改性微生物填料及其制备方法

1.一种改性微生物填料，其特征在于：它是由如下重量份数的原料组 成的：
高密度聚乙烯         66.2～91.7
再生胶粉             5～15
轻质碳酸钙           2～10
马来酸酐             1～6
过氧化二异丙苯       0.1～0.8
甲壳素               0.2～2
炭黑                 0～0.2。
2.一种改性微生物填料，其特征在于：它是由如下重量份数的原料组 成的：
高密度聚乙烯         50～70
再生高密度聚乙烯     20～40
再生胶粉             5～15
轻质碳酸钙           2～10
马来酸酐             1～6
过氧化二异丙苯       0.1～0.8
甲壳素               0.2～2
炭黑                 0～0.2。
3.如权利要求1所述的改性微生物填料的制备方法，其特征在于：
(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，制成丙酮溶液，
(2)向上述丙酮溶液加入高密度聚乙烯、再生胶粉、轻质碳酸钙、 甲壳素、炭黑、均匀混合，之后让丙酮自然挥发使之成为固体物料，(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒
(4)将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型。
4.如权利要求2所述的改性微生物填料的制备方法，其特征在于：
(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，制成丙酮溶液，
(2)向上述丙酮溶液加入高密度聚乙烯、再生高密度聚乙烯、再生胶粉、 轻质碳酸钙、甲壳素、炭黑、均匀混合，之后让丙酮自然挥发使之成为 固体物料，(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒
(4)将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型。

技术领域  本发明涉及一种材料，特别是用于移动床生物膜法处理废水的填 料。\n背景技术  早在二十世纪九十年代初就有人将移动床生物膜反应器用于城市 污水处理。当时的填料(或载体)表面光滑、比表面积小、疏水，因此生物 膜不易附着。于是人们对填料作了大量地研究工作，比较有成就的是韩国浦 项工科大学，其<污/废水处理用低温烧成粘土系微生物固定化载体制造方法 >(公开号10-1999-0073118  公开日1999年10月5日)专利的主要内容是： 至少一种粘土性矿物质占60～90重量比，有机或无机粘着剂占10～40重量 比，以上述粘土性矿物质和有机或无机粘着剂的总重量为基准，混合10％以下 的气孔调节剂制造浆体，将制造的浆体制成粒子或中空管形态，对成型体在 500℃以下进行烧成。上述专利虽解决了填料表面光滑，比表面积小，疏水的 问题，但也存在一定的不足之处。首先是原料为粘土性矿物质，其来源有一 定局限性；再是加工时需烧结，虽然温度在500℃以下不是很高，但操作起来 仍比较麻烦；另外上述专利侧重于将载体制成多微细孔以利于微生物附着， 事实上多微细孔更有利于进行离子交换，而生物膜载体上的细菌会逐步附着 在填料表面，因此多微细孔仅在运行初期会起一定作用，当反应器正常运行 时，离子交换作用则被阻滞。再有材料本身无处促进微生物活性的物质，使 微生物以较低的活性在工作。\n发明内容  本发明的目的在于提供一种不仅表面粗糙、比表面积大，而且还 可以附着高数量、高活性微生物，原料来源广泛、制备工艺简单的改性微生 物填料及其制备方法。\n一、原料\n本发明的原料主要包括有：高密度聚乙烯、再生胶粉、轻质碳酸钙、马来 酸酐、过氧化二异丙苯及甲壳素。本发明的主要原料为高密度聚乙烯，其可 以全部采用高密度聚乙烯，用量为66.2～91.7重量份。但为了降低填料的成 本，可部分采用再生高密度聚乙烯，此时高密度聚乙烯的用量为50～70重量 份，再生高密度聚乙烯的用量为20～40重量份。原料中还有增加填料表面粗 糙度，增大比表面积的再生胶粉，其用量为5～15重量份。由于高密度聚乙 烯的密度一般在0.92～0.96克/厘米3，为使填料的密度与水接近，则需加入 轻质碳酸钙来调整密度，该轻质碳酸钙的用量为2～10重量份。原料中还有 增加填料粘性、改善其亲水性的马来酸酐，其用量为1～6重量份。但是马来 酸酐不能单独发挥上述作用，必须与高密度聚乙烯反应生成高密度聚乙烯的 衍生物才能起作用，而两者反应又需引发剂，即过氧化二异丙苯，其用量为 0.1～0.8重量份。