專利名稱：凹土基支架-復合凹土/聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物濾料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及濾料及制備方法，具體涉及一種用于廢水處 理的凹土基支架-復合凹土/聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物濾料。
背景技術(shù)：
近年來，固定化微生物技術(shù)在高難廢水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)發(fā)展 的關(guān)鍵是固定化微生物載體的研發(fā)。聚氨酯網(wǎng)狀海綿是目前國內(nèi)外廢水處理常用的固定化微生物載體材料。聚氨酯 載體在應(yīng)用過程中存在生物相容性差、吸附能力不高、化學及生物穩(wěn)定性欠佳和成本高等 缺點，限制了聚氨酯載體在廢水處理領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。在聚氨酯載體制備過程中加入無 機物有利于解決聚氨酯載體存在的上述問題。如中國專利CN1837361A在聚氨酯發(fā)泡過程 中添加改性活性炭纖維(添加量為3% -5% )制備活性炭纖維復合聚氨酯海綿；中國專 利CN1631976A在聚氨醋發(fā)泡過程中添加改性納米SiOx (添加量1 % -8 % )制備改性納米 SiOx復合聚氨酯海綿，改性納米SiOx的加入改善了復合載體的理化性能，提高了復合載體 固定微生物的能力；中國專利CN101619310A在聚氨酯發(fā)泡過程中添加納米凹土(添加量 0.5%-5%)制備復合載體，也取得了較好的復配效果。但是，無機物填充量大于5%的復合 聚氨酯海綿普遍存在發(fā)泡不均勻和成品脆性大容易破碎等缺點，限制其優(yōu)越性能的發(fā)揮。凹土濾料近年來發(fā)展較快，中國專利ZL200710133724. 3提供了一種可懸浮復合 黏土濾料的制備方法。中國專利CN101759281A提供一種曝氣生物濾池用雙層復合生物濾 料及其制備方法。上述專利所制備的復合濾料均具有良好的生物親和性，且耐磨性好，實用 性較強。但該類濾料與聚氨酯網(wǎng)狀海綿相比，比表面積要小得多，因單位體積微生物負載量 相對較低而影響水處理效果。以凹土濾料與復合凹土 /聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物濾料目前還未見報道。二者的 協(xié)同效應(yīng)對形成的新型組合濾料的水處理能效的發(fā)揮將有顯著的促進作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種凹土基支架-復合凹土 /聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物 濾料，該網(wǎng)狀海綿組合生物濾料有效改善聚氨酯海綿對微生物的親和性和負載量，具有良 好的吸附性能和微生物固載能力，最大限度發(fā)揮復合海綿的生物載體功能。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是以貫穿的凹土空心環(huán)柱體為固載支架，添加有機改性 凹土的聚氨酯網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料原位發(fā)泡形成組合生物濾料；具體步驟如下步驟1 將原凹土依重量比1 4置入濃度為lmol/1鹽酸溶液中酸化處理lh，水 洗至中性；酸化凹土依重量比1 10加入濃度為35mmol/l的十八烷基三甲基氯化銨水溶 液，以超聲+攪拌的方式進行有機改性處理Ih ；處理后凹土經(jīng)離心、洗滌、烘干、粉碎、過200 目篩，得到有機改性凹土；步驟2:原凹土和水依重量比3 1混合，利用模具制成空心環(huán)柱體，空心環(huán)柱體在450°C的馬弗爐內(nèi)灼燒lh，制得空心環(huán)柱體的凹土基支架；步驟3 依重量比秤取70份的聚醚330，與步驟1的1. 5-4. 5份有機改性凹土混合， 機械攪拌lh，攪拌速度控制在2000-3000r/min，得到聚醚330與有機改性凹土的預混液； 然后依重量比將硅油0. 5-1份、水1. 2-2. 3份、二氯甲烷0. 2-0. 4份、液體石蠟2份、辛酸亞 錫1份、三乙烯二胺1份依次加入預混液中，機械攪拌lOmin，攪拌速度控制在2000-3000r/ min，使各組分混合均勻；最后依重量比取甲苯二異氰酸酯26. 4-31份加入前述的混合液中 繼續(xù)機械攪拌30S停止，得網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料；步驟4 以步驟2制得的空心環(huán)柱體的凹土基支架作為固載支架，將步驟3所得網(wǎng) 狀海綿發(fā)泡料快速導入凹土基支架內(nèi)，并注滿支架空腔，20°C原位發(fā)泡20min，再50-60°C 固化1.5h，得組合生物濾料。其中，空心環(huán)柱體的直徑20mm、高度20mm、壁厚1mm。