專利名稱：一種用于處理難降解廢水的生物填料制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理難降解廢水的生物填料制作方法，具體是一種用于處理難降解廢水的掛膜量大的生物填料制作方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在難降解廢水生物處理裝置中，微生物的增殖速度及馴化速度都較慢。為了向微生物提供大量可供棲息的表面積和有利的環(huán)境，使生物反應(yīng)池內(nèi)的微生物量迅速增加，水處理工藝一般采用向生物反應(yīng)池中投加生物填料(微生物載體)的方式來實現(xiàn)。投加生物填料后可以改變生物反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物種類、生物鏈、微生物存在方式及基質(zhì)的分配與傳質(zhì)方式，并且可以成倍提高生物反應(yīng)池耐沖擊負荷能力，提升凈化效率，使出水水質(zhì)更好。
目前市場上所用的生物填料大多為塑料注塑件或由化纖紗線編制成的掛件，這些填料雖然能表面掛膜(附著微生物)，但由于材料自身缺乏與微生物結(jié)合的親合性，因此這些填料的掛膜速度及承受的微生物(掛膜)的量有限，并且在處理難降解廢水時，微生物不能夠有效被截留在生物反應(yīng)池內(nèi)，廢水分離過程微生物被帶出生物反應(yīng)池，使生物反應(yīng)池內(nèi)微生物增殖速度低于流失速度，使難降解廢水處理過程中不能實現(xiàn)微生物的快速、有效富集，影響了生物反應(yīng)池的處理能力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于處理難降解廢水的生物填料的制作方法，該生物填料掛膜量大，可以提高生物反應(yīng)池耐沖擊負荷能力，提升凈化效率，使出水水質(zhì)更好。
為了達到上述目的，本發(fā)明長期對生物填料和微生物的研究發(fā)現(xiàn)，制作成為生物填料的材料自身如果缺乏與微生物結(jié)合的親合性，那么生物填料表面附著的微生物量就不能夠有效截留在生物反應(yīng)池內(nèi)。經(jīng)過無數(shù)次的實驗，本發(fā)明采用成纖高聚物為主體，添加生物高分子化合物超細顆粒，混和紡絲成纖，并以非織造(紡粘或熔噴法)形式制成無紡布，即為用于處理難降解廢水的生物填料。具體工藝是
先將成纖高聚物熔融，再將生物高分子化合物超細顆粒加入熔融后的成纖高聚物中，生物高分子化合物超細顆粒的添加量為成纖高聚物重量的O. 3%-0. 5% ;混和得到紡絲熔體；然后，紡絲熔體通過噴絲孔擠出，形成熔體細流；熔體細流冷卻固化，形成初生纖維；初生纖維經(jīng)冷卻拉伸成網(wǎng)得到紡粘法無紡布，即為填料預(yù)制品，最后，將填料預(yù)制品在 150-160°C熱軋或針刺或水刺工藝定型，即為用于處理難降解廢水的生物填料；紡粘法無紡布重量為50-800克/平方米。
或?qū)⑸锔叻肿硬牧蟉 -聚谷氨酸鈣以O(shè). 3%-0. 5%添加量與成纖高聚物聚丙烯混合得到熔融的高聚混合物，然后通過熔噴模頭組合件將熔融的高聚混合物擠壓成熔體細流，經(jīng)拉伸冷卻后通過滾筒式或平網(wǎng)式接收裝置成網(wǎng)自粘，得到熔噴法無紡布，即為用于處理難降解廢水的生物填料；熔噴法無紡布重量為50-200克/平方米。
上述成纖高聚物為聚`丙烯，該聚丙烯的熔融指數(shù)為32 38g/10min ；
上述生物高分子超細顆粒為Y-聚谷氨酸鈣，其重均分子量為10萬-70萬，顆粒直徑為 100-300nm。
