專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬環(huán)保與節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料及其制備方法和在污水處理，特別是印染污水方面上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前對(duì)于難降解的污水，特別是印染廢水處理難度大，投資和運(yùn)行費(fèi)高，隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的難降解有機(jī)污染物作為添加劑應(yīng)用到印染行業(yè)中，增加了印染廢水處理的難度。對(duì)于這類(lèi)廢水，目前采用常規(guī)的生化、物化處理方式，但是均存在著處理成本高、難以達(dá)到較好處理效果的問(wèn)題，而本發(fā)明正是為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提出的。利用光催化作用，可將印染廢水中難降解物質(zhì)完全礦化，而光催化與固定生物法的結(jié)合可大大提高反應(yīng)效率，改善出水水質(zhì)。且該填料以太陽(yáng)光為能源漂浮于水面之上，無(wú)需外加電力設(shè)備、無(wú)需桁架等固定結(jié)構(gòu)，大大降低了處理成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是為了解決上述的處理成本高、傳質(zhì)性能差、不耐腐蝕、使用壽命短、更換不方便等技術(shù)問(wèn)題，而提出的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料。本發(fā)明的目的之二是為了提供上述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料的制備方法。本發(fā)明的目的之三是提供上述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料在污水處理，特別是印染污水處理過(guò)程中的應(yīng)用方法。本發(fā)明的技術(shù)原理
本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，應(yīng)用在難降解污水處理方面， 結(jié)合了光催化與固定生物法的優(yōu)點(diǎn)，將兩者耦合、密切聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)生物處理與光降解的共同進(jìn)行。首先，光催化法對(duì)很難被微生物降解的有機(jī)物進(jìn)行預(yù)處理，使有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮锝到獾闹虚g產(chǎn)物；
然后，填料內(nèi)部或表面附著的微生物再把這些中間產(chǎn)物進(jìn)行生化處理，從而使有機(jī)物礦化為無(wú)機(jī)物或轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的有機(jī)物。且微生物處理，除去可生物降解物質(zhì)，余下的難生物降解有機(jī)污染物再經(jīng)光催化氧化得到去除。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，由內(nèi)部填料載殼和外部負(fù)載層兩部分組
成；
所述的內(nèi)部填料載殼是以聚乙烯或聚氨酯為材質(zhì)的中空球體，直徑在3飛cm之間； 所述的外部負(fù)載層為摻雜二氧化鈦的溶膠包埋的生物菌泥；
所述的摻雜二氧化鈦的溶膠包埋的生物菌泥通過(guò)如下方法制備，即將冷卻至30°C以下的摻雜二氧化鈦的溶膠與生物菌泥按質(zhì)量比計(jì)算，即摻雜二氧化鈦的溶膠生物菌泥為1 1的比例混合；
所用生物菌泥為長(zhǎng)期被污水污染的污泥，可選用二沉池活性污泥，是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等各種生物和金屬氫氧化物等無(wú)機(jī)物所形成的污泥狀的絮凝物，有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能；
所述的摻雜二氧化鈦的溶膠通過(guò)如下方法制備即將聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)和水按質(zhì)量比計(jì)算，即水聚乙烯醇斤乂六彡交聯(lián)劑隊(duì)…-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)聚合單體丙烯酰胺海藻酸鈉為1200 1700:210 270:90 150:100 130:1的比例進(jìn)行混合均勻，經(jīng)水浴加熱至90°C 98°C 進(jìn)行溶化后得到膠體，再在膠體中加入占膠體質(zhì)量109Γ20%的TiO2,最終形成所述的摻雜二氧化鈦的溶膠。上述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料的制備方法，其特征在于包括如下步驟
(1)、溶膠的制備
將聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺 (BIS)和水按質(zhì)量比計(jì)算，即水聚乙烯醇(PVA):交聯(lián)劑Ν，Ν'-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS) 聚合單體丙烯酰胺海藻酸鈉為1200 1700:210 270:90 150:100 130:1的比例進(jìn)行混合均勻，經(jīng)水浴加熱至90°C 98°C進(jìn)行溶化后得到膠體，再在膠體中加入占膠體質(zhì)量 10% 20%的TW2充分?jǐn)嚢?，混合均勻，即得摻雜二氧化鈦的溶膠；
(2)、外部負(fù)載層的制備
將步驟(1)所形成的摻雜二氧化鈦的溶膠冷卻至30°C以下后與生物菌泥按質(zhì)量比，即摻雜二氧化鈦的溶膠生物菌泥為1:1的比例混合后形成外部負(fù)載層；
