[发明专利]一种流化床生物膜填料、制备方法及填料结构

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种流化床生物膜填料、制备方法及填料结构。

背景技术

生物流化床因其具有BOD容积负荷高、占地面积小、固-液接触面积大、处理效果好等特点，日益得到国内外研究者的高度重视。生物膜填料在生物流化床中作为微生物的载体，影响着微生物的生长、繁殖和脱落，因此生物填料的选择及其结构参数的优化，是关系到流化床反应器快速启动和处理效果的关键因素之一。

目前，污水处理生物膜填料市场存在这样的问题：如比表面积较大的固定式填料因需要捆绑而产生安装复杂及易腐蚀、检修困难等方面的问题；而可以直接投加、取出的悬浮式填料存在比表面积却相对较小、亲水性不够、抗毒性较差等方面的问题。这两方面的问题极大地降低了生物填料的使用效率，增大了运行成本。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种比表面积大、亲水性好、抗毒性强、易挂膜、易流化的一种流化床生物膜填料、制备方法及填料结构。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种流化床生物膜填料，其特征在于：所述的流化床生物膜填料按重量百分比由以下组分组成：高密度聚乙烯或聚丙烯80%-90%，偶联剂1%-3%，无机碳材料3%-10%，抗氧化剂1%-3%，营养剂2%-6%，亲水剂3%-8%。

优选的，所述的偶联剂为钛酸脂、铝酸脂中的一种或两种混合体，用于改善原料的流动性，同时使原料的各组分紧密连接形成一个整体。

优选的，所述的无机碳材料为活性炭、石墨、炭黑、碳纳米纤维中的一种或多种混合体，用于增加填料表面特性，增大比表面积。

优选的，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂TPP中的一种或多种混合体，用于提高填料的耐腐蚀能力，延长填料使用寿命。

优选的，所述营养剂为蔗渣、淀粉、壳聚糖、木质素、甲壳素中的一种或多种混合体，用于提供微生物前期生长的营养。

优选的，所述亲水剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸盐中的一种或两种混合体，用于改善填料的亲水性。

本发明所述的流化床生物膜填料制备方法为：将流化床生物膜填料组分按重量百分比放入混料机中进行搅拌混合，将混匀后的混合物移入双螺杆注塑机中通过模具挤出成型，并于马弗炉中进行程序升温焙烧，最终制得流化床生物膜填料。

本发明还包括采用上述流化床生物膜填料方法制备的流化床生物膜填料结构，其特征在于：所述的流化床生物膜填料结构整体形状为一空心圆筒，所述的空心圆筒外壁为曲面结构，且外壁上开有多个圆孔；所述的空心圆筒内设有至少两根交叉连接的加强筋，所述的空心圆筒内壁上设有多个翅片。

优选的，所述的曲面结构为半圆形突起或三角突起。

优选的，所述的空心圆筒外壁上的圆孔呈螺旋状排列。

采用上述技术方案，本发明所述的流化床生物膜填料、制备方法及填料结构所公开的流化床生物膜填料及其结构，具有比表面积大、亲水性好、抗毒性强、易挂膜、易流化等特征，填料在工程应用中的主要优势有：

1)应用方式灵活，可灵活选用不同的填料填充率，达到起升处理能力和处理效果的目的，从而达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求；

2)处理效果好，载体巨大的比表面积为微生物大量繁殖提供了舒适的生长环境，微生物种类多，活性高，同时优越的表面特性大大提高了有机污染物的传质效率，从而整理处理效果大大提升；

3)高效脱氮除磷能力：一方面，由于填料比表面积大、表面特性好，不仅为异养微生物生长提供了空间，同时为自养型微生物（如硝化细菌）的生长创造了条件，有利于优势菌种的富集，解决了脱氮除磷的泥龄矛盾；另一方面，载体的特殊结构使得载体附着的生物膜形成溶解氧梯度分布，每颗小小的填料均构成了一个集厌氧、兼氧和好氧于一体的微型生物反应器，能实现同步硝化反硝化以及反硝化除磷。这两个方面都极大的提高了脱氮除磷效果；

4)剩余污泥量少：填料上的微生物形成了较长的生物链，泥龄长，故系统剩余污泥量少；

5)缩短启动周期：由于填料在水中呈悬浮态，无需支架，在工程应用中实施方便，在加上填料优越的结构和表面特性，填料挂膜速度快，启动周期短，为处理系统尽快发挥净化效果创造了条件；

6)降低能耗：填料易流化，在流化过程中，可在液相自由的通畅旋转，不断的对水中的气泡进行碰撞和剪切，使得形成的气泡更小，增加了气泡与污水的接触面积，延长了气泡在水中的停留时间，提高了氧的传质效率和利用率，有效的降低了供氧设施的能耗；