專利名稱：改性微生物填料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料，特別是用于移動床生物膜法處理廢水的填料。
背景技術(shù)：
早在二十世紀九十年代初就有人將移動床生物膜反應(yīng)器用于城市污水處理。當時的填料(或載體)表面光滑、比表面積小、疏水，因此生物膜不易附著。于是人們對填料作了大量地研究工作，比較有成就的是韓國浦項工科大學(xué)，其＜污/廢水處理用低溫?zé)烧惩料滴⑸锕潭ɑd體制造方法＞(公開號10-1999-0073118
公開日1999年10月5日)專利的主要內(nèi)容是至少一種粘土性礦物質(zhì)占60～90重量比，有機或無機粘著劑占10～40重量比，以上述粘土性礦物質(zhì)和有機或無機粘著劑的總重量為基準，混合10％以下的氣孔調(diào)節(jié)劑制造漿體，將制造的漿體制成粒子或中空管形態(tài)，對成型體在500℃以下進行燒成。上述專利雖解決了填料表面光滑，比表面積小，疏水的問題，但也存在一定的不足之處。首先是原料為粘土性礦物質(zhì)，其來源有一定局限性；再是加工時需燒結(jié)，雖然溫度在500℃以下不是很高，但操作起來仍比較麻煩；另外上述專利側(cè)重于將載體制成多微細孔以利于微生物附著，事實上多微細孔更有利于進行離子交換，而生物膜載體上的細菌會逐步附著在填料表面，因此多微細孔僅在運行初期會起一定作用，當反應(yīng)器正常運行時，離子交換作用則被阻滯。再有材料本身無處促進微生物活性的物質(zhì)，使微生物以較低的活性在工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅表面粗糙、比表面積大，而且還可以附著高數(shù)量、高活性微生物，原料來源廣泛、制備工藝簡單的改性微生物填料及其制備方法。
一、原料本發(fā)明的原料主要包括有高密度聚乙烯、再生膠粉、輕質(zhì)碳酸鈣、馬來酸酐、過氧化二異丙苯及甲殼素。本發(fā)明的主要原料為高密度聚乙烯，其可以全部采用高密度聚乙烯，用量為66.2～91.7重量份。但為了降低填料的成本，可部分采用再生高密度聚乙烯，此時高密度聚乙烯的用量為50～70重量份，再生高密度聚乙烯的用量為20～40重量份。原料中還有增加填料表面粗糙度，增大比表面積的再生膠粉，其用量為5～15重量份。由于高密度聚乙烯的密度一般在0.92～0.96克/厘米3，為使填料的密度與水接近，則需加入輕質(zhì)碳酸鈣來調(diào)整密度，該輕質(zhì)碳酸鈣的用量為2～10重量份。原料中還有增加填料粘性、改善其親水性的馬來酸酐，其用量為1～6重量份。但是馬來酸酐不能單獨發(fā)揮上述作用，必須與高密度聚乙烯反應(yīng)生成高密度聚乙烯的衍生物才能起作用，而兩者反應(yīng)又需引發(fā)劑，即過氧化二異丙苯，其用量為0.1～0.8重量份。原料中還有提高生物活性的酶促進劑甲殼素，其用量為0.2～2重量份。如果需要改善產(chǎn)品的外觀色澤，原料中可包括有碳黑0～0.2重量份。
二、制備方法1.造粒(1)將馬來酸酐、過氧化二異丙苯用丙酮溶解，制成丙酮溶液。
(2)將上述丙酮溶液與其他原料均勻混合，之后讓丙酮自然揮發(fā)，物料成為固體。
(3)將上述固體物料投入螺桿擠出機中，熔融擠出造粒。
2.擠壓成型將上面造出的顆粒投入螺桿擠出機中，擠壓成型，并采用真空模具，真空度為30000～40000Pa，擠出的填料采用水冷定型，其冷卻水溫度為20～30℃。
使用時將填料投至移動床生物膜反應(yīng)器中，填充的比例隨著水質(zhì)的不同而改變。反應(yīng)器底部設(shè)有微孔曝氣裝置，在曝氣氣泡和水流的推動下，填料在水中翻轉(zhuǎn)，附著在載體上的生物膜與廢水和氧充分接觸，快速吸附并降解水中的有機物，從而使廢水得到深度凈化。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1.填料的親水性使微生物附著性強，脫落減少，減少了剩余污泥的產(chǎn)生量；使填料表面形成水化膜，提高了傳質(zhì)能力；增大了微生物的數(shù)量，提高了反應(yīng)效率。
2.酶促進劑提高了微生物的活性，使反應(yīng)效率提高。
3.微細顆粒增大了填料的粗糙度和比表面積，改進了微生物的附著能力。
4.填料的密度保證了它可以被曝氣、水力推動，進行翻滾移動。
5.原料來源廣泛，制備工藝簡單。
6.本發(fā)明的填料比一般改性塑料填料反應(yīng)效率提高了2～4倍，BOD5容積負荷可達5-10kg/(m3·d)。
具體實施例方式
