專利名稱：聚丙烯濾料、制備方法及一種生物膜過(guò)濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種上浮式生物膜濾料及其制備方法，以及利用該濾料的生物膜過(guò)濾裝置，具體而言，本發(fā)明涉及利用膨脹聚丙烯制造的濾料(載體)適用于生物膜工藝，從而加強(qiáng)了該種濾料的性能；本發(fā)明還涉及提高污廢水凈化處理能力的生物膜過(guò)濾裝置，以及使用于該裝置的膨脹聚丙烯濾料。
背景技術(shù)：
由于使用濾料(載體)的生物膜工藝不僅能提高反應(yīng)池內(nèi)的微生物集聚度，從而提高處理效果，而且能夠發(fā)揮有機(jī)物抗負(fù)荷沖擊的良好性能，因此應(yīng)用于多種污水處理工藝。去除有機(jī)物及營(yíng)養(yǎng)鹽類的工藝構(gòu)成是容易實(shí)現(xiàn)的，因此現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)研究出多種生物膜方法。
現(xiàn)有技術(shù)的生物膜工藝，其中之一稱為BAF(Biological Aerated Filter)，為了使微生物附著在載體上形成生物膜，把上浮式濾料填充在反應(yīng)池后，同時(shí)進(jìn)行生物處理和物理過(guò)濾過(guò)程，可去除亞硝酸鹽氮及有機(jī)物(生化需氧量BOD，BiochemicalOxygen Demand；化學(xué)需氧量COD，Chemical Oxygen Demand；懸浮固形物SS，Suspended Solid)等污染物。BAF的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，占地面積少，水質(zhì)穩(wěn)定，負(fù)荷變動(dòng)范圍大。操作方式是把濾料填充層按不同目的進(jìn)行適當(dāng)分割，或者給濾料層提供空氣，形成好氧條件或形成缺氧條件，其構(gòu)成可省去有機(jī)物和含氮化合物的深度處理工藝。大量的微生物附著在濾料，不僅在較短的停留時(shí)間內(nèi)能得到最大的處理效果，而且在冬季及負(fù)荷變動(dòng)大時(shí)也能確保獲得穩(wěn)定的處理水質(zhì)。
應(yīng)用于上述生物膜工藝的濾料按形狀分有多種選擇，包括海綿型、纖毛狀、管型、球型等，；也可以選用不同的材料，有機(jī)材料包括聚乙醇、聚乙烯醇、聚砜等高分子樹(shù)脂材料，以及，無(wú)機(jī)材料包括粒狀活性炭、火山灰、陶瓷等。隨著濾料使用方式的不同，其工藝構(gòu)成和運(yùn)轉(zhuǎn)方式有所區(qū)別，但其基本性能主要取決于濾料表面所形成生物膜。同時(shí)，由于應(yīng)在濾料表面先形成生物膜的這個(gè)前提條件遠(yuǎn)比耐久性、經(jīng)濟(jì)性更為重要。因此，使用上有多少局限性。
適用于浮游式生物膜工藝濾料的材料，目前有以下幾種只使用膨脹聚丙烯樹(shù)脂(expanded polypropylene)；為提高載體性能，在PE(polyethylene聚乙烯)、PU(polyurethane聚氨基甲酸酯)上涂敷沸石，或在火山灰上涂敷陽(yáng)離子高分子；通過(guò)對(duì)膨脹樹(shù)脂表面進(jìn)行粗糙化的處理，使容易形成生物膜。上述產(chǎn)品存在缺陷，在持續(xù)使用時(shí)，其耐久性和性能逐漸削弱。
如上文所述的浮游式生物膜工藝，通常是采用膨脹樹(shù)脂方法，可以使用聚丙烯，也可以使用聚苯乙烯、聚乙醇等。如膨脹聚丙烯的制造工藝，專利申請(qǐng)對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了披露(該專利已注冊(cè)并公開(kāi)，專利號(hào)為------)。現(xiàn)有技術(shù)的膨脹聚丙烯產(chǎn)品，是通過(guò)如圖1所示工藝制備的。首先，將聚丙烯樹(shù)脂作為原料投入給原料工藝流程(S110)，與添加劑按一定比例混合后(S120)，在擠壓工藝流程(130)中，制成細(xì)線形狀擠壓物，再按適當(dāng)大小進(jìn)行截?cái)唷Ｈ缓?，將按適當(dāng)大小截?cái)喽傻膱A球，經(jīng)過(guò)二氧化碳加壓處理后，按所需要倍數(shù)在膨脹機(jī)里膨脹處理(S140)，從而生產(chǎn)出膨脹體產(chǎn)品(S150)。
