申请日2015.11.13
公开(公告)日2016.02.24
IPC分类号C02F3/28; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种废水处理生物流化床用仿生流化载体及其制备方法和应用，由以下组分按质量分数配比组成：高分子聚合物45%～90%、动物下脚料5%～50%、微量元素1%～10%、无机填料1%～10%。本发明所述载体具有较高的亲水性和生物亲和力，表面传质效率高，易于微生物挂膜生长，挂膜量更高;其次，缩短微生物的挂膜时间，提高污水生物处理效率;本发明所述载体密度可调节，因而更易于流化，节约能耗，且无机填料的加入可降低成本，提高载体的刚性，使载体的整体性能提高。
权利要求书
1.一种废水处理生物流化床用仿生流化载体，其特征在于，由以下组分按质量分数配比组成：高分子聚合物45%～90%、动物下脚料5%～50%、微量元素1%～10%、无机填料1%～10%;所述高分子聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺中的至少一种;所述动物下脚料为骨胶、骨粉、血粉、肉骨粉、动物毛发水解粉、蹄壳、制革下脚料、羽毛粉、蚕蛹、鱼粉、蛋壳中的至少一种;所述微量元素为硫酸锌、氯化锰、硫酸亚铁、氯化铜、氯化钴、硫酸镍;无机填料为碳酸钙、硅灰石中的至少一种。
2.根据权利要求1所述一种废水处理生物流化床用仿生流化载体，其特征在于，由以下组分按质量分数配比组成：高分子聚合物90%、动物下脚料6%、微量元素3%、无机填料1%。
3.根据权利要求1所述一种废水处理生物流化床用仿生流化载体，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
4.根据权利要求1所述一种废水处理生物流化床用仿生流化载体，其特征在于，所述聚苯乙烯为通用级聚苯乙烯。
5.权利要求1所述的一种废水处理生物流化床用仿生流化载体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将原料按质量分数比配料，在搅拌机中对其预混粗分散，搅拌速度为100～200转 /分钟，搅拌时间为40～100分钟;
(2)将步骤(1)预混的原料加入球磨机中进行细化分散，球磨机转速为20～90转/分钟，球磨时间为20～60分钟;
(3)经细化分散后的原料加入注塑机中，加工得到所述仿生流化载体，其中，注塑机锁模力为2000～3800t/m2、注射量为20%～85%。
6.根据权利要求5所述一种废水处理生物流化床用仿生流化载体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将原料按质量分数比配料，在搅拌机中对其预混粗分散，搅拌速度为120转/分钟，搅拌时间为45分钟;
(2)将步骤(1)预混的原料加入球磨机中进行细化分散，球磨机转速为60转/分钟，球磨时间为40分钟;
(3)经细化分散后的原料加入注塑机中，加工得到所述仿生流化载体，其中，注塑机锁模力为3400t/m2、注射量为70%。
7.权利要求1所述生物流化床用仿生流化载体在处理有机化工工业废水中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于所述生物流化床包括三相分离器(2)、内筒 (3)、外筒(5)、布水器(13)和原水槽(9);其中三相分离器(2)设于外筒(5)的上方，内筒(3)设于外筒(5)的内部，布水器(13)设于外筒(5)的下方，并通过法兰(6)与外筒(5)连接;所述三相分离器(2)顶部设有沼气出口(7)，三相分离器(2) 的侧壁上部分别设置出样口(1)和出水口(11)，其中出水口(11)的高度低于出样口 (1);外筒(5)的侧壁上设有进样口(4)，并通过进样泵(8)与原水槽(9)连通;布水器(13)下方设有进水口(12)，进水口(12)通过循环泵(10)与出水口(11)连通。
说明书
一种废水处理生物流化床用仿生流化载体及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机化工工业废水处理领域，尤其涉及一种废水处理生物流化床用仿生流化载体及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国社会和经济的快速发展，环境污染问题日益严峻，污水排放量逐年递增，污水中有害物质的成分越来越复杂，传统的污水生物反应器存在传质慢、效率低、出水水质不佳、负荷低、抗冲击负荷差等缺点。生物流化床反应器(biologicalfluidizedbedreactor，FBBR) 是处理有机污水的一种高效生物处理工艺，它是借助于生长在悬浮颗粒载体表面上的生物膜来净化污水的一种生物膜法水处理技术。生物流化床反应器最突出的特点是传质快、污水停留时间短、处理效率高，并且还具有污泥产量少，基质负荷较高时，污泥循环再生的生物量最小，不会因为生物量的累积而引起体系阻塞，容积负荷高，处理效果好，抗冲击负荷强，占地面积少，投资省等优点。