一種用上述兩種制作方法得到的用于處理難降解廢水的生物填料，是以成纖高聚物聚丙烯為主體，添加生物高分子化合物超細顆粒Y -聚谷氨酸鈣混和后采用紡粘或熔噴法制備而成。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果是
1.由于本發(fā)明的生物填料是以成纖高聚物為主體，添加Y-聚谷氨酸鈣混和、紡絲、定型制成，其中Y-聚谷氨酸是由地衣桿菌、枯草芽孢桿菌等菌種發(fā)酵法制得的生物高分子材料，Y-聚谷氨酸鈣是利用Y-聚谷氨酸具有與金屬鈣離子絡(luò)合的特性得到的，所以本發(fā)明的生物填料具有生物可降解性、良好生物相容性、保水性強(最大自然吸水倍數(shù)可達到1108. 4倍)、對人體無毒害，微生物掛膜量大等特性。
2.由于組成本發(fā)明的生物填料的Y-聚谷氨酸鈣自身的多肽結(jié)構(gòu)以及分子鏈中富有的羧基和氨基與微生物的生理特性極為相似，極易與微生物共生；Y -聚谷氨酸鈣與成纖高聚物熔紡后，Y-聚谷氨酸鈣被生物降解后留出的空間(空穴)為后續(xù)的微生物生長提供空間，增加填料上活性微生物的量，因此本發(fā)明的生物填料的掛膜量大。
3.由于本發(fā)明的生物填料是用成纖高聚物作為基礎(chǔ)骨架，成纖高聚物賦予生物填料在使用過程中基本強度和形態(tài)不變；Y-聚谷氨酸鈣被生物降解后增加成纖高聚物預(yù)留空間，提升填料內(nèi)部比表面面積，與現(xiàn)有的生物填料相比具有微生物掛摸量大，有很高的耐沖擊負荷能力和凈化效率，使出水水質(zhì)更好。
具體實施方式
實施例1
稱取100公斤聚丙烯切片HP563S (荷蘭利安德巴塞爾工業(yè)公司產(chǎn)品，熔融指數(shù)為 38g/10min)，加到TCTQ166型紡粘非織造聯(lián)合機中，再添加O. 3公斤細度為200nm的Y-聚谷氨酸鈣(華東師范大學(xué)生命科學(xué)院提供)，將TCTQ166型紡粘非織造聯(lián)合機升溫至130°C， 經(jīng)TCTQ166型紡粘非織造聯(lián)合機的料倉混和、螺桿熔融擠壓(螺桿壓力85bar，螺桿轉(zhuǎn)速 700rpm)得到熔體熔體，熔體熔體經(jīng)過濾，由計量泵計量后通過噴絲孔擠出(3. Occ/rev)，形成熔體細流；熔體細流吹風(fēng)冷卻固化(進風(fēng)溫度20°C、進風(fēng)壓力200Pa)，形成初生纖維；初生纖維經(jīng)上油、卷繞和氣流拉伸形成連續(xù)長絲纖維；然后，長絲纖維鋪設(shè)成為纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，制成紡粘法無紡布(無紡布重量800g/m2)，即為填料預(yù)制品，最后，將填料預(yù)制品在160°C下熱軋定型，制成用于處理難降解廢水的生物填料；
實施例2
分別稱取100公斤聚丙烯切片Z30S (大連石化產(chǎn)品，熔融指數(shù)為34g/10min)和O.5公斤細度為IOOnm的Y -聚谷氨酸鈣(華東師范大學(xué)生命科學(xué)院提供)，用美國Accurate 公司熔噴生產(chǎn)線加工，混合物通過熔噴(最高溫度310°C)模頭組合件將熔融的混合物擠壓成熔體細流(出料量50g/min、空氣壓力14. 7Pa)，經(jīng)拉伸冷卻后通過滾筒式接收裝置(接收距離10. Ocm)成網(wǎng)自粘，得到熔噴法無紡布，即為用于處理難降解廢水的生物填料(無紡布重量 100g/m2)。
實施例3
應(yīng)用案例
