢水處理的改性的生物載體

　　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改性的生物載 體。

　　背景技術(shù)

　　生物膜移動床法因其具有運(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，公開號為CN1762851A、CN101066800A及公布號為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、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著生物載體掛膜所需時間長、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、掛膜所需時間短，同時能提高市政污水、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生物載體。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的用于廢水處理的改性的生物載體包括基礎(chǔ)料、改性功能料和輔料。其中基礎(chǔ)料 為高密度聚乙烯，重量百分比為90～95%;輔料為滑石粉，重量百分比為0.2～1%。

　　上述改性功能料是礦渣粉、三氧化二鐵、焦炭、陽離子聚丙烯酰胺或聚季銨鹽-10的混 合料，各改性功能料的重量百分比分別是礦渣粉為1～3%、三氧化二鐵為0.5～1.5%、焦炭為 0.5～3%、陽離子聚丙烯酰胺或聚季銨鹽-10為1～3%。

　　本發(fā)明的用于廢水處理的改性的生物載體的制備方法為：

　�、侔凑丈鲜鲋亓堪俜直确Q取基礎(chǔ)料、輔料和改性功能料，將其進(jìn)行均勻混合。

　�、趯�擠出機(jī)升溫，機(jī)身溫度達(dá)到135℃，機(jī)頭溫度達(dá)到130℃。

　�、蹖⒒旌虾蟮幕�礎(chǔ)料、輔料和改性功能料送入擠出機(jī)筒內(nèi)，隨著擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)動原料 被強(qiáng)制推向機(jī)頭方向。

　�、軓臋C(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改性的生物載體的密度為0.93～1.05g/cm3，優(yōu)選的密度為 0.97g/cm3;

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體投加到市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中，掛 膜所需時間為4～7天。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體進(jìn)行固體表面Zeta電位測試實(shí)驗(yàn)，電解液 呈中性時，該用于廢水處理的改性的生物載體表面Zeta電位為+25～31mv。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的改性的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，BOD去除率為93～95%、COD去除率 為90～93%、氨氮去除率為99%以上、總氮去除率為80～83%、總磷去除率為80～85%;該用 于廢水處理的改性的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。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的改性的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 60～75%，氨氮的去除率為98%以上。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的改性的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96%以上。

　　本發(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體投入敞口反應(yīng)器內(nèi)，打開曝氣泵，對容器 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，混合均勻后開始計時;分別在0min、15min、30min、60min、75min、90min、105min、 120min取樣測定氨氮濃度。根據(jù)測定結(jié)果繪制氨氮消耗量與時間變化曲線，曲線斜率絕對值 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0.5～1.0gNH3-N/m2·d。

　　本發(fā)明的效果在于：

　�、俦景l(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體帶有不同程度的正電荷。由于微生物帶 有負(fù)電荷，使得本發(fā)明所述的生物載體具有良好的生物親和性，縮短了掛膜周期，增 加了生物載體表面微生物量。

　�、诒景l(fā)明所述的用于廢水處理的改性的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改性的生物載體表面粗糙、比表面積大、抗沖擊性強(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。

　�、鼙景l(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體的密度在0.93～1.05g/cm3，掛膜后生 物載體在水中輕微的攪動就可以均勻流化，大大降低了能耗。

　�、荼景l(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體在高容積負(fù)荷下，具有高效的除磷脫氮 功能。

　�、薨l(fā)明所述的用于廢水處理的改性的生物載體含有抗紫外線成分，使用壽命30年以上， 無需更換、無需維護(hù)。

　　具體實(shí)施方式

　　實(shí)施例子1

　　取細(xì)度在100目以上的陽離子聚丙烯酰胺2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2.2kg、礦渣粉 2.2kg、滑石粉0.8kg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 改性的生物載體，其密度為0.98g/cm3。

　　對本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體進(jìn)行固體表面Zeta電位測試實(shí)驗(yàn)， 測試結(jié)果表明：電解液呈中性時，該用于廢水處理的改性的生物載體表面Zeta電位為+25mv。

　　實(shí)施例子2

　　取細(xì)度在100目以上的聚季銨鹽-10為2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2.2kg、礦渣粉2.2kg、 滑石粉0.8kg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改性的生 物載體，其密度為0.97g/cm3。

　　對本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體進(jìn)行固體表面Zeta電位測試實(shí)驗(yàn)， 測試結(jié)果表明：電解液呈中性時，該用于廢水處理的改性的生物載體表面Zeta電位為+30mv。

