專(zhuān)利名稱：懸浮多孔生物載體及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水生物處理懸浮微生物載體，尤其是關(guān)于對(duì)橡膠粉 粘結(jié)型懸浮生物載體及制備方法的改進(jìn)。
技術(shù)背景污水生物處理中常采用各種懸浮載體作為微生物載體，橡膠粉粘結(jié)型 懸浮載體，因特有優(yōu)良特性，如強(qiáng)度高，耐磨性好，耐化學(xué)性強(qiáng)，比重適 宜，孔隙率高，而被重視。中國(guó)專(zhuān)利CN96120357. 9公開(kāi)的廢水處理顆粒狀載體，有100份重量輪 胎粉；30 — 50份重量EVA或它的衍生物粘接劑，5—10份重量活性碳或當(dāng) 量的無(wú)機(jī)物超細(xì)粉，在100—25(TC熔解的混合物中加入EVA，將活性碳粘 在混合物表面上，擠壓并切割混合物，再在混合物表面附著活性碳粉。中國(guó)專(zhuān)利CN00114276. 3公開(kāi)的水處理用活性填料，以高分子材料為基 材，以各種面粉、淀粉或任何可為微生物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)或它們的混 合物生物活性物質(zhì)作為活性填充劑，活性填充劑的填充量為0.5 60wt%， 外加調(diào)節(jié)密度材料。中國(guó)專(zhuān)利CN01136013.5公開(kāi)的用于廢水/污水生物處理顆粒狀載體， 由100份舊橡膠粉末，15-29份EVA或它的衍生物，5-15份粉末活性炭或 沸石、高嶺土無(wú)機(jī)物粉末，由EVA包裹在橡膠粉表面形成多孔道，活性炭或無(wú)機(jī)物粉末包在孔道中。中國(guó)專(zhuān)利CN03150250.4公開(kāi)的微生物載體，由橡膠粉，比重調(diào)節(jié)劑， 粘合劑，微生物干粉、動(dòng)植物粉末、糧食粉末、活性污泥干燥粉碎物等活 性填充劑四類(lèi)成分組成，制成顆粒狀、管狀或片塊狀體。上述采用橡膠粉+粘合劑為主要組成粘結(jié)成型的懸浮生物載體，雖然在 制備時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)配比及添加一些配重材料，制成懸浮型生物載體。但在實(shí) 際使用中，由于載體微孔是幵口的，其浮力隨著開(kāi)口微孔及表面附著生長(zhǎng) 微生物(掛膜)的增加，而使載體重量增加造成浮力下降，在使用一段時(shí) 間后會(huì)出現(xiàn)載體下沉，使得載體在水處理池中分布不均勻，失去原有懸浮 載體效果。中國(guó)專(zhuān)利CN96198802. 9公開(kāi)的廢水生物處理多孔生物載體，有(a )40—100wtX選自尼龍、熱塑性聚酯、乙烯一醋酸乙烯共聚物、乙烯一乙烯 醇共聚物、聚砜、聚烯烴、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、 聚亞苯基硫醚、纖維素酯塑料、聚乙烯縮丁醛、苯乙烯聚合物、硬質(zhì)熱塑性聚氨酯以及上述物質(zhì)的混合物；(b) 0 —60wtX纖維增強(qiáng)材料；(c) 0—60wt^吸附材料；及(d) Q—40wt^無(wú)機(jī)填料，其中生物載體中纖 維增強(qiáng)材料、吸附材料和無(wú)機(jī)填料三者總量為0—60wtX，并且生物載體 比重大于水，具有足夠大的孔徑以使微生物在孔內(nèi)定殖。該載體由于比重 大于水，顯然不適宜用作懸浮型載體；其次，該載體制造成本較高；雖然 采用發(fā)泡技術(shù)使聚合物產(chǎn)生泡孔，但所述泡孔為開(kāi)口孔，作用是用于定殖 微生物，而不是用于調(diào)節(jié)浮力。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種以橡膠粉為骨 架料，由樹(shù)脂粘結(jié)成型，且載體中有大量閉口泡孔，能保持長(zhǎng)期使用不下 沉、穩(wěn)定懸浮的懸浮多孔生物載體。