本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于污水處理厭氧、缺氧段的生物載體及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，隨之而來的環(huán)境問題已經(jīng)受到全社會密切的關(guān)注，其中，城市污水處理與人民生活息息相關(guān)。當(dāng)前，我國城市污水處理廠的污水處理一般包括厭氧、缺氧段，但目前用于厭氧、缺氧段的載體還存在許多問題。
例如，由于厭氧、缺氧段不能進行曝氣攪拌，傳統(tǒng)懸浮填料比水輕，易發(fā)生上浮堆積現(xiàn)象。由于傳統(tǒng)的懸浮填料本身親水性差，而厭氧缺氧段生物膜掛膜速度較好氧段要慢得多，所以常規(guī)的懸浮填料難以滿足厭氧、缺氧段流態(tài)化的生物載體親水性要求。由于厭氧、缺氧段特殊的處理環(huán)境，常規(guī)懸浮填料難以適應(yīng)水體中的水解細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和厭氧氨氧化菌的環(huán)境。由于厭氧、缺氧段需采用機械攪拌實現(xiàn)流化，因此傳統(tǒng)懸浮填料難以滿足其抗老化、抗磨損、耐磨度的要求。
綜上可知，現(xiàn)有的用于厭氧、缺氧段的載體難以滿足大規(guī)模污水處理的需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種用于污水處理厭氧、缺氧段的生物載體。
具體而言，本發(fā)明提供的用于污水處理厭氧缺氧段的生物載體，包括如下組分：高密度聚乙烯，碳酸鈣，硬脂酸或硬脂酸鹽，碳酸酯，多羥基脂肪酰胺，微量元素，生物酶，抗氧化劑，紫外線吸收劑以及過氧化物添加劑。
為了確保各組分之間發(fā)揮協(xié)同作用，使所述載體具有良好的綜合性能，本發(fā)明對各組分的用量進行了全面優(yōu)選。本發(fā)明所述載體優(yōu)選包括如下重量份的成分：高密度聚乙烯90～100份，碳酸鈣2～4份，硬脂酸或硬脂酸鹽0.5～1份，碳酸酯0.1～0.5份，多羥基脂肪酰胺0.05～0.15份，微量元素0.05～0.15份，生物酶0.05～0.15份，抗氧化劑0.01～0.05份，紫外線吸收劑0.01～0.05份，過氧化物添加劑0.01～0.05份。
進一步優(yōu)選地，所述載體包括如下重量份的成分：高密度聚乙烯94～97份，碳酸鈣2～4份，硬脂酸或硬脂酸鹽0.7～0.9份，碳酸酯0.3～0.5份，多羥基脂肪酰胺0.08～0.12份，微量元素0.08～0.12份，生物酶0.08～0.12份，抗氧化劑0.01～0.03份，紫外線吸收劑0.03～0.05份，過氧化物添加劑0.02～0.04份。
本發(fā)明所述高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，簡稱為“HDPE”)又稱低壓聚乙烯，是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。高密度聚乙烯是白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無毒、無味，密度在0.941～0.960g/cm3范圍內(nèi)。
本發(fā)明所述微量元素優(yōu)選由生物體中的微量元素和非生物體中的微量元素混合而成，二者的比例優(yōu)選為1:5～1:2。其中，所述生物體中的微量元素優(yōu)選為鈷；所述非生物體中的微量元素優(yōu)選為稀土。
為了與其它組分發(fā)揮協(xié)同作用，實現(xiàn)良好的污水處理效果，本發(fā)明對生物酶、抗氧化劑、紫外線吸收劑以及過氧化物添加劑的具體組分進行了大量篩選，并優(yōu)選出以下具體成分：
本發(fā)明所述生物酶優(yōu)選為堿性蛋白酶。
本發(fā)明所述抗氧化劑優(yōu)選為對苯二胺。
本發(fā)明所述紫外線吸收劑優(yōu)選為二苯甲酮。
本發(fā)明所述過氧化物添加劑優(yōu)選為過氧化二叔丁基。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述生物載體的組成為：高密度聚乙烯94.4～96.4份，碳酸鈣2～4份，硬脂酸0.8份，碳酸脂0.4份，多羥基脂肪酰胺0.1份，鈷0.02份，稀土0.08份，堿性蛋白酶0.1份，對苯二胺0.02份，二苯甲酮0.05份，過氧化二叔丁基0.03份。
本發(fā)明進一步提供了所述載體的制備方法，包括以下步驟：將各原料混合高溫處理，擠出成型后冷卻，依次進行糙化處理以及極化處理，即得。
所述高溫處理具體為：將高密度聚乙烯加熱到200～250℃融化后，加入其他原料混合攪拌1.5～2.5小時。
