專利名稱：曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作污水處理填料的濾料及其制備方法，尤其是一種用于曝氣生物濾池的濾料及其制備方法。
背景技術(shù)：
曝氣生物濾池(BAF)是將生物接觸氧化法與給水過濾相結(jié)合的一種好樣生物膜法廢水處理工藝，屬于生物過濾技術(shù)，它主要是利用填料的攔截和填料上生物膜的生物降解雙重作用將污染物加以去除。在曝氣生物濾池處理污水工藝中，目前用于制作濾料的主要材料有活性炭、石英砂、陶粒及沸石等無機(jī)硬性材料和聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PVC等有機(jī)硬性材料。理想的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料一般應(yīng)當(dāng)具備比較大比表面積、粗糙的表面、較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)良的物理性能，以及較佳的生物親和性和穩(wěn)定性。陶粒濾料主要以粘土為主要原料，需要消耗大量的粘土資源，不利于生態(tài)平衡和資源的有效利用，并且使濾料的成本較高，反沖洗耗能大耗時長。而現(xiàn)有的高分子材料濾料存在掛膜速度、掛模量及膜與濾料的緊密度方面存在不足，COD及氨氮去除率有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于曝氣生物濾池的輕質(zhì)濾料，其具有比表面積大、親水性強(qiáng)、持水量高、納污量大、易反沖洗、反沖洗耗水量低、機(jī)械強(qiáng)度高、耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供了制備這種輕質(zhì)濾料的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料，所述濾料為球形或橢球形，其粒徑為2mm 8mm、表觀密度為0. 04g/ cm 3 0. 15g/ cm 3。其中表觀密度是指濾料在自然狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量(含水量< 0. 1%)，體積是濾料實(shí)體積與濾料閉口孔隙體積之和，即不包括與外界連通的開口孔隙體積。優(yōu)選的，所述濾料為有機(jī)高分子材料經(jīng)微孔發(fā)泡制成，所選用的有機(jī)高分子材料為疏水性材料，優(yōu)選硬質(zhì)塑料。優(yōu)選的，所述有機(jī)高分子材料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或者聚氯乙烯。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述濾料表面為粗糙表面。更優(yōu)的，所述濾料表面具有微小突起或者微小條紋，突起或條紋的高度為10 500微米。較佳的，所述微小突起或微小條紋均布于所述濾料表面。本發(fā)明的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料的制備方法，包括如下步驟將有機(jī)高分子材料經(jīng)微孔發(fā)泡并注塑成型球形或橢球形濾料，通過調(diào)節(jié)發(fā)泡倍率使所述濾料的表觀密度達(dá)到 0. 04g/ cm 3 0. 15g/ cm 3。微孔發(fā)泡注塑工藝可采用現(xiàn)有的方法，如化學(xué)發(fā)泡工藝，發(fā)泡倍率可通過改變發(fā)泡劑的加入量、注塑溫度、注塑壓力、螺桿轉(zhuǎn)速和模具溫度來調(diào)節(jié)。有機(jī)高分子材料中還可加有抗氧化劑和紫外線吸收劑，以增強(qiáng)濾料的耐老化性能。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述制備方法中注塑所采用的模具模腔內(nèi)表面為粗糙面。更佳的，所述注塑所采用的模具模腔內(nèi)表面具有微小凹坑或微小凹槽，使得注塑成型的濾料表面具有微小突起或者微小條紋。作為更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述制備方法還包括以下步驟將注塑成型好的濾料置于紫外線下照射1 2小時。優(yōu)選的，所述紫外線波長為200nm 400nm、輻照溫度為60V 75 °C。本發(fā)明的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料具有以下技術(shù)效果
1、本發(fā)明的濾料在自然狀態(tài)下，濾料在水中處于漂浮狀態(tài)，在實(shí)際運(yùn)用于曝氣生物濾池時，濾料在上升水流與上層擋板的共同擠壓下，形成相對密實(shí)的濾料層，濾料之間的空隙大大減小，并且在濾池中不需要承托層的支持，減少了承托層的空間，有效地利用了濾池的空間，節(jié)省濾池建設(shè)成本；與使用其他濾料相比，提高了生活污水處理效果，減少了反沖洗水量和時間、反沖洗更加的快捷方便，并且使用該種濾料的出水水質(zhì)較好，在進(jìn)水平均濃度為260mg/L時，COD平均去除率為70_80%，出水平均濃度為42_50mg/L ；NH3-N平均去除率為 70-80%,出水平均濃度為3-5mg/L，出水滿足污水排放GB18918-2002 —級A標(biāo)準(zhǔn)。2、大量的試驗(yàn)證明，與現(xiàn)有的有機(jī)高分子濾料相比，在相同的濾層高度下，本發(fā)明濾料由于壓實(shí)狀態(tài)好、對微生物絮體的截留作用較強(qiáng)、硝化菌不易流失、氣水分布均勻而對 COD和氨氮的處理能力更強(qiáng)。3、采用發(fā)泡工藝制得的本發(fā)明的濾料，其表面有微小的孔隙，微生物在微小孔隙上面更容易附著，附著也更牢固，而且，增加了微生物量，更加有利于處理水體中的污染物， 出水水質(zhì)較現(xiàn)有的其他濾料更好，掛膜時間也縮短了 ；再有就是在反沖洗過程中，由于生物膜附著牢固不容易被沖脫、具有更強(qiáng)的耐負(fù)荷沖擊能力，有利于反沖洗后出水水質(zhì)的恢復(fù)。 表面具有微小突起或微小條紋的濾料，其生物附著能力進(jìn)一步提高，比表面積也更大。