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述生物載體的制備方法。本發(fā)明第一目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是通過(guò)調(diào)整配方以及在制作載體時(shí)加 入化學(xué)發(fā)泡劑，使載體在熱成型過(guò)程中，由發(fā)泡劑在載體內(nèi)形成眾多閉口 泡孔，從而確保載體有足夠的浮力，達(dá)到掛膜增重仍然保持懸浮，實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明目的。具體說(shuō)，本發(fā)明懸浮多孔生物載體，其特征在于基本組成為35 一70wt9&橡膠粉，25 — 55wt9&樹(shù)脂，0. 1 —5wty?；瘜W(xué)發(fā)泡劑，0-10wtW比重調(diào) 節(jié)材料，通過(guò)熱擠壓成型得到比重為0.90 1. lg/mm3、具有大量閉泡孔的 成型體。本發(fā)明中橡膠粉，作為生物載體骨架材料，成型后不僅耐磨性好，而且表面毛 糙，孔隙多，更適合微生物定殖。所述橡膠粉粒徑較好采用0.35-1. 65腿， 此粒徑范圍內(nèi)，不僅所得載體具有適宜的強(qiáng)度，而且經(jīng)濟(jì)性好，并且自然 孔隙度適中，微生物生長(zhǎng)好。為降低成本，本發(fā)明可以采用廢舊橡膠粉碎 加工的細(xì)粉。在本發(fā)明中橡膠粉用量更好為50%-65wt%。此外，本發(fā)明中， 橡膠粉優(yōu)先選用交聯(lián)橡膠，尤其是交聯(lián)橡膠廢品如廢舊輪胎細(xì)粉，交聯(lián)橡 膠廢料更有利于細(xì)粉保持顆粒形態(tài)及強(qiáng)度，對(duì)載體強(qiáng)度提高是有利的，并 有利于形成水處理載體所需的孔隙率及平均孔徑。樹(shù)脂，在本發(fā)明中既作為橡膠粉顆粒的粘結(jié)劑，并與橡膠粉一起組成
本發(fā)明載體基體，又有利于形成發(fā)泡體，樹(shù)脂加入量更好為30 — 40 wt%。 從加工角度及載體柔軟性角度，本發(fā)明優(yōu)選采用熱塑性樹(shù)脂，例如聚乙烯、 聚丙烯、聚氯乙烯樹(shù)脂中一種。前述樹(shù)脂相對(duì)于其他樹(shù)脂，加入橡膠粉中 成型加工性好，并且更有利于閉泡孔的形成，發(fā)泡率高。化學(xué)發(fā)泡劑，主要是在熱擠壓成型時(shí)起形成泡孔作用，它可以是現(xiàn)有 技術(shù)中樹(shù)脂常用化學(xué)發(fā)泡劑，例如N-亞硝化合物，如N,N' -二亞硝基五次 甲基四胺(DPT) 、 N,N' -二甲基-N，N' -二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺(NTA) 等；偶氮化合物，如偶氮二甲酰胺(ADC)、偶氮二異丁腈、偶氮二甲酸二 異丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酸鋇等；酰肼類(lèi)化 合物，如4， 4' -二磺酰肼二苯醚(0BSH)、對(duì)苯磺酰肼、3， 3' -二磺酰肼 二苯砜、4,4' -二苯二磺酰肼、1， 3-苯二磺酰肼、1，4-苯二磺酰肼等，在 本發(fā)明中更適宜用量為0. 1-3.0wt%。此外，根據(jù)工藝要求(如調(diào)節(jié)發(fā)泡溫 度、控制產(chǎn)氣量)，還可以象通常發(fā)泡那樣，加入少量助發(fā)泡劑，如尿素 類(lèi)，磷酸酯類(lèi)，有機(jī)酸類(lèi)，金屬鹽類(lèi)(如氧化鋅、氧化錳)，硬酯酸鈣等， 以及無(wú)機(jī)填料(例如滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣、氫氧化鎂)發(fā)泡成核劑，與發(fā) 泡劑共同組成發(fā)泡成份，更有利于生成大量微小閉氣泡，改善泡孔質(zhì)量， 以及提高強(qiáng)度。本發(fā)明中助發(fā)泡劑的適宜用量為0.05-lwt%，發(fā)泡成核劑的 適宜用量為0. 