(3)、將步驟(2)所形成的外部負(fù)載層均勻涂于內(nèi)部填料殼體即聚乙烯或聚氨酯為材質(zhì)的中空球體上，涂覆厚度為0. 5 1cm，涂覆完畢后放入飽和硼酸溶液中交聯(lián)，交聯(lián)30h后， 取出，用水洗凈，即得本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料。上述所得的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料在印染污水處理方面的應(yīng)用將上述所得的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料置于高25cm，直徑50cm的圓型反應(yīng)器中，按印染污水與上述所得的一種用于處理印染污水的新型光生物漂浮式填料的質(zhì)量比計(jì)算，即印染污水填料為100 200:1進(jìn)行混合后，在反應(yīng)器底部進(jìn)行曝氣，使得新型光生物漂浮式填料在水面漂浮旋轉(zhuǎn)，與水中污染物質(zhì)充分接觸，同時(shí)處理過(guò)程中控制溶解氧在3 5mg/L，12h后即完成印染污水處理，最終出水采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定，出水的COD、氨氮等指標(biāo)可達(dá)紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 4287-1992)。本發(fā)明的有益效果
一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，由于使用的載殼是以聚乙烯或聚氨酯為材質(zhì)的中空球體，因此所得的填料在水體中呈漂浮態(tài)，且由于使用了具有光催化作用的 TiO2，在太陽(yáng)光照射下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)難降解的污水，特別是印染廢水的光催化降解，同時(shí)由于負(fù)載層中包埋有微生物，使得生物處理與光降解密切耦合、協(xié)同作用，改善了印染污水的處理效果，提高了處理效率。且本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，由于密度小，漂浮與水
5面之上，無(wú)附加約束力，因此其在水中處于流化狀態(tài)，傳質(zhì)性能好，無(wú)需固定桁架，造價(jià)低， 使用壽命長(zhǎng)，更換方便。從而解決了現(xiàn)有填料因固定桁架易被廢水腐蝕，導(dǎo)致填料的使用壽命短的問(wèn)題。另外，本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料在用于污水處理過(guò)程中，降解物在TiO2表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)后，價(jià)電子帶又得到電子，恢復(fù)原始狀態(tài)。當(dāng)光再次照射時(shí)，價(jià)電子帶上的電子又可發(fā)生同樣的躍遷，使得TiA可重復(fù)使用不影響其活性。


圖1是本發(fā)明專(zhuān)利一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡釋?zhuān)⒉幌拗票景l(fā)明。本發(fā)明所用的各種原料均為化學(xué)純。本發(fā)明的實(shí)施例中所用的生物菌泥為選用山東省某印染污水廠二沉池活性污泥， 經(jīng)檢測(cè)該生物菌泥是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等各種生物和金屬氫氧化物等無(wú)機(jī)物所形成的污泥狀的絮凝物。有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能。本發(fā)明所用的印染污水水質(zhì)C0D 600 900，氨氮25 45，pH8. 0 8. 5，色度妄55。實(shí)施例1
一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。所述的新型光生物漂浮式填料由內(nèi)部填料載殼1和外部負(fù)載層2兩部分組成。內(nèi)部填料載殼1為聚乙烯，直徑在3 5cm之間。外部負(fù)載層2是由摻雜二氧化鈦的溶膠包埋生物菌泥組成，構(gòu)成固定微生物體系，與具有光催化降解作用的TW2耦合，實(shí)現(xiàn)生物處理與光降解的共同進(jìn)行。所述的摻雜二氧化鈦的溶膠，即將聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(BK)和水按質(zhì)量比計(jì)算，即水PVA :Ti02:交聯(lián)劑 N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)聚合單體丙烯酰胺海藻酸鈉為1500:250:120:100:1的比例進(jìn)行混合均勻，經(jīng)水浴加熱至90°C 98°C進(jìn)行溶化后得到膠體，再在膠體中加入占膠體質(zhì)量109Γ20%的TiO2，攪拌均勻，最終形成所述的摻雜二氧化鈦的溶膠。上述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料的制備方法，包括如下步驟
(1)、摻雜二氧化鈦的溶膠的制備將聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、 交聯(lián)劑Ν，Ν'-亞甲基雙丙烯酰胺(BK)和水按質(zhì)量比即水聚乙烯醇(PVA)交聯(lián)劑 N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)聚合單體丙烯酰胺海藻酸鈉為1500:250:120:100:1的比例進(jìn)行混合均勻，經(jīng)水浴加熱至90°C 98°C進(jìn)行溶化后得到膠體，再在膠體中加入占膠體質(zhì)量10% 20%的TiO2，攪拌均勻后，最終形成摻雜二氧化鈦的溶膠；
(2)、外部負(fù)載層的制備將步驟(1)所形成的摻雜二氧化鈦的溶膠冷卻至30°C以下后與菌泥按1 1比例混合后形成外部負(fù)載層2 ；
(3)、將步驟(2)所形成的外部負(fù)載層均勻涂于內(nèi)部填料殼體1上，涂覆厚度為0.5cm, 涂覆完畢后放入飽和硼酸溶液中交聯(lián)，交聯(lián)30h后，取出，用水洗凈，即得本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料。
應(yīng)用實(shí)施例1
