申请日2019.02.25
公开(公告)日2019.06.18
IPC分类号C02F1/28
摘要
本发明公开了一种污水处理截污填料用添加剂，属于污水处理领域。本发明添加的聚丙烯酰胺提供稳泡作用，配合少量铬离子的作用下，发生部分交联，在体系中形成泡沫凝胶物，在使用过程中可与氨氮污染物发生化学键合，提高对其的吸附作用;对海泡石进行粉碎、酸浸、焙烧处理，润湿后的海泡石具有很强的粘结性，海泡石还具有优异的吸附性能，可吸附体系中多种活性成分，便于稳定吸附截污性能;以4,4’‑二氨基二苯基醚为改性剂，使氧化石墨烯结构中带入氨基，有效提高本发明对污水处理填料的附着能力，改善对氨氮污染物的表面吸附性性能及截污效果。本发明解决了目前常用污水处理填料的对氨氮污染物的表面吸附性不强、截污效果差的问题。
权利要求书
1.一种污水处理截污填料用添加剂，按质量份数计，包括如下组分：2~5份增粘剂、1~4份助剂、6~10份粉煤灰，其特征在于，还包括：25~40份复合基料、12~20份复合辅料。
2.根据权利要求1所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述复合基料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，依次取10~15份聚丙烯酰胺、3~6份乳化剂、2~5份N,N-二甲基甲酰胺、0.1~0.4份硫酸铬、40~60份水，先取聚丙烯酰胺和水混合搅拌，加入乳化剂、N,N-二甲基甲酰胺、硫酸铬，搅拌分散，于60~75℃，保温静置，高速搅拌混合，出料，得复合料;
(2)按重量份数计，依次取3~7份假丝酵母菌、7~13份活性污泥、120~160份试剂A、10~15份葡萄糖、3~7份柠檬酸钠混合，于28~35℃，保温搅拌活化，得活化混液，取活化混液按质量比20~40：3：1：7加入酪素、酵母膏、马铃薯混合，于30~35℃，摇床震荡发酵，出料，灭菌，离心，收集离心物干燥，得干燥物，按质量比1：12~20取干燥物、石油醚混合，于65~75℃加热回流提取，得提取液，取提取液减压蒸馏，得产料，按质量比3~7：10：1取复合料、预处理海泡石、产料混合搅拌，即得复合基料。
3.根据权利要求2所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述步骤(1)中的乳化剂：按质量比2~5：1取脂肪醇聚氧乙烯醚、OP-10混合，即得乳化剂。
4.根据权利要求2所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述步骤(2)中的试剂A：按质量比1：7~14取KHCO3、PBS缓冲液混合，即得试剂A。
5.根据权利要求2所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述步骤(2)中的预处理海泡石：取海泡石粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：10~12取海泡石和盐酸溶液混合，于45~55℃，搅拌，过滤，取滤饼水洗，干燥，得干燥物，取干燥物焙烧，冷却，得焙烧物，取焙烧物按质量比4~8：1：30~50加入瓜尔胶、水混合搅拌，过滤，取滤渣冷冻干燥，即得预处理海泡石。
6.根据权利要求1所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述复合辅料：按重量份数计，取10~15份N-甲基吡咯烷酮、20~40份氧化石墨烯、12~20份4，4’-二氨基二苯基醚混合，于65~85℃，恒温搅拌，得混合料，按重量份数计，取20~45份混合料、7~12份3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、6~10份添加剂、10~15份试剂B，先取混合料、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐混合，超声震荡，加入添加剂、试剂B混合，于45~60℃，搅拌，出料，保温静置，即得复合辅料。
7.根据权利要求6所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述试剂B：按质量比3~6：1取氨水、尿素混合，即得试剂B。