5-2wt%。比重調(diào)節(jié)材料，主要作用是調(diào)節(jié)載體比重，制造出適合各種污水的懸 浮型載體，可以采用公知的無(wú)機(jī)比重調(diào)節(jié)材料，如碳酸鈣、滑石粉、石英 砂、透閃石等。此外，調(diào)節(jié)所用橡膠粉，也可以不用比重調(diào)節(jié)材料，例如 當(dāng)橡膠粉用量較大及顆粒較細(xì)時(shí)，因重量增加，也可以不用比重調(diào)節(jié)材料。 根據(jù)處理廢水的通用性，本發(fā)明載體比重更好是0. 95 0. 98g/鵬3。本發(fā)明所述成型體，指具有固定形狀立體產(chǎn)品，根據(jù)水處理工藝需要， 本發(fā)明載體可以制成各種立體形狀，如規(guī)則或不規(guī)則顆粒狀，各種柱狀， 各種短管狀，片狀等等，它可以通過(guò)成型模實(shí)現(xiàn)。此外，為縮短微生物在載體上殖活時(shí)間，更有利于投放早期微生物的 快速生長(zhǎng)，縮短微生物定殖時(shí)間，本發(fā)明還可以加入(內(nèi)加、外加均可) l-10w淺微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，作為微生物定殖早期營(yíng)養(yǎng)源，有利于微生物早期 快速定殖生長(zhǎng)。它可以是如聚乳酸、瓊脂、動(dòng)植物粉體、接枝改性淀粉及 其衍生物、聚丙烯酸鈉及其衍生物、聚丙烯酸酰胺及其衍生物、纖維素、 木質(zhì)素、甲殼素、污泥干粉等。
本發(fā)明懸浮多孔生物載體制備，其特征是先將前述所述配料除化學(xué)發(fā) 泡劑、樹(shù)脂外混合攪拌，加入發(fā)泡劑混合攪拌，再加入樹(shù)脂混合攪拌，使 混料呈熔融態(tài)熱擠壓成型，測(cè)定比重，在大于熱擠壓成型溫度熱處理至所 需比重。本發(fā)明物料混合，其主要作用是使各加入物充分混合，可以采取冷混 料方式，也可以采取熱混料方式。為節(jié)約發(fā)泡加熱，本發(fā)明一種較好是采 取高速攪拌混合，可以有效利用高速攪拌摩擦產(chǎn)生熱量，減小了另行加熱。本發(fā)明所述熱擠壓成型，主要是適合化學(xué)發(fā)泡工藝，根據(jù)所需載體形 狀，可以采用擠出、注射、壓縮等發(fā)泡方式成型，本發(fā)明優(yōu)先采用擠出機(jī) 擠出成型，方法簡(jiǎn)單，更適合載體生產(chǎn)，效率高。如果加入助發(fā)泡劑和/或成核劑，則它們宜與橡膠粉等一起首先被混 合，有利于在物料中充分混合均勻，可以獲得均勻的微泡孔。本發(fā)明方法中，擠出后的大于熱擠壓成型溫度熱處理，作用是使己經(jīng) 發(fā)泡得到的閉氣泡，在高溫作用下使其部分塌陷形成開(kāi)孔，以調(diào)節(jié)所得載體比重。本發(fā)明熱處理溫度，較好控制在120-17(TC。閉氣泡與塌陷開(kāi)孔的 比例，可以通過(guò)熱處理溫度和/或時(shí)間予以控制。熱處理后，較好是立即快 速冷卻，如放入水中冷卻，有利于保持塌陷開(kāi)孔穩(wěn)定，也可避免自然緩慢 冷卻造成載體相互粘連，省去后續(xù)分離剝開(kāi)工序，提高生產(chǎn)效率。此外，為增強(qiáng)物料在加工中的流動(dòng)性，提高生產(chǎn)效率及更有利于加工 生產(chǎn)，本發(fā)明制備中還可以加入(內(nèi)加、外加均可)少量例如1-10wt^。的加 工改性劑，例如硬酯酸及硬酯酸鹽、各種低分子量聚乙烯、N，N'-乙撐雙 硬脂酰胺、石蠟等。本發(fā)明橡膠粉粘結(jié)型懸浮多孔生物載體，由于選擇合適的比例及在物 料中加入化學(xué)發(fā)泡劑，通過(guò)載體熱擠壓成型，使發(fā)泡劑發(fā)泡從而在載體內(nèi) 部形成大量閉氣泡，例如01.5mm左右的閉氣泡，使得本發(fā)明載體較原橡膠 粉粘結(jié)載體，具有更好的浮力保持性，可以確保載體在附著生長(zhǎng)微生物后， 仍然能保持浮力而不會(huì)下沉，始終保持水處理所需的懸浮狀態(tài)。制備中輔 以比重調(diào)節(jié)材料、橡膠粉顆粒大小及用量，以及通過(guò)高于熱擠壓成型溫度 熱處理，使部分(主要為表層)閉氣泡塌陷形成開(kāi)孔，調(diào)節(jié)比重，獲得所需 比重、浮力要求的載體。載體中添加微生物營(yíng)養(yǎng)物料，更有利于投放早期 微生物的快速生長(zhǎng)，縮短微生物定殖時(shí)間。此外，熱處理使載體表層泡孔 塌孔，在表層形成孔隙，還有利于微生物定殖，以及載體表面生物膜脫落
