技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種生活污水凈化用生物填料及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前我國水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出，已成為制約經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。生活污水是水體的主要污染源之一，生活污水主要是城市生活中使用的各種洗滌劑和污水、垃圾、糞便等，多為無毒的無機鹽類，生活污水中含氮、磷、硫多，致病細(xì)菌多。城市每人每日排出的生活污水量為150-400L，其量與生活水平有密切關(guān)系。生活污水中含有大量有機物，如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質(zhì)等；也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵；無機鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等?？偟奶攸c是含氮、含硫和含磷高，在厭氧細(xì)菌作用下，易生惡臭物質(zhì)。
曝氣生物濾池作為一種新型污水處理技術(shù)：在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀填料，填料表面生長著生物膜，濾池內(nèi)部曝氣，污水流經(jīng)時，利用填料上高濃度生物膜量的強氧化降解能力對污水進(jìn)行快速凈化，同時，因污水流經(jīng)時，填料呈壓實狀態(tài)，利用填料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出，運行一定時間后，需對濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜。該技術(shù)重要的一環(huán)就是粒狀填料，填料的性能關(guān)系著整個系統(tǒng)的除污能力和效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種可反復(fù)使用、菌群生存率高、掛膜效果好的生活污水凈化用生物填料及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種生活污水凈化用生物填料，由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉35-48份、氧化鋁粉25-40份、電熔石英18-32份、鋰電氣石微粉4-5份和改性二氧化鈦0.5-1份；所述改性二氧化鈦由以下質(zhì)量份的原料制成：納米二氧化鈦50-60份、絹云母粉5-7份、氧化鎂粉2-3份、二茂鐵8-10份、玻璃纖維5-8份、苯丙乳液15-20份、去離子水30-35份，其制備方法，包括以下步驟：
(1)首先加入苯丙乳液、納米二氧化鈦、絹云母粉、氧化鎂粉、玻璃纖維、去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成懸浮液?/p>
(2)然后加入二茂鐵，在1800-2000r/min條件下混合攪拌10-20min，接著將其置于85-95℃溫度下烘干，粉碎，得到超細(xì)粉末即為改性二氧化鈦。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉42份、氧化鋁粉35份、電熔石英25份、鋰電氣石微粉4.5份和改性二氧化鈦0.5份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉45份、氧化鋁粉30份、電熔石英28份、鋰電氣石微粉4.2份和改性二氧化鈦0.8份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述改性二氧化鈦由以下質(zhì)量份的原料制成：納米二氧化鈦58份、絹云母粉6份、氧化鎂粉2.5份、二茂鐵9份、玻璃纖維7份、苯丙乳液16份、去離子水34份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述滑石細(xì)粉的主要化學(xué)組成及其質(zhì)量百分含量為：MgO12-20％，SiO225-38％。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述滑石細(xì)粉的粒徑為0.5-10μm；所述氧化鋁粉的粒徑為0.1-5μm；所述電熔石英的粒徑為2-10μm；所述鋰電氣石微粉的粒徑為0.1-5μm。
所述的生活污水凈化用生物填料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按比例稱取上述原料，混合，球磨得到混合料；
(2)按照混合料與聚丙烯球的體積比為1：0.8-1.2，將步驟(1)所得混合料與聚丙烯球置于造粒機中，接著加入其混合料質(zhì)量的6-8％的質(zhì)量百分比濃度為5％的聚乙烯醇水溶液，制成粒徑為1-5mm的顆粒；