但是，如上所述，采用現(xiàn)有技術(shù)的膨脹聚丙烯制造方法時(shí)，隨著膨脹樹(shù)脂產(chǎn)品以復(fù)合材料(聚丙乙烯樹(shù)脂及添加劑)的構(gòu)成，在原料的混合過(guò)程中，會(huì)造成材質(zhì)不均勻，且在膨脹過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形，從而提供變形的產(chǎn)品。上述問(wèn)題需要解決，同時(shí)，有關(guān)對(duì)高分子樹(shù)脂及無(wú)機(jī)材料混合后的膨脹產(chǎn)品的制造方法，也是有待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，特別地，本發(fā)明的目的在于，通過(guò)把高分子樹(shù)脂及無(wú)機(jī)材料混合工藝和膨脹工藝良好的相結(jié)合后制成濾料；使有機(jī)物吸附在生物膜濾料上；經(jīng)過(guò)持續(xù)的使用而不失效，以及，本發(fā)明還有一個(gè)目的，提供上述濾料的制備方法，并且利用本發(fā)明的濾料以更經(jīng)濟(jì)、有效地應(yīng)用于上浮式生物膜過(guò)濾裝置進(jìn)行污水處理。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的生物膜工藝用濾料的制備方法，是將聚丙烯樹(shù)脂和粉末活性炭按一定比例混合形成含活性炭母料(Master Batch)的階段，以及，該活性炭母料經(jīng)擠壓、膨脹制成膨脹聚丙烯濾料。
上述濾料的優(yōu)選重量比例是聚丙烯的重量為100份時(shí)，粉末活性炭為1至20份，粉末活性炭的理想顆粒度大小為10至300μm。
利用這種制造方法，濾料中含有粉末活性炭，使得對(duì)污水中的有機(jī)污染物的吸附能力加強(qiáng)，適合用作微生物附著生長(zhǎng)的多孔性和表面積增大的高效能的生物膜工藝用濾料。
進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種利用上述濾料制造凈化污水用的生物膜過(guò)濾裝置。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是表示以前所使用于生物膜過(guò)濾裝置的濾料-膨脹聚丙烯的制造方法流程圖。
圖2是表示依照本發(fā)明，作為生物膜過(guò)濾裝置用濾料的膨脹聚丙烯制造方法流程圖。
圖3是根據(jù)圖2制備的膨脹聚丙烯濾料的改良的生物膜過(guò)濾裝置簡(jiǎn)略示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
首先，根據(jù)本發(fā)明對(duì)上浮式生物膜工藝中做濾料使用的膨脹產(chǎn)品的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖2表示的是根據(jù)本發(fā)明的聚丙烯制造方法。首先進(jìn)行聚丙烯樹(shù)脂和粉末活性炭為原料投入原料工藝，進(jìn)行第一次混合，然后進(jìn)入活性炭母料復(fù)合材料制造工藝(S220)。決定濾料性能最核心的預(yù)處理工藝是復(fù)合材料制造工藝(活性炭母料工藝)(S220)。這時(shí)所混合的活性炭粒度為10～300μm大小的粉末活性炭，重量比為相對(duì)聚丙烯100份的重量，添加劑為1～20份重量的活性炭。聚丙烯和粉末活性炭按一定比例經(jīng)混合器混合后的樹(shù)脂(S230)，經(jīng)擠壓工藝(240)生產(chǎn)相對(duì)聚丙烯中混合1～20％的粉末活性炭圓球形態(tài)的母料。對(duì)這樣所得的活性炭母料，經(jīng)過(guò)膨脹工藝(S250)處理，從而得到含有活性炭的膨脹聚丙烯濾料(260)。