后的快速更新生長(zhǎng)。本發(fā)明生物載體，可以用于好氧廢水處理工藝作懸浮 載體，例如流化床生物反應(yīng)器。以下結(jié)合幾個(gè)具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但實(shí)施例僅是為了 說(shuō)明本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的具體限定。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:將40目橡膠輪胎粉42 wt %，接枝改性淀粉5 wt %，氧化 鋅1 wt %，氫氧化鎂1. 5 wt %，石蠟1 wt %，硬酯酸鋇1. 5 wt %，透閃 石粉7 wt %加入高速攪拌機(jī)中，高速熱混，控制溫度在100 — 12(TC，混合 均勻后，降溫至6(TC以下，加入二亞硝基五次甲基四胺1 wt %，低速冷混 至均勻，加入聚乙烯40討％混合均勻。將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，在 90 19(TC共混擠制成管、片、棒材(由?？谛螤疃?，測(cè)定比重，通過(guò) 傳送帶輸送至隧道式加熱爐，經(jīng)120 17(TC卜20分鐘烘烤至所需比重，水 冷卻后根據(jù)需要長(zhǎng)度切成小段。實(shí)施例2: 40目廢橡膠粉70wty。，瓊脂l wt %，氧化錳0.05 wt %,輕 質(zhì)碳酸鈣0. 55 wt %，液體石蠟1. 3 wt %，硬酯酸1 wt %加入高速攪拌機(jī) 中，高速熱混，控制溫度在100 — 12(TC，混合均勻后，降溫至60。C以下， 加入4，4'-氧代雙苯磺酰肼0. 1 wt %，低速冷混至均勻，加入聚丙烯26wt %混合均勻，移入單螺桿擠出機(jī)，經(jīng)90 19(TC共混擠出管、片、棒，送至 隧道式加熱爐，經(jīng)120 17(TC1-20分鐘烘烤至所需比重，水冷卻后根據(jù)需 要長(zhǎng)度切成段。實(shí)施例3: 40目廢橡膠粉56wt%，聚乳酸1 wt %，氧化錳0. 3 wt %， 輕質(zhì)碳酸鈣0.4 wt %，透閃石4 wt %， N，N'-乙撐雙硬脂酰胺3 wt %，攪 拌混合均勻后，再加入4，4'-氧代雙苯磺酰肼0.3 wt %混合均勻，加入軟 聚氯乙烯粉35 wty?；旌暇鶆?，移入單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)90 19CTC共混擠 出管、片、棒，送至隧道式加熱爐經(jīng)120 17(TC1-20分鐘烘烤至所需比重， 水冷卻后根據(jù)需要長(zhǎng)度切成段。溫度控制大致同前。此外，本發(fā)明微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、加工改性劑也可以外加，即在組份料 以外重量加入。樹(shù)脂還可以采用樹(shù)脂。樹(shù)脂與橡膠粉比例可以在本發(fā)明范 圍內(nèi)任意選擇。
權(quán)利要求