圖1是本發(fā)明曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料處于正常運(yùn)行狀態(tài)時的示意圖； 圖2是本發(fā)明曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料處于反沖洗運(yùn)行狀態(tài)時的示意圖3是本發(fā)明曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料與普通高分子濾料掛膜期間COD去除率對比圖； 圖4是本發(fā)明曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料與普通高分子濾料掛膜期間氨氮去除率對比圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1，示出了本發(fā)明的濾料2用于上向流曝氣生物濾池1時的正常運(yùn)行狀態(tài)， 生物濾池1上部設(shè)置有擋板3，進(jìn)水4和進(jìn)氣5自生物濾池1底部進(jìn)入生物濾池1的填料區(qū)，濾料2在上升水流、氣流與上層擋板的共同擠壓下，形成相對密實(shí)的濾料層，增加了濾池1本身的納污能力，處理后的水經(jīng)生物濾池1頂部的出水口 6排出。曝氣生物濾池(BAF)運(yùn)行一段時間后，截留的SS和生物膜厚度增加，需要進(jìn)行反沖洗。參看圖2，示出了本發(fā)明的濾料2用于上向流曝氣生物濾池1時的反沖洗運(yùn)行狀態(tài)， 此時關(guān)閉生物濾池1頂部的出水口 6，反沖洗進(jìn)水7自生物濾池1頂部進(jìn)入，通過擋板3自上而下向?yàn)V料層流動，與自生物濾池1底部進(jìn)入的反沖洗進(jìn)氣8共同作用將濾料2膨脹開， 整個反沖洗過程沖刷脫落的生物膜和SS通過生物濾池1底部的反沖洗出水9排出。本發(fā)明的濾料2是經(jīng)大量的試驗(yàn)篩選出來的，反沖洗時其膨脹度較陶粒濾料和普通的高分子濾料更大，反沖洗的水耗、能耗更低，且沖洗徹底、效果好。實(shí)施例1
將聚苯乙烯(PS)經(jīng)發(fā)泡注塑成型球形濾料，粒徑為3 4mm，表觀密度為0. 14g/cm3。 表觀密度可以采用以下方法測量取容積為IL烘干至恒重的廣口瓶一個，稱重為W1 ；將待測濾料置于干燥器中于23°C下干燥24小時以上，然后將干燥濾料裝滿廣口瓶，稱重為W2 ； 再在廣口瓶中注滿水，擦干瓶子外壁的水，稱重為W3 ；將廣口瓶中的濾料全部倒出，注滿水擦干外壁，稱重為W4。濾料的表觀密度按下式計算^W2-W1V(W4-WfW2-W1)] ·1β/αιι3。將所制得的濾料與普通高分材料濾料進(jìn)行親水試驗(yàn)，其結(jié)果見表1、表2
1濾料浸沒含水皋迷ε寸同變化表
權(quán)利要求
1.一種曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料，所述濾料為球形或橢球形，其特征在于所述濾料的粒徑為2mm 8mm、表觀密度為0. 04g/ cm 3 0. 15g/ cm 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料，其特征在于所述濾料為有機(jī)高分子材料經(jīng)微孔發(fā)泡制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料，其特征在于所述有機(jī)高分子材料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或者聚氯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的曝氣生物濾料，其特征在于所述濾料表面具有微小突起或者微小條紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料，其特征在于所述微小突起或微小條紋均布于所述濾料表面。
6.一種曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料的制備方法，其特征在于所述制備方法包括如下步驟將有機(jī)高分子材料經(jīng)微孔發(fā)泡并注塑成型球形或橢球形濾料，通過調(diào)節(jié)發(fā)泡倍率使所述濾料的表觀密度達(dá)到0. 04g/ cm 3 0. 15g/ cm 3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料的制備方法，其特征在于所述注塑所采用的模具模腔內(nèi)表面為粗糙表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料的制備方法，其特征在于所述注塑所采用的模具模腔內(nèi)表面具有微小凹坑或微小凹槽，使得注塑成型的濾料表面具有微小突起或者微小條紋。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料的制備方法，其特征在于 所述制備方法還包括以下步驟將注塑成型好的濾料置于紫外線下照射1 2小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料的制備方法，其特征在于所述紫外線波長為200nm 400nm、輻照溫度為60V 75°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種曝氣生物濾池輕質(zhì)濾料，該濾料為球形或橢球形，其粒徑為2mm～8mm、表觀密度為0.04g/㎝3～0.15g/㎝3。本發(fā)明的濾料具有比表面積大、親水性強(qiáng)、持水量高、納污量大、易反沖洗、反沖洗耗水量低、機(jī)械強(qiáng)度高、耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，還可有效地利用濾池的空間，節(jié)省濾池建設(shè)成本，對COD和氨氮的處理能力強(qiáng)。本發(fā)明還公開了這種輕質(zhì)濾料的制備方法。
文檔編號C02F3/10GK102219296SQ201110096679
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者劉文蘇, 李婷, 李宗偉, 李繼, 王宏杰, 王珍珠, 董文藝, 譚海燕 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院