(3)將步驟(2)所得顆粒置于95-105℃溫度下干燥3-5h，接著將干燥后的顆粒置于馬弗爐中，先以4-5℃/min的速度升溫至550℃，保溫2h，接著以4-5℃/min的速度升溫至950℃，然后繼續(xù)以2-3℃/min的速度升溫至1250℃，最后以1℃/min的速度升溫至最高溫1350-1450℃，保溫3-5h，隨爐冷卻至室溫，即得生物填料。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述聚丙烯球的粒徑為0.1-0.5mm。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(3)中，最高溫為1420℃，保溫時間為3.5h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明采用體密度大的礦物如滑石細(xì)粉、氧化鋁粉和電熔石英經(jīng)高溫體積膨脹合成體密度小的堇青石陶瓷，配合微米級的鋰電氣石微粉以及納米級的改性二氧化鈦等高溫體積收縮的原料，以聚丙烯球為造孔劑，通過調(diào)節(jié)聚丙烯球的加入量，所制備的生物填料體積密度小、熱膨脹系數(shù)低(從室溫到800℃的熱膨脹系數(shù)僅為0.75-0.88×10-6/℃)、氣孔率高(45-55％)、表面積大、固體中的活性中心豐富、菌群生存率高和掛膜效果好，同時由于燒結(jié)溫度高，燒成后的填料性能穩(wěn)定、強度大，在反沖洗過程中不破碎，而且可以經(jīng)過高溫煅燒以去除填料中無法沖洗干凈的殘留物，能夠反復(fù)使用，大大節(jié)省了填料生產(chǎn)成本，降低了原料消耗量。
微米級的鋰電氣石微粉具有永電性和活化性，其表面有許多永久性帶電體的小晶粒，具有正負(fù)電極，提高了水的pH值和電導(dǎo)率，使得水質(zhì)偏弱堿性；永電性產(chǎn)生大量負(fù)氧離子，負(fù)離子與水分子結(jié)合形成羥基離子水，使水形成小分子團(tuán)水，能獲得界面的活性作用，促使水中含氧量增加，這種條件下較適合菌群的繁殖，能提高菌群的存活率，同時，負(fù)離子還具有調(diào)節(jié)人體離子平衡作用、能使身心放松、活化細(xì)胞和提高自然治愈率等作用。
因此，本發(fā)明工藝簡單和原料來源廣泛，制備的生物填料具有菌群掛膜效應(yīng)好、菌群存活率高、脫色效果良好和強度高的特點。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例1
本發(fā)明實施例中，一種生活污水凈化用生物填料，由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉42份、氧化鋁粉35份、電熔石英25份、鋰電氣石微粉4.5份和改性二氧化鈦0.5份；所述改性二氧化鈦由以下質(zhì)量份的原料制成：納米二氧化鈦58份、絹云母粉6份、氧化鎂粉2.5份、二茂鐵9份、玻璃纖維7份、苯丙乳液16份、去離子水34份，其制備方法，包括以下步驟：
(1)首先加入苯丙乳液、納米二氧化鈦、絹云母粉、氧化鎂粉、玻璃纖維、去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成懸浮液?/p>
(2)然后加入二茂鐵，在1800r/min條件下混合攪拌20min，接著將其置于90℃溫度下烘干，粉碎，得到超細(xì)粉末即為改性二氧化鈦。
所述的生活污水凈化用生物填料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按比例稱取上述原料，混合，球磨得到混合料；
(2)按照混合料與聚丙烯球的體積比為1：1，將步驟(1)所得混合料與聚丙烯球置于造粒機中，接著加入其混合料質(zhì)量的7％的質(zhì)量百分比濃度為5％的聚乙烯醇水溶液，制成粒徑為1-5mm的顆粒；
(3)將步驟(2)所得顆粒置于100℃溫度下干燥4h，接著將干燥后的顆粒置于馬弗爐中，先以4℃/min的速度升溫至550℃，保溫2h，接著以4℃/min的速度升溫至950℃，然后繼續(xù)以2℃/min的速度升溫至1250℃，最后以1℃/min的速度升溫至最高溫1420℃，保溫3.5h，隨爐冷卻至室溫，即得生物填料。
實施例2
本發(fā)明實施例中，一種生活污水凈化用生物填料，由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉45份、氧化鋁粉30份、電熔石英28份、鋰電氣石微粉4.2份和改性二氧化鈦0.8份；所述改性二氧化鈦由以下質(zhì)量份的原料制成：納米二氧化鈦58份、絹云母粉6份、氧化鎂粉2.5份、二茂鐵9份、玻璃纖維7份、苯丙乳液16份、去離子水34份，其制備方法，包括以下步驟：
(1)首先加入苯丙乳液、納米二氧化鈦、絹云母粉、氧化鎂粉、玻璃纖維、去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成懸浮液?/p>
(2)然后加入二茂鐵，在2000r/min條件下混合攪拌10min，接著將其置于90℃溫度下烘干，粉碎，得到超細(xì)粉末即為改性二氧化鈦。
所述的生活污水凈化用生物填料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按比例稱取上述原料，混合，球磨得到混合料；
(2)按照混合料與聚丙烯球的體積比為1：1，將步驟(1)所得混合料與聚丙烯球置于造粒機中，接著加入其混合料質(zhì)量的7％的質(zhì)量百分比濃度為5％的聚乙烯醇水溶液，制成粒徑為1-5mm的顆粒；