1、懸浮多孔生物載體，其特征在于基本組成為35-70wt％橡膠粉，25-55wt％樹(shù)脂，0.1-5wt％化學(xué)發(fā)泡劑，0-10wt％比重調(diào)節(jié)材料，通過(guò)熱擠壓成型得到比重為0.90~1.1g/mm3、具有大量閉泡孔的成型體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述懸浮多孔生物載體，其特征在于所說(shuō)橡膠粉為 50-60wt%，樹(shù)脂為30—40 wt%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述懸浮多孔生物載體，其特征在于所說(shuō)橡膠粉粒徑 為0. 35-1.65鵬。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述懸浮多孔生物載體，其特征在于所說(shuō)橡膠粉為交 聯(lián)橡膠。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述懸浮多孔生物載體，其特征在于所說(shuō)樹(shù)脂為熱塑 性樹(shù)脂。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述懸浮多孔生物載體，其特征在于所說(shuō)熱塑性樹(shù)脂 為聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述懸浮多孔生物載體,其特征在于載體中有l(wèi)_10wt% 微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6或7所述懸浮多孔生物載體，其特 征在于所說(shuō)載體比重為0. 95 0. 98g/mm3。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l一8所述任一懸浮多孔生物載體制備，其特征是先將 前述所述配料除化學(xué)發(fā)泡劑、樹(shù)脂外混合，加入發(fā)泡劑混合，再加入樹(shù)脂混 合，使混料呈熔融態(tài)熱擠壓成型，測(cè)定比重，在大于熱擠壓成型溫度熱處理 至所需比重。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述懸浮多孔生物載體制備，其特征在于所說(shuō)混合 為高速攪拌混合。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述懸浮多孔生物載體制備，其特征在于所說(shuō)熱擠 壓成型為擠出機(jī)擠出成型。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述懸浮多孔生物載體制備，其特征在于所說(shuō)大于 熱擠壓成型溫度熱處理溫度為120-170°C。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9或12所述懸浮多孔生物載體制備，其特征在于熱處 理后立即快速冷卻。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述懸浮多孔生物載體制備，其特征在于加有1-10機(jī)％的加工改性劑。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9所述懸浮多孔生物載體制備，其特征在于助發(fā)泡劑、 成核劑與橡膠粉等一起首先被混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢水生物處理懸浮微生物載體，其特征在于基本組成為35-70wt％橡膠粉，25-55wt％樹(shù)脂，0.1-5wt％化學(xué)發(fā)泡劑，0-10wt％比重調(diào)節(jié)材料，通過(guò)熱擠壓成型得到比重為0.90～1.1g/mm³、具有大量閉泡孔的成型體。較原橡膠粉粘結(jié)載體，有更好的浮力保持性，可以確保載體在附著生長(zhǎng)微生物后，仍然能保持浮力而不會(huì)下沉，始終保持水處理所需的懸浮狀態(tài)。在載體中添加微生物營(yíng)養(yǎng)物料，更有利于投放早期微生物的快速生長(zhǎng)，縮短微生物定殖時(shí)間。
文檔編號(hào)C02F3/10GK101148289SQ20061009631
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者黃東輝 申請(qǐng)人:宜興市裕隆環(huán)保有限公司