8.根据权利要求6所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述添加剂：按质量比3~6：2取醋酸酐、吡啶混合，即得添加剂。
9.根据权利要求1所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述增粘剂：按质量比3~7：1取松香树脂、萜烯树脂混合，即得增粘剂。
10.根据权利要求1所述一种污水处理截污填料用添加剂，其特征在于，所述助剂：按质量比4~8：1取纳米羟基磷灰石、硬脂酸钙混合，即得助剂。
说明书
一种污水处理截污填料用添加剂
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种污水处理截污填料用添加剂。
背景技术
在石化炼油、精细化工、冶炼、环保、建材、制药和燃气等行业中，由于产品质量、工艺流程和综合处理利用的要求和需要，无论是在炼油、化工品制取、钢铁冶炼、污废水处理，还是燃气净化、尾气排放等过程中，几乎都要进行各种不同形式的过滤净化处理。如制取化工品和燃气的各种干燥塔、洗涤塔、脱硫塔和精馏分离塔中常用陶粒、瓷砂和石英砂等传质进行过滤净化处理;如污水和工业废水处理中的常用微孔瓷管、瓷球、瓷环、瓷砂等填料传质进行过滤净化处理。通常我们所说的过滤是一种常见的固液分离方法，一般来说，过滤都需要借助过滤介质才能实现从液相中将固体物质分离出来。常见的过滤介质有石英砂、硅藻土、锰砂、陶粒、活性炭等，高精度过滤材料有微滤膜、超滤膜、反渗透膜等，不同的过滤介质针对的过滤对象及过滤精度都不同。如石英砂的过滤精度是5-10mm，可有效去除胶体微粒及高分子有机物，但更小的粒径的颗粒就不能分离。常见的过滤精度见表1。而实现高精度过滤的造价较高昂，特别是一些具有耐酸、耐碱、耐高温等特殊要求的固液分离更是造价高昂，因此，制备高性能的过滤填料具有巨大的应用市场;对于这类特殊的过滤材料有大量的机构和企业在研究，针对不同的行业、不同的过滤要求开发出来了多种产品，有代表性的是多孔陶瓷材料，最高过滤精度可以实现0.1um。但造价成本高昂，应用领域受到限制。在废水生物膜法处理工艺中，填充的填料是其核心部分。填料是生物膜赖以栖息的场所，是生物膜的载体，影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构，同时兼有截留悬浮物质的作用。再次，填料起到切割、阻挡气泡的作用，可以增加气泡在水体中的停留时间和气、液接触表面积，提高传质效率。由此可见填料有着极其重要的作用，对于生物膜法工艺的运行效果和能耗都有着十分重要的影响和意义。同时，载体填料的费用在生物膜法处理系统的基建费用中又占较大比重，所以填料关系到系统的合理性。随着技术工艺的发展，生物填料从主要使用碎石、卵石、炉渣、焦炭等小比表面积和低空隙率的实心填料，发展到如今使用高强度、轻质、比表面积大、空隙率高的填料，大大提高了生物膜法的处理效率。填料的性能指标：水力学特征，包括比表面积孔隙率、形状尺寸和填充度;稳定性;生物膜附着性及成本。填料的种类分为定型固定式填料;挂式填料，包括软性填料、半软性填料、组合填料及弹性填料;分散型填料，分散型填料包括堆积式、悬浮式填料;新型生物填料等。目前常用污水处理填料的对氨氮污染物的表面吸附性不强、截污效果差的问题，亟待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前常用污水处理填料的对氨氮污染物的表面吸附性不强、截污效果差的问题，提供一种污水处理截污填料用添加剂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种污水处理截污填料用添加剂，按质量份数计，包括如下组分：2~5份增粘剂、1~4份助剂、6~10份粉煤灰，还包括：25~40份复合基料、12~20份复合辅料。
所述复合基料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，依次取10~15份聚丙烯酰胺、3~6份乳化剂、2~5份N,N-二甲基甲酰胺、0.1~0.4份硫酸铬、40~60份水，先取聚丙烯酰胺和水混合搅拌，加入乳化剂、N,N-二甲基甲酰胺、硫酸铬，搅拌分散，于60~75℃，保温静置，高速搅拌混合，出料，得复合料;