根據(jù)通過(guò)上述制造工藝而得到的濾料，粉末活性炭包含在濾料里，使得對(duì)污水中的有機(jī)物污染的吸附能力得到提高，具有適合于微生物生長(zhǎng)的多孔性及表面積大的特點(diǎn)。利用本發(fā)明的方法，可以生產(chǎn)出為適用污廢水處理中做載體的物理性和及其他性能與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品區(qū)別的產(chǎn)品。本發(fā)明方法所制造的濾料具有的基本物理性能見(jiàn)表1。
表1

對(duì)所制造的濾料無(wú)機(jī)元素的分析結(jié)果見(jiàn)表2。


反應(yīng)池20是凈化廢水池，在反應(yīng)池20填充根據(jù)上文所述工藝而制造的含粉末活性炭的膨脹聚丙烯濾料，反應(yīng)池里的廢水通過(guò)生物膜工藝而得到凈化。如圖3所示，反應(yīng)池可分為4個(gè)區(qū)域，第1區(qū)域21～第4區(qū)域24。第1區(qū)域21和第2區(qū)域22之間，且第2區(qū)域22～第4區(qū)域24實(shí)際上無(wú)劃分，以鼓風(fēng)機(jī)50和所連接的好氧工藝用空氣流入管(80，91，93)而劃分。
第1區(qū)域21沒(méi)有填充濾料，而其他三個(gè)區(qū)域(22，23，24)填充了濾料。以及，在第1區(qū)域21設(shè)置了與鼓風(fēng)機(jī)50相連的反沖洗空氣流入管97。與鼓風(fēng)機(jī)50相連的各空氣流入管(80，91，93，97)設(shè)置有閥門(71，73)。
通過(guò)進(jìn)水池10而流入到反應(yīng)池20里的廢水，經(jīng)第1區(qū)域21流入到第2區(qū)域22，再經(jīng)濾料填充區(qū)域同時(shí)截留廢水中的懸浮固形物(SS，Suspended Solid)，這時(shí)，在濾料填充層堆積固型物污泥。被截留的固形物廢水經(jīng)第2區(qū)域22，第3區(qū)域23，第4區(qū)域24而凈化，經(jīng)凈化而變干凈的廢水流入處理水儲(chǔ)存池30。
這時(shí)經(jīng)第4區(qū)域24流出的一部分污水(大概一半左右)，按照運(yùn)轉(zhuǎn)條件和處理目的經(jīng)內(nèi)部返送泵63返送到第1區(qū)域21，經(jīng)第1區(qū)域21到第4區(qū)域24而再凈化。通常情況下，處理污水時(shí)，污水中NH3-N(氨基氮)轉(zhuǎn)換為NO3-N(硝酸性氮)的硝化工藝(好氧型工藝)，以及，NO3-N(硝酸性氮)轉(zhuǎn)化為N2(氮?dú)?的脫氮工藝(厭氧型工藝或缺氧型工藝)。鼓風(fēng)機(jī)50通過(guò)三個(gè)好氧工藝用空氣供給管(80，91，93)把空氣提供給各區(qū)域。這時(shí)，打開(kāi)好氧工藝用閥門71，關(guān)閉反沖洗空氣供進(jìn)給閥門73，同時(shí)給第2區(qū)域22，第3區(qū)域23，第4區(qū)域24的部分或全部區(qū)域供給空氣，從而進(jìn)行如前所述的硝酸化工程。而且硝酸化和脫氮反應(yīng)在一個(gè)裝置中進(jìn)行時(shí)，在第2區(qū)域22無(wú)空氣供給，同時(shí)，在第2區(qū)域22進(jìn)行對(duì)通過(guò)內(nèi)部返送泵返送的廢水的脫氮處理。隨著這樣的過(guò)程反復(fù)進(jìn)行而凈化廢水。
另一方面，當(dāng)濾料填充層里固形物堆積時(shí)，就進(jìn)行為去除該固形物的反沖洗工藝。在反沖洗處理中，首先關(guān)閉好氧工藝用閥門71，打開(kāi)反沖洗供給用閥門73，然后用鼓風(fēng)機(jī)50向?yàn)V料填充層下部鼓風(fēng)，使堆積在濾料填充層的固形物污泥剝落。然后以反沖洗供給泵65把處理水儲(chǔ)藏池30內(nèi)的水，以下向流式供給到反應(yīng)池20，使流入到第4區(qū)域24的水經(jīng)第3區(qū)域23，第2區(qū)域22，到第1區(qū)域21方向流入，同時(shí)第一區(qū)域內(nèi)21的含有污泥的反沖洗水流入反沖洗出水儲(chǔ)存池40。