原料中还有提高生物活性的酶促进剂甲壳素，其用量为 0.2～2重量份。如果需要改善产品的外观色泽，原料中可包括有碳黑0～0.2 重量份。\n二、制备方法\n1.造粒\n(1)将马来酸酐、过氧化二异丙苯用丙酮溶解，制成丙酮溶液。\n(2)将上述丙酮溶液与其他原料均匀混合，之后让丙酮自然挥发，物料成为 固体。\n(3)将上述固体物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。\n2.挤压成型\n将上面造出的颗粒投入螺杆挤出机中，挤压成型，并采用真空模具，真 空度为30000～40000Pa，挤出的填料采用水冷定型，其冷却水温度为 20～30℃。\n使用时将填料投至移动床生物膜反应器中，填充的比例随着水质的 不同而改变。反应器底部设有微孔曝气装置，在曝气气泡和水流的推动 下，填料在水中翻转，附着在载体上的生物膜与废水和氧充分接触，快 速吸附并降解水中的有机物，从而使废水得到深度净化。\n本发明相比现有技术具有如下优点：\n1.填料的亲水性使微生物附着性强，脱落减少，减少了剩余污泥的产 生量；使填料表面形成水化膜，提高了传质能力；增大了微生物的 数量，提高了反应效率。\n2.酶促进剂提高了微生物的活性，使反应效率提高。\n3.微细颗粒增大了填料的粗糙度和比表面积，改进了微生物的附着能 力。\n4.填料的密度保证了它可以被曝气、水力推动，进行翻滚移动。\n5.原料来源广泛，制备工艺简单。\n6.本发明的填料比一般改性塑料填料反应效率提高了2～4倍，BOD5容 积负荷可达5-10kg/(m3·d)。\n具体实施方式\n例1\n取1千克马来酸酐、0.1千克过氧化二异丙苯，用2.5千克丙酮将 它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入91.7千克 高密度聚乙烯、5千克再生胶粉、2千克轻质碳酸钙及0.2千克甲壳素 均匀混合。取出后置于敞开的容器内让丙酮自然挥发，使之成为固体。 将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。挤出机各段温度 为：一区160～170℃、二区180～190℃、三区200～220℃、四区220～ 240℃、五区220～240℃、六区220～240℃、机头190～200℃。将上 面造出的颗粒投入45型单螺杆挤出机中，挤压成型。挤出模具的供气 压力小于10000Pa。各段温度为：机头170-180℃、二区175～185℃、 三区160～170℃、四区145～155℃。真空模具的真空度40kPa，挤出 速度6米/分，挤出的填料采用水冷定性，冷却水温度为20-30℃，得 到的填料为圆筒，其内设轴向交叉加强筋、圆筒外壁上设轴向放射状翅 片，并且圆筒的直径与高度相等。\n例2\n取6千克马来酸酐、0.8千克过氧化二异丙苯，用12千克丙酮将 它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入66.2千克 高密度聚乙烯、15千克再生胶粉、10千克轻质碳酸钙及2千克甲壳素 均匀混合。取出后置于敞开的容器内让丙酮自然挥发，使之成为固体。 将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒。挤出机各段温度 为：一区160～170℃、二区180～190℃、三区200～220℃、四区220～ 240℃、五区220～240℃、六区220～240℃、机头190～200℃。将上 面造出的颗粒投入45型单螺杆挤出机中，挤压成型。挤出模具的供气 压力小于10000Pa。各段温度为：机头170-180℃，二区175～185℃、 三区160～170℃、四区145～155℃。真空模具的真空度40kPa，挤出 速度6米/分，挤出的填料采用水冷定性，冷却水温度为20-30℃，得 到的填料为圆筒，其内设轴向交叉加强筋、圆筒外壁上设轴向放射状翅 片，并且圆筒的直径与高度相等。\n例3\n取1千克马来酸酐、0.1千克过氧化二异丙苯，用2千克丙酮将它 们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入50千克高密 度聚乙烯、40千克再生高密度聚乙烯、15千克再生胶粉、2千克轻质 碳酸钙、0.2千克甲壳素及碳黑0.05千克均匀混合。下面操作与例1 相同。\n例4\n取6千克马来酸酐、0.8千克过氧化二异丙苯，用12千克丙酮将 它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中，再向混合机中加入70千克高 密度聚乙烯、20千克再生高密度聚乙烯、5千克再生胶粉、10千克轻 质碳酸钙、2千克甲壳素及碳黑0.2千克均匀混合。下面操作与例1相 同。