以光伏行業(yè)某漿料廢水處理工程為例，光伏行業(yè)的漿料廢水中主要污染物為 PEG(聚乙二醇)，PEG為難降解有機物，經(jīng)預(yù)處理后進水中CODcr為900mg/L。在進水流量，總水力停留時間等條件相同情況下，采用常規(guī)活性污泥法處理后，出水水質(zhì)CODcr約為 530mg/L，去除效率約為40%，如果投加塑料注塑件或由化纖紗線編制成的生物填料，出水 CODcr約為350mg/L，去除效 率為60%，如果投加本發(fā)明實施例1或2的生物填料，出水CODcr 約為70mg/L，去除效率為92%。
實際運行結(jié)果表明本發(fā)明的生物填料與現(xiàn)有的生物填料相比，具有掛摸量大，耐沖擊，凈化效率提高30%。
權(quán)利要求
1.一種用于處理難降解廢水的生物填料制作方法，其特征是先將成纖高聚物熔融， 再將生物高分子化合物超細顆粒加入熔融后的成纖高聚物中，生物高分子化合物超細顆粒的添加量為成纖高聚物重量的O. 3%-0. 5% ;混和得到紡絲熔體；然后，紡絲熔體通過噴絲孔擠出，形成熔體細流；熔體細流冷卻固化，形成初生纖維；初生纖維經(jīng)冷卻拉伸成網(wǎng)，得到紡粘法無紡布，即為填料預(yù)制品，最后，將填料預(yù)制品在150-160°C熱軋或用針刺或水刺工藝定型，即為用于處理難降解廢水的生物填料；上述紡粘法無紡布的重量為50-800克/平方米；上述成纖高聚物為聚丙烯，熔融指數(shù)為32 38g/10min ；上述生物高分子超細顆粒為Y-聚谷氨酸鈣，其重均分子量為10萬-70萬，顆粒直徑為 100_300nm。
2.一種用于處理難降解廢水的生物填料制作方法，其特征是先將熔融指數(shù)為32 38g/10min的成纖高聚物聚丙烯熔融，再將生物高分子化合物超細顆粒加入熔融后的聚丙烯中，生物高分子化合物超細顆粒為Y-聚谷氨酸鈣，其重均分子量為10萬-70萬，顆粒直徑為100-300nm，Y -聚谷氨酸鈣的添加量為聚丙烯重量的O. 3%_0. 5%，混合后通過熔噴模頭組合件，擠壓，形成熔體細流，熔體細流經(jīng)拉伸冷卻后通過滾筒式或平網(wǎng)式接收裝置成網(wǎng)自粘，得到熔噴法無紡布，即為用于處理難降解廢水的生物填料；上述熔噴法無紡布的重量為50-200克/平方米。
3.一種用權(quán)利要求1或2所述制作方法得到的用于處理難降解廢水的生物填料，是以成纖高聚物聚丙烯為主體，添加生物高分子化合物超細顆粒Y-聚谷氨酸鈣混和后采用紡粘或熔噴法制備而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理難降解廢水的生物填料制作方法。將γ-聚谷氨酸鈣以0.3%-0.5%添加量與聚丙烯混合后紡絲，得到紡粘法無紡布后，在150-160℃下熱軋或用針刺或水刺工藝定型，得到用于處理難降解廢水的生物填料；或?qū)ⅵ?聚谷氨酸鈣以0.3%-0.5%添加量與聚丙烯混合后通過熔噴模頭組合件擠壓成熔體細流，再經(jīng)拉伸冷卻后通過滾筒式或平網(wǎng)式接收裝置成網(wǎng)自粘，得到熔噴法無紡布，即為用于處理難降解廢水的生物填料。本發(fā)明的用于處理難降解廢水的生物填料具有生物可降解性、良好生物相容性、保水性強、對人體無毒害、微生物掛膜量大、耐沖擊強、凈化效率高等特性，可廣泛用于處理難降解廢水，與使用塑料注塑件或由化纖紗線編制成的生物填料相比，凈化效率提高30%。
文檔編號C02F3/00GK103058357SQ201310011829
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者王文標(biāo), 王浩, 張中楨, 毛勇先, 肖霄 申請人:上海泓濟環(huán)保設(shè)備技術(shù)有限公司