(3)將步驟(2)所得顆粒置于102℃溫度下干燥4h，接著將干燥后的顆粒置于馬弗爐中，先以4℃/min的速度升溫至550℃，保溫2h，接著以4℃/min的速度升溫至950℃，然后繼續(xù)以2℃/min的速度升溫至1250℃，最后以1℃/min的速度升溫至最高溫1420℃，保溫4h，隨爐冷卻至室溫，即得生物填料。
實施例3
本發(fā)明實施例中，一種生活污水凈化用生物填料，由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉35份、氧化鋁粉25份、電熔石英18份、鋰電氣石微粉5份和改性二氧化鈦1份；所述改性二氧化鈦由以下質(zhì)量份的原料制成：納米二氧化鈦60份、絹云母粉5份、氧化鎂粉3份、二茂鐵8份、玻璃纖維8份、苯丙乳液15份、去離子水35份，其制備方法，包括以下步驟：
(1)首先加入苯丙乳液、納米二氧化鈦、絹云母粉、氧化鎂粉、玻璃纖維、去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成懸浮液?/p>
(2)然后加入二茂鐵，在2000r/min條件下混合攪拌10min，接著將其置于85℃溫度下烘干，粉碎，得到超細(xì)粉末即為改性二氧化鈦。
所述的生活污水凈化用生物填料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按比例稱取上述原料，混合，球磨得到混合料；
(2)按照混合料與聚丙烯球的體積比為1：1.2，將步驟(1)所得混合料與聚丙烯球置于造粒機中，接著加入其混合料質(zhì)量的8％的質(zhì)量百分比濃度為5％的聚乙烯醇水溶液，制成粒徑為1-5mm的顆粒；
(3)將步驟(2)所得顆粒置于105℃溫度下干燥5h，接著將干燥后的顆粒置于馬弗爐中，先以5℃/min的速度升溫至550℃，保溫2h，接著以5℃/min的速度升溫至950℃，然后繼續(xù)以3℃/min的速度升溫至1250℃，最后以1℃/min的速度升溫至最高溫1450℃，保溫3h，隨爐冷卻至室溫，即得生物填料。
實施例4
本發(fā)明實施例中，一種生活污水凈化用生物填料，由以下質(zhì)量份的原料制成：滑石細(xì)粉48份、氧化鋁粉40份、電熔石英32份、鋰電氣石微粉4份和改性二氧化鈦0.5份；所述改性二氧化鈦由以下質(zhì)量份的原料制成：納米二氧化鈦50份、絹云母粉7份、氧化鎂粉2份、二茂鐵10份、玻璃纖維5份、苯丙乳液20份、去離子水30份，其制備方法，包括以下步驟：
(1)首先加入苯丙乳液、納米二氧化鈦、絹云母粉、氧化鎂粉、玻璃纖維、去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成懸浮液?/p>
(2)然后加入二茂鐵，在2000r/min條件下混合攪拌20min，接著將其置于95℃溫度下烘干，粉碎，得到超細(xì)粉末即為改性二氧化鈦。
所述的生活污水凈化用生物填料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按比例稱取上述原料，混合，球磨得到混合料；
(2)按照混合料與聚丙烯球的體積比為1：0.8，將步驟(1)所得混合料與聚丙烯球置于造粒機中，接著加入其混合料質(zhì)量的6％的質(zhì)量百分比濃度為5％的聚乙烯醇水溶液，制成粒徑為1-5mm的顆粒；
(3)將步驟(2)所得顆粒置于105℃溫度下干燥3h，接著將干燥后的顆粒置于馬弗爐中，先以4℃/min的速度升溫至550℃，保溫2h，接著以4℃/min的速度升溫至950℃，然后繼續(xù)以2℃/min的速度升溫至1250℃，最后以1℃/min的速度升溫至最高溫1350，保溫5h，隨爐冷卻至室溫，即得生物填料。
本發(fā)明采用體密度大的礦物如滑石細(xì)粉、氧化鋁粉和電熔石英經(jīng)高溫體積膨脹合成體密度小的堇青石陶瓷，配合微米級的鋰電氣石微粉以及納米級的改性二氧化鈦等高溫體積收縮的原料，以聚丙烯球為造孔劑，通過調(diào)節(jié)聚丙烯球的加入量，所制備的生物填料體積密度小、熱膨脹系數(shù)低(從室溫到800℃的熱膨脹系數(shù)僅為0.75-0.88×10-6/℃)、氣孔率高(45-55％)、表面積大、固體中的活性中心豐富、菌群生存率高和掛膜效果好，同時由于燒結(jié)溫度高，燒成后的填料性能穩(wěn)定、強度大，在反沖洗過程中不破碎，而且可以經(jīng)過高溫煅燒以去除填料中無法沖洗干凈的殘留物，能夠反復(fù)使用，大大節(jié)省了填料生產(chǎn)成本，降低了原料消耗量。
微米級的鋰電氣石微粉具有永電性和活化性，其表面有許多永久性帶電體的小晶粒，具有正負(fù)電極，提高了水的pH值和電導(dǎo)率，使得水質(zhì)偏弱堿性；永電性產(chǎn)生大量負(fù)氧離子，負(fù)離子與水分子結(jié)合形成羥基離子水，使水形成小分子團(tuán)水，能獲得界面的活性作用，促使水中含氧量增加，這種條件下較適合菌群的繁殖，能提高菌群的存活率，同時，負(fù)離子還具有調(diào)節(jié)人體離子平衡作用、能使身心放松、活化細(xì)胞和提高自然治愈率等作用。
因此，本發(fā)明工藝簡單和原料來源廣泛，制備的生物填料具有菌群掛膜效應(yīng)好、菌群存活率高、脫色效果良好和強度高的特點。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。