　　實(shí)施例子3

　　取細(xì)度在100目以上的陽離子聚丙烯酰胺2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2.2kg、礦渣粉 2.2kg、滑石粉0.8kg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 改性的生物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的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 需時間為45天，本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體掛膜所需時間為6天。掛 膜所需時間縮短了39天，說明本發(fā)明所制得的改性的生物載體具有很好的掛膜性能。

　　實(shí)施例子4

　　取細(xì)度在100目以上的聚季銨鹽-10為2kg、三氧化二鐵0.8kg、焦炭2.2kg、礦渣粉2.2kg、 滑石粉0.8kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的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 需時間為45天，本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體掛膜所需時間為7天。掛 膜所需時間縮短了38天，說明本發(fā)明所制得的改性的生物載體具有很好的掛膜性能。

　　實(shí)施例子5

　　取細(xì)度在100目以上的陽離子聚丙烯酰胺2kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1.5kg、礦渣粉1kg、 滑石粉0.5kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體投入市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中 進(jìn)行生物膜厚度的測定，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。用不低于100倍直 接顯微鏡法測得該用于廢水處理的改性的生物載體外表面生物膜的厚度為35μm、內(nèi)表面膜 的厚度為370μm。COD去除率為92%，BOD去除率為95%，氨氮去除率為99%，總氮去除率為 83%，總磷去除率為82%。

　　實(shí)施例子6

　　取細(xì)度在100目以上的聚季銨鹽-10為2kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1.5kg、礦渣粉1kg、 滑石粉0.5kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體投入市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中 進(jìn)行生物膜厚度的測定，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。用不低于100倍直 接顯微鏡法測得該用于廢水處理的改性的生物載體外表面生物膜的厚度為32μm、內(nèi)表面膜 的厚度為390μm。COD去除率為93%，BOD去除率為93%，氨氮去除率為99%，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目以上的聚季銨鹽-10為1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、礦渣粉0.8kg、 滑石粉0.2kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體投入市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中 進(jìn)行生物膜厚度的測定，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。用不低于100倍直 接顯微鏡法測得該用于廢水處理的改性的生物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92%，BOD去除率為93%，氨氮去除率為99%，總氮去除率為 81%，總磷去除率為81%。

　　實(shí)施例子8

　　取細(xì)度在100目以上的陽離子聚丙烯酰胺1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、礦渣粉0.8kg、 滑石粉0.2kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的生物載體投入市政污水好氧生物處理系統(tǒng)中 進(jìn)行生物膜厚度的測定，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。用不低于100倍直 接顯微鏡法測得該用于廢水處理的改性的生物載體外表面生物膜的厚度為18μm、內(nèi)表面膜 的厚度為220μm。COD去除率為90%，BOD去除率為94%，氨氮去除率為99%，總氮去除率為 82%，總磷去除率為82%。

　　實(shí)施例子9

　　取細(xì)度在100目以上的陽離子聚丙烯酰胺1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、礦渣粉0.8kg、 滑石粉0.2kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的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，COD的去除率 為98%，苯酚的去除率為99%。

　　實(shí)施例子10

　　取細(xì)度在100目以上的聚季銨鹽-10為1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、礦渣粉0.8kg、 滑石粉0.2kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例所制備的用于廢水處理的改性的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71%，氨氮的去除率為98%。

　　實(shí)施例子11

　　取細(xì)度在100目以上的陽離子聚丙烯酰胺1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、礦渣粉0.8kg、 滑石粉0.2kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例制備的用于廢水處理的改性的生物載體投入敞口反應(yīng)器內(nèi)，打開曝氣泵，對 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，混合均勻后開始計時;分別在0min、15min、30min、60min、75min、90min、105min、 120min取樣測定氨氮濃度。根據(jù)測定結(jié)果繪制氨氮消耗量與時間變化曲線，曲線斜率絕對值 與生物載體表面積的比值即為生物載體的硝化速率，測得硝化速率為0.8gNH3-N/m2·d。

　　實(shí)施例子12

　　取細(xì)度在100目以上的聚季銨鹽-10為1kg、三氧化二鐵1kg、焦炭1kg、礦渣粉0.8kg、 滑石粉0.2kg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改性的生 物載體。

　　將本實(shí)施例制備的用于廢水處理的改性的生物載體投入敞口反應(yīng)器內(nèi)，打開曝氣泵，對 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，混合均勻后開始計時;分別在0min、15min、30min、60min、75min、90min、105min、 120min取樣測定氨氮濃度。根據(jù)測定結(jié)果繪制氨氮消耗量與時間變化曲線，曲線斜率絕對值 與生物載體表面積的比值即為生物載體的硝化速率，測得硝化速率為0.83gNH3-N/m2·d。