(2)按重量份数计，依次取3~7份假丝酵母菌、7~13份活性污泥、120~160份试剂A、10~15份葡萄糖、3~7份柠檬酸钠混合，于28~35℃，保温搅拌活化，得活化混液，取活化混液按质量比20~40：3：1：7加入酪素、酵母膏、马铃薯混合，于30~35℃，摇床震荡发酵，出料，灭菌，离心，收集离心物干燥，得干燥物，按质量比1：12~20取干燥物、石油醚混合，于65~75℃加热回流提取，得提取液，取提取液减压蒸馏，得产料，按质量比3~7：10：1取复合料、预处理海泡石、产料混合搅拌，即得复合基料。
所述步骤(1)中的乳化剂：按质量比2~5：1取脂肪醇聚氧乙烯醚、OP-10混合，即得乳化剂。
所述步骤(2)中的试剂A：按质量比1：7~14取KHCO3、PBS缓冲液混合，即得试剂A。
所述步骤(2)中的预处理海泡石：取海泡石粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：10~12取海泡石和盐酸溶液混合，于45~55℃，搅拌，过滤，取滤饼水洗，干燥，得干燥物，取干燥物焙烧，冷却，得焙烧物，取焙烧物按质量比4~8：1：30~50加入瓜尔胶、水混合搅拌，过滤，取滤渣冷冻干燥，即得预处理海泡石。
所述复合辅料：按重量份数计，取10~15份N-甲基吡咯烷酮、20~40份氧化石墨烯、12~20份4，4’-二氨基二苯基醚混合，于65~85℃，恒温搅拌，得混合料，按重量份数计，取20~45份混合料、7~12份3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、6~10份添加剂、10~15份试剂B，先取混合料、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐混合，超声震荡，加入添加剂、试剂B混合，于45~60℃，搅拌，出料，保温静置，即得复合辅料。
所述试剂B：按质量比3~6：1取氨水、尿素混合，即得试剂B。
所述添加剂：按质量比3~6：2取醋酸酐、吡啶混合，即得添加剂。
所述增粘剂：按质量比3~7：1取松香树脂、萜烯树脂混合，即得增粘剂。
所述助剂：按质量比4~8：1取纳米羟基磷灰石、硬脂酸钙混合，即得助剂。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
(1)本发明添加的聚丙烯酰胺能够提供稳泡作用，在配合少量铬离子的作用下，发生部分交联，在体系中形成泡沫凝胶物，能够使气泡稳定存在于体系中，而在使用过程中，气泡分散的位置可产生较高的气阻，且泡沫形成后，将在体系内部保持停滞状态，在较长时间内尽可能减少气体进出体系中，避免内部有效成分被氧化失效，且气泡在体系内部的分散可有效降低体系的粘度，减少体系内部高分子物质之间的凝聚力，提高对氨氮污染物的截污效果，而以假丝酵母菌、活性污泥等为原料进行活化、发酵，得到大量有机质，其分子结构中含有不饱和双键、羰基等基团，在使用过程中可与氨氮污染物间发生化学键合，提高对污染物的吸附作用;
(2)本发明对海泡石进行粉碎、酸浸、焙烧处理，对海泡石进行活化，在与水接触后可悬浮分布于胶凝网络结构的表层，而润湿后的海泡石具有很强的粘结性，有利于初粘力的进一步提升，另一方面，海泡石还具有优异的吸附性能，可吸附体系中多种活性成分，使其富集于表层，提高吸附截污效果，同时，加入的瓜尔胶可起到辅助成膜作用，在海泡石成分所含的二价阳离子作用下形成凝胶，将有效成分固定吸附于凝胶网络结构中，从而使的初粘力得到有效提高，能够改善凝胶弹性，构成稳定的体系结构，便于稳定吸附截污性能;
(3)本发明以4,4’-二氨基二苯基醚为改性剂，使氧化石墨烯结构中带入氨基，从而使氧化石墨烯在制备过程中，被限制在凝胶网络结构中后，其分子结构中带有的含氧官能团可与瓜尔胶成分发生氢键吸附，从而使海泡石与氧化石墨烯共同固定于凝胶网络结构中，两者配合可保障体系具有较低的摩擦系数，起到良好的组织润滑效果，能够有效提高本发明对污水处理用填料的附着能力，改善对氨氮污染物的表面吸附性性能及截污效果，也可使得填料具有一定的柔性和刚性，延长其使用寿命长，保持布水布气性能的良好，其氧传递系数高、挂膜脱膜容易、比表面积大、不结团堵塞，无异味，吸附性好，可优化应用于填料后的使用效果。（发明人沈继锋）