結(jié)束反沖洗后再進(jìn)行如前所述的污水凈化工藝。
一方面，根據(jù)廢水中含有的污染物種類或數(shù)量，調(diào)整好氧性硝酸化工藝和厭氧性脫氮工藝的適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行時(shí)間。這時(shí)，把好氧工藝用空氣供給管(80，91，93)只設(shè)置在第四區(qū)域，或在各好氧工藝用空氣供給管分別設(shè)置閥門，使供給空氣區(qū)域與無(wú)供給空氣區(qū)域比的例可調(diào)整。
把如圖2所示工藝所制備的濾料應(yīng)用在如圖3所示的生物膜過(guò)濾裝置中，而制造了6m3/天的生物膜過(guò)濾裝置并運(yùn)行。把污水處理廠第二次沉淀池出水作為對(duì)象運(yùn)轉(zhuǎn)3個(gè)月的結(jié)果如下。作為污染物質(zhì)，其去除重點(diǎn)放在有機(jī)物(BOD)、懸浮固形物(懸浮固形物)、氨性氮(NH3-N)，以檢驗(yàn)污水的處理效率。流入的有機(jī)物濃度約為8.7～10.7mg/L(平均9.8mg/L)，懸浮固形物濃度為0.2～10.8mg/L(平均4.9mg/L)，NH3-N濃度為0.7～14.6mg/L(平均7.1mg/l)。處理水的有機(jī)物為2.8～6.4mg/l(平均4.1mg/l)，處理效率約為50％以上。處理水的懸浮固形物濃度為0.2～2.4mg/L(平均0.7mg/L)左右，顯示出較高的，達(dá)到63～98％處理效率，使得出水水質(zhì)不受原水水質(zhì)的影響。處理水的NH3-N濃度為0.3～5.2mg/L(平均1.2mg/L)，處理效率約為57～90％。
如上所述，本發(fā)明是通過(guò)利用含活性炭的膨脹聚丙烯做濾料而構(gòu)成生物膜過(guò)濾裝置，使該裝置去除污染物的性能得到提高。本發(fā)明的濾料具有耐久性、經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不能用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.生物膜工藝用濾料的制備方法，其特征在于包括以下步驟將聚丙烯樹(shù)脂和粉末活性炭按一定比例混合而制造含活性炭母料；以及將所述含活性炭母料經(jīng)擠壓制成膨脹聚丙烯濾料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述比例是對(duì)于所述聚丙烯重量100份，所述粉末活性炭重量為1～20份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉末活性炭粒度為10～300um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法所制備的生物膜工程用濾料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濾料作為生物膜工藝用濾料的污廢水凈化用生物膜過(guò)濾裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及污水處理生物膜方法中采用的濾料及該濾料的制備方法。本發(fā)明的濾料制備方法包括，把聚丙烯樹(shù)脂和粉末活性炭按一定比例混合，之后，形成含活性炭的母料，再將該母料經(jīng)過(guò)擠壓、膨脹制造出膨脹聚丙烯濾料。由于濾料中含有粉末活性炭，因此其具有較強(qiáng)的對(duì)污水中有機(jī)物質(zhì)的吸附能力，以及，還具有適合微生物生長(zhǎng)的多孔性，并使濾料具有增大的表面積等技術(shù)效果。把這種濾料應(yīng)用于生物膜過(guò)濾裝置，能夠制成具有提高污廢水處理性能的生物膜過(guò)濾裝置。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1657441SQ20041010316
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者金樟圭, 尹鏞埈, 李菊熙, 裴祥助, 玄鍾能, 李元明 申請(qǐng)人:富康技術(shù)股份有限公司