本發(fā)明所述糙化處理具體為：用萘烷溶劑浸漬所述冷卻后所得產(chǎn)物的表面。所述糙化處理可選擇性地洗去表面層的低分子量成分和塑料添加劑，除掉無定形的弱界面層，使微小的凹凸不平顯露出來。。本發(fā)明通過所述糙化處理，可以加強所述載體對生物膜的吸附力，從而確保掛膜牢靠。
本發(fā)明所述極化處理具體為：將所述糙化處理后的產(chǎn)物浸入無水鉻酸一四氯乙烷中，并低速攪拌，2天后取出。本發(fā)明通過所述極化處理，可以促進所述載體表面的親水性能，利于在污水處理厭氧缺氧階段的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的流態(tài)化生物載體具有以下顯著的優(yōu)勢：本發(fā)明提供的載體密度與污水處理生物池厭氧、缺氧段混合液接近，輔以低能量的機械攪拌即可實現(xiàn)良好的流化狀態(tài)；通過改變表面分子結(jié)構(gòu)，提高了載體表面自由能值，產(chǎn)生大量親水基團，使載體親水性好，掛膜速度快；本發(fā)明通過在載體內(nèi)添加生物促進酶和微量元素，可大大提高載體在厭氧、缺氧段大量富集水解細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和厭氧氨氧化菌的能力；本發(fā)明提供的載體強度高，抗磨損和擠壓程度高，可適應(yīng)厭氧、缺氧段的機械攪拌，且具有良好的抗老化、防紫外線照射性能；表面進行粗糙處理后，可確保所述載體對生物膜吸附力強，掛膜牢靠。且本發(fā)明提供的載體制備工藝簡單，具有極強的推廣價值。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
一種用于污水處理厭氧缺氧段的生物載體，其組成為：高密度聚乙烯95.4g，碳酸鈣3g，硬脂酸0.8g，碳酸脂0.4g，多羥基脂肪酰胺0.1g，鈷0.02g，稀土0.08g，生物酶0.1g，抗氧化劑0.02g，二苯甲酮0.05g，過氧化二叔丁基0.03g。
實施例2
一種用于污水處理厭氧缺氧段的生物載體，其組成為：高密度聚乙烯90g，碳酸鈣2g，硬脂酸0.5g，碳酸酯0.1g，多羥基脂肪酰胺0.05g，微量元素0.05g，生物酶0.05g，抗氧化劑0.01g，二苯甲酮0.01g，過氧化二叔丁基0.01g。
實施例3
一種用于污水處理厭氧缺氧段的生物載體，其組成為：高密度聚乙烯100g，碳酸鈣4g，硬脂酸1g，碳酸酯0.5g，多羥基脂肪酰胺0.15g，微量元素0.15g，生物酶0.15g，抗氧化劑0.05g，二苯甲酮0.05g，過氧化二叔丁基0.05g。
實施例4
本實施例提供了一種用于污水處理厭氧缺氧段的生物載體的制備方法，具體為：將高密度聚乙烯加熱到250℃融化后，加入其他原料混合攪拌2小時，擠出成型后冷卻，用萘烷溶劑浸漬所述冷卻后所得產(chǎn)物的表面，浸入無水鉻酸一四氯乙烷中，并低速攪拌，2天后取出，即得。
實施例1～3提供的載體均可采用本實施例的方法制備而成。
實驗例
某污水處理廠總占地面積為37.44hm2，服務(wù)面積約89km2。一期工程建設(shè)規(guī)模為25×104m3/d，二期工程建設(shè)規(guī)模為12.5×104m3/d，現(xiàn)有總處理規(guī)模37.5×104m3/d。原出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)，其中一期工程2008年10月建成投入運行，2012年11月開始升級改造，2013年8月出水水質(zhì)穩(wěn)定達到一級A標(biāo)準(zhǔn)。
改造后取實施例1提供的生物載體，按照傳統(tǒng)A/A/O方式進行厭氧缺氧段的污水處理。
表1：改造前后進出水的水質(zhì)數(shù)據(jù)對比表
注(表1)：1、括號內(nèi)數(shù)值為月平均值；2、表中TP的數(shù)據(jù)取自化學(xué)除磷單元之前，不代表水廠最終出水；3、2012年3月為本技術(shù)實施前數(shù)據(jù)；“2015.1～7”指的是2015年1月份至7月份的所有日常檢測數(shù)據(jù)匯總所得。
改造后出水穩(wěn)定優(yōu)于城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)的水平，主要指標(biāo)達內(nèi)到或接近北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》A標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)檢測，實施例1～3提供的生物載體均可以實現(xiàn)明顯的脫氮除磷的處理效果，其中，實施例1的處理效果優(yōu)于實施例2和3。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。