载体是生物流化床反应器的核心组成部分之一，被称为生物流化床反应器的“心脏”部件，载体的性能是衡量生物流化床成功与否的决定性因素。载体主要分为无机类载体和有机类载体，其中无机载体存在比重大、能耗高、不易流化、易磨损的特点;有机载体具有比重适宜、易于流化、能耗低、不易磨损等优点，但其存在与生物相容性差、亲水性和生物亲和力差，挂膜时间长，负载生物量少的缺点。郭志涛等通过添加改性剂对高分子聚合物进行表面改性进而用改性，以改性后高分子聚合物为载体，采用两级好氧移动床生物膜反应器处理低浓度化工废水，实验结果显示通过载体的改性，虽然亲水性有所提高，但生物相容性差，挂膜时间较长。路远等采用化学氧化铁离子覆盖技术对普通聚丙烯填料进行改性，并对改性前后的填料进行生物亲水性，表面特性，临界表面张力以及模拟污水的生物挂膜等特性研究，虽然载体生物亲水性和亲和力有所提高，但是其载体挂膜时间较长生物负载量较少。采用材料表面改性的方法来提高比表面积、增加羧基、氨基、羟基等基团，虽然有一定改善，但仍存在挂膜慢的问题，因此开发一种新型的与生物相似相容、生物亲和力和亲水性高、挂膜时间短的仿生载体将是生物流化床废水处理领域的重要研究方向。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对传统生物流化床启动时间长，特别是厌氧流化床启动困难，载体生物相容性差、亲水性与生物亲和力差、挂膜时间长、载体负载微生物量少等缺点，提供了一种废水处理生物流化床用仿生流化载体及其制备方法和应用。
技术方案：一种废水处理生物流化床用仿生流化载体，由以下组分按质量分数配比组成：高分子聚合物45%～90%、动物下脚料5%～50%、微量元素1%～10%、无机填料1%～10%;所述高分子聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺中的至少一种;所述动物下脚料为骨胶、骨粉、血粉、肉骨粉、动物毛发水解粉、蹄壳、制革下脚料、羽毛粉、蚕蛹、鱼粉、蛋壳中的至少一种;所述微量元素为硫酸锌、氯化锰、硫酸亚铁、氯化铜、氯化钴、硫酸镍;无机填料为碳酸钙、硅灰石中的至少一种。
优选的，所述载体由以下组分按质量分数配比组成：高分子聚合物90%、动物下脚料6%、微量元素3%、无机填料1%。
优选的，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
优选的，所述聚苯乙烯为通用级聚苯乙烯。
一种废水处理生物流化床用仿生流化载体的制备方法，包含以下步骤：
(1)将原料按质量分数比配料，在搅拌机中对其预混粗分散，搅拌速度为100～200转/ 分钟，搅拌时间为40～100分钟;
(2)将步骤(1)预混的原料加入球磨机中进行细化分散，球磨机转速为20～90转/分钟，球磨时间为20～60分钟;
(3)经细化分散后的原料加入注塑机中，加工得到所述仿生流化载体，其中，注塑机锁模力为2000～3800t/m2、注射量为20%～85%。
优选的，所述载体的制备方法，包含以下步骤：
(1)将原料按质量分数比配料，在搅拌机中对其预混粗分散，搅拌速度为120转/分钟，搅拌时间为45分钟;
(2)将步骤(1)预混的原料加入球磨机中进行细化分散，球磨机转速为60转/分钟，球磨时间为40分钟;
(3)经细化分散后的原料加入注塑机中，加工得到所述仿生流化载体，其中，注塑机锁模力为3400t/m2、注射量为70%。
所述生物流化床用仿生流化载体在处理有机化工工业废水中的应用。
优选的，所述生物流化床包括三相分离器、内筒、外筒、布水器和原水槽;其中三相分离器设于外筒的上方，内筒设于外筒的内部，布水器设于外筒的下方，并通过法兰与外筒连接;所述三相分离器顶部设有沼气出口，三相分离器的侧壁上部分别设置出样口和出水口，其中出水口的高度低于出样口;外筒的侧壁上设有进样口，并通过进样泵与原水槽连通;布水器下方设有进水口，进水口通过循环泵与出水口连通。
有益效果：(1)动物下脚料含有大量的蛋白质、动物矿物质以及各种微量元素，在载体流化过程中可以缓释微量营养元素以刺激微生物的快速繁殖更新，促进微生物代谢生长;(2) 动物下脚料作为自然性生物基辅材的相似相容特性使载体具有较高的亲水性和生物亲和力，提高载体表面传质效率，从而使载体更易于微生物的挂膜生长，挂膜量更高;(3)微量元素的加入，刺激微生物的生长代谢，诱导生物酶的合成，进而促进生物膜的形成，缩短挂膜时间，提高污水生物处理效率;(4)高分子聚合物与无机填料的配比，可调节载体密度，使载体更易于流化，节约能耗，且无机填料的加入可降低成本，提高载体的刚性，提高载体的整体性能。