將實(shí)施例1所得的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料置于高25cm，直徑50cm 的圓型反應(yīng)器中，控制印染污水與實(shí)施例1所得的一種用于處理印染污水的新型光生物漂浮式填料的質(zhì)量比為130 1進(jìn)行混合，同時(shí)在反應(yīng)器底部進(jìn)行曝氣，并控制溶解氧在 3 5mg/l，經(jīng)12小時(shí)后，即完成了印染污水的處理。采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定其出水的COD、氨氮及色度等指標(biāo)，其中C0D=62，氨氮=12，色度=20，最終出水達(dá)到紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (GB 4287-1992).與現(xiàn)狀相同印染污水處理工藝相比，提高處理效率約為20%，并且處理效果更加穩(wěn)定。上述結(jié)果表明，本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，在用于難降解的污水，特別是印染污水處理方面，具有造價(jià)低，處理成本低、使用壽命長(zhǎng)，更換方便、 處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。上述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，其特征在于所述新型光生物漂浮式填料由內(nèi)部填料載殼和外部負(fù)載層兩部分組成；所述的內(nèi)部填料載殼是以聚乙烯或聚氨酯為材質(zhì)的中空球體，直徑在3飛cm之間；所述的外部負(fù)載層為摻雜二氧化鈦的溶膠中包埋的生物菌泥；所述的摻雜二氧化鈦的溶膠包埋的生物菌泥，即將冷卻至30°C以下的溶膠與生物菌泥按質(zhì)量比計(jì)算，即摻雜二氧化鈦的溶膠生物菌泥為1 :1的比例混合而成；所用生物菌泥是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等各種生物和金屬氫氧化物等無(wú)機(jī)物所形成的絮凝物；所述的摻雜二氧化鈦的溶膠，即將聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑 N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺和水按質(zhì)量比計(jì)算，即水聚乙烯醇交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺聚合單體丙烯酰胺海藻酸鈉為1200 1700:210 270:90 150:100 130:1 的比例進(jìn)行混合均勻，經(jīng)水浴加熱至90°C 98°C進(jìn)行溶化后得到膠體，再在膠體中加入占膠體質(zhì)量109Γ20%的TiO2，得所述的摻雜二氧化鈦的溶膠。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，其特征在于所用生物菌泥為二沉池活性污泥。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，其特征在于所述的摻雜二氧化鈦的溶膠制備過(guò)程中聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑 Ν，Ν'-亞甲基雙丙烯酰胺和水按質(zhì)量比計(jì)算，即水聚乙烯醇交聯(lián)劑Ν，Ν'-亞甲基雙丙烯酰胺聚合單體丙烯酰胺海藻酸鈉優(yōu)選為1500:250:120:100:1。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、摻雜二氧化鈦的溶膠的制備將聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚合單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺和水混合均勻后，經(jīng)水浴加熱至90°C 98°C進(jìn)行溶化后得到膠體，再在膠體中加入占膠體質(zhì)量 10% 20%的TW2充分?jǐn)嚢?，混合均勻，即得摻雜二氧化鈦的溶膠；(2)、外部負(fù)載層的制備將步驟(1)所形成的摻雜二氧化鈦的溶膠冷卻至30°C以下后與生物菌泥按質(zhì)量比計(jì)算，即摻雜二氧化鈦的溶膠生物菌泥為1:1的比例混合后形成外部負(fù)載層；(3)、將步驟(2)所形成的外部負(fù)載層均勻涂于內(nèi)部填料殼體即聚乙烯或聚氨酯為材質(zhì)的中空球體上，涂覆厚度為0. 5 1cm，涂覆完畢后放入飽和硼酸溶液中交聯(lián)，交聯(lián)30h后取出，用水洗凈，即得本發(fā)明的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料在污水處理方面的應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料在印染污水處理方面的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求5所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料在印染污水處理方面的應(yīng)用方法，其特征在于將所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料置于圓型反應(yīng)器中，按印染污水與所述的一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料的質(zhì)量比計(jì)算，即印染污水一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料為100 200:1進(jìn)行混合后，在反應(yīng)器底部進(jìn)行曝氣，同時(shí)控制溶解氧在3 5mg/L，12h后即完成印染污水的處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于處理污水的新型光生物漂浮式填料，由內(nèi)部填料載殼和外部負(fù)載層兩部分組成。內(nèi)部填料載殼是以聚乙烯或聚氨酯為材質(zhì)的中空球體，直徑在3~5cm之間，外部負(fù)載層為摻雜二氧化鈦的溶膠中包埋的生物菌泥。由于內(nèi)部填料載殼為中空結(jié)構(gòu)，填料在水體中呈漂浮態(tài)，在太陽(yáng)光照射下實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的光催化降解，同時(shí)由于外部負(fù)載層中包埋有微生物，使得生物處理與光降解密切耦合、協(xié)同作用，改善了污水的處理效果，提高了處理效率。本發(fā)明的新型光生物漂浮式填料在水中處于流化狀態(tài)，傳質(zhì)性能好，無(wú)需固定桁架，造價(jià)低，使用壽命長(zhǎng)，更換方便。解決了現(xiàn)有填料因固定桁架易被廢水腐蝕，導(dǎo)致填料使用壽命短、處理效果不好的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102424482SQ201110330310
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者伊剛, 伊學(xué)農(nóng), 張艷森, 趙慶鵬 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)