例1取1千克馬來酸酐、0.1千克過氧化二異丙苯，用2.5千克丙酮將它們?nèi)芙庵瞥杀芤海糜诨旌蠙C中，再向混合機中加入91.7千克高密度聚乙烯、5千克再生膠粉、2千克輕質(zhì)碳酸鈣及0.2千克甲殼素均勻混合。取出后置于敞開的容器內(nèi)讓丙酮自然揮發(fā)，使之成為固體。將上述固體物料投入雙螺桿擠出機中，熔融擠出造粒。擠出機各段溫度為一區(qū)160～170℃、二區(qū)180～190℃、三區(qū)200～220℃、四區(qū)220～240℃、五區(qū)220～240℃、六區(qū)220～240℃、機頭190～200℃。將上面造出的顆粒投入45型單螺桿擠出機中，擠壓成型。擠出模具的供氣壓力小于10000Pa。各段溫度為機頭170-180℃、二區(qū)175～185℃、三區(qū)160～170℃、四區(qū)145～155℃。真空模具的真空度40kPa，擠出速度6米/分，擠出的填料采用水冷定性，冷卻水溫度為20-30℃，得到的填料為圓筒，其內(nèi)設(shè)軸向交叉加強筋、圓筒外壁上設(shè)軸向放射狀翅片，并且圓筒的直徑與高度相等。
例2取6千克馬來酸酐、0.8千克過氧化二異丙苯，用12千克丙酮將它們?nèi)芙庵瞥杀芤海糜诨旌蠙C中，再向混合機中加入66.2千克高密度聚乙烯、15千克再生膠粉、10千克輕質(zhì)碳酸鈣及2千克甲殼素均勻混合。取出后置于敞開的容器內(nèi)讓丙酮自然揮發(fā)，使之成為固體。將上述固體物料投入雙螺桿擠出機中，熔融擠出造粒。擠出機各段溫度為一區(qū)160～170℃、二區(qū)180～190℃、三區(qū)200～220℃、四區(qū)220～240℃、五區(qū)220～240℃、六區(qū)220～240℃、機頭190～200℃。將上面造出的顆粒投入45型單螺桿擠出機中，擠壓成型。擠出模具的供氣壓力小于10000Pa。各段溫度為機頭170-180℃，二區(qū)175～185℃、三區(qū)160～170℃、四區(qū)145～155℃。真空模具的真空度40kPa，擠出速度6米/分，擠出的填料采用水冷定性，冷卻水溫度為20-30℃，得到的填料為圓筒，其內(nèi)設(shè)軸向交叉加強筋、圓筒外壁上設(shè)軸向放射狀翅片，并且圓筒的直徑與高度相等。
例3取1千克馬來酸酐、0.1千克過氧化二異丙苯，用2千克丙酮將它們?nèi)芙庵瞥杀芤?，置于混合機中，再向混合機中加入50千克高密度聚乙烯、40千克再生高密度聚乙烯、15千克再生膠粉、2千克輕質(zhì)碳酸鈣、0.2千克甲殼素及碳黑0.05千克均勻混合。下面操作與例1相同。
例4取6千克馬來酸酐、0.8千克過氧化二異丙苯，用12千克丙酮將它們?nèi)芙庵瞥杀芤?，置于混合機中，再向混合機中加入70千克高密度聚乙烯、20千克再生高密度聚乙烯、5千克再生膠粉、10千克輕質(zhì)碳酸鈣、2千克甲殼素及碳黑0.2千克均勻混合。下面操作與例1相同。
權(quán)利要求
1.一種改性微生物填料，其特征在于它是由如下重量份數(shù)的原料組成的高密度聚乙烯66.2～91.7再生膠粉5～15輕質(zhì)碳酸鈣 2～10馬來酸酐1～6過氧化二異丙苯 0.1～0.8甲殼素 0.2～2炭黑0～0.2。
2.一種改性微生物填料，其特征在于它是由如下重量份數(shù)的原料組成的高密度聚乙烯50～70再生高密度聚乙烯20～40再生膠粉5～15輕質(zhì)碳酸鈣 2～10馬來酸酐1～6過氧化二異丙苯 0.1～0.8甲殼素 0.2～2炭黑0～0.2。
3.一種改性微生物填料的制備方法，其特征在于(1)將馬來酸酐、過氧化二異丙苯用丙酮溶解，(2)將上述丙酮溶液與其它原料均勻混合，之后讓丙酮自然揮發(fā)，(3)將上述固體物料投入螺桿擠出機中，熔融擠出造粒，(4)將上面造出的顆粒投入螺桿擠出機中，擠壓成型。
全文摘要
一種改性微生物填料，它是由如下重量份數(shù)的原料組成的高密度聚乙烯66.2～91.7、再生膠粉5～15、輕質(zhì)碳酸鈣2～10、馬來酸酐1～6、過氧化二異丙苯0.1～0.8、甲殼素0.2～2、炭黑0～0.2。上述微生物填料的制備方法，(1)將馬來酸酐、過氧化二異丙苯用丙酮溶解，(2)將上述丙酮溶液與其它原料均勻混合，之后讓丙酮自然揮發(fā)，(3)將上述固體物料投入螺桿擠出機中，熔融擠出造粒，(4)將上面造出的顆粒投入螺桿擠出機中，擠壓成型。本發(fā)明填料親水性強，酶促進劑提高了微生物的活性，填料的粗糙度和比表面積大。本發(fā)明的填料比一般改性塑料填料反應(yīng)效率提高了2～4倍。
文檔編號C02F3/10GK1762851SQ20051004712
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者張秀斌, 江志偉, 郭曉杰 申請人:江志偉