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、以貫穿的空心環(huán)柱體的凹土基支架作為復合凹土 /聚氨 酯網(wǎng)狀海綿的固載支架，原位發(fā)泡形成組合生物濾料，具有良好的吸附性能和微生物固載 能力；2、與中國專利CN101619310A中添加納米凹土不同，本申請專利采用季銨鹽對凹土實 施有機改性，通過改善凹土與聚氨酯的相容性來提高凹土填充量，顯著提升復合聚氨酯海 綿的載體性能，改善載體對微生物的親和性和負載量，強化載體對微生物的固載效率和為 固載微生物的功能高效發(fā)揮提供良好的微環(huán)境；3、針對高凹土含量(> 5% )的復合聚氨 酯海綿在使用中易碎的缺點，本申請專利在凹土基支架中原位發(fā)泡形成聚氨酯網(wǎng)狀海綿， 對內(nèi)腔中的海綿有極佳的保護作用，而且兼具凹土的吸附優(yōu)勢和凹土 /聚氨酯網(wǎng)狀海綿的 載體功能，在二者的協(xié)同效應(yīng)基礎(chǔ)上形成的組合生物濾料在廢水處理中優(yōu)勢明顯；4、根據(jù) 廢水處理的實際需要，凹土基支架的直徑、高度和壁厚可調(diào)，通過對凹土基支架空腔和聚氨 酯網(wǎng)狀海綿二者比例的調(diào)控，實現(xiàn)對組合生物濾料整體密度的調(diào)控，組合濾料既可以作為 懸浮濾料，也可以作為固定床濾料，在實際應(yīng)用中更具靈活性。


圖1為空心環(huán)柱體的凹土基支架結(jié)構(gòu)示意圖之一圖2為空心環(huán)柱體的凹土基支架結(jié)構(gòu)示意圖之二圖3為空心環(huán)柱體的凹土基支架結(jié)構(gòu)示意圖之三
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)解決方案做進一步的描述，這些實施例不 能理解為是對技術(shù)解決方案的限制。實施例1 依以下步驟制備組合生物濾料步驟1 將原凹土依重量比1 4置入濃度為lmol/1鹽酸溶液中酸化處理lh，水 洗至中性；酸化凹土依重量比1 10加入濃度為35mmol/l的十八烷基三甲基氯化銨水溶 液，以超聲+攪拌的方式進行有機改性處理Ih ；處理后凹土經(jīng)離心、洗滌、烘干、粉碎、過200 目篩，得到有機改性凹土；步驟2 原凹土和水依重量比3 1混合，利用模具制成直徑20mm、高度20mm、壁 厚Imm的空心環(huán)柱體，在450°C的馬弗爐內(nèi)灼燒lh，制得空心環(huán)柱體的凹土基支架；
步驟3 依重量比秤取70份的聚醚330，與步驟1的1. 5份有機改性凹土混合，機 械攪拌lh，攪拌速度控制在2000r/min，得到聚醚330與有機改性凹土的預混液；然后依重 量比將硅油0. 5份、水1. 2份、二氯甲烷0. 2份、液體石蠟2份、辛酸亞錫1份、三乙烯二胺1 份依次加入預混液中，機械攪拌lOmin，攪拌速度控制在2000r/min，使各組分混合均勻；最 后依重量比取甲苯二異氰酸酯26. 4份加入前述的混合液中繼續(xù)機械攪拌30S停止，得網(wǎng)狀 海綿發(fā)泡料；步驟4 以步驟2的空心環(huán)柱體的凹土基支架作為固載支架，將步驟3所得網(wǎng)狀 海綿發(fā)泡料快速導入凹土基支架內(nèi)，并注滿支架空腔，20°C原位發(fā)泡20min，再50°C固化 1.5h，得組合生物濾料。應(yīng)用實施例1制得的組合生物濾料，利用城市生活污水處理廠的活性污泥固定微 生物，固定的微生物量可達62g/l。實施例2 依以下步驟制備組合生物濾料步驟1 將原凹土依重量比1 4置入濃度為lmol/1鹽酸溶液中酸化處理lh，水 洗至中性；酸化凹土依重量比1 10加入濃度為35mmol/l的十八烷基三甲基氯化銨水溶 液，以超聲+攪拌的方式進行有機改性處理Ih ；處理后凹土經(jīng)離心、洗滌、烘干、粉碎、過200 目篩，得到有機改性凹土；步驟2 原凹土和水依重量比3 1混合，利用模具制成直徑20mm、高度20mm、壁 厚Imm的空心環(huán)柱體，在450°C的馬弗爐內(nèi)灼燒lh，制得空心環(huán)柱體的凹土基支架；步驟3 依重量比秤取70份的聚醚330，與步驟1的3. O份有機改性凹土混合，機 械攪拌lh，攪拌速度控制在2500r/min，得到聚醚330與有機改性凹土的預混液；然后依重 量比將硅油0. 75份、水1. 75份、二氯甲烷0. 3份、液體石蠟2份、辛酸亞錫1份、三乙烯二 胺1份依次加入預混液中，機械攪拌lOmin，攪拌速度控制在2500r/min，使各組分混合均 勻；最后依重量比取甲苯二異氰酸酯28. 7份加入前述的混合液中繼續(xù)機械攪拌30S停止， 得網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料；步驟4 以步驟2的空心環(huán)柱體的凹土基支架作為固載支架，將步驟3所得網(wǎng)狀 海綿發(fā)泡料快速導入凹土基支架內(nèi)，并注滿支架空腔，20°C原位發(fā)泡20min，再55°C固化 1.5h，得組合生物濾料。應(yīng)用實施例2制得的組合生物濾料處理城市生活污水，污染物去除負荷高，COD負 荷可達30kg/m3. d，氨氮負荷可達4. 2kg/m3. d。實施例3 依以下步驟制備組合生物濾料步驟1 將原凹土依重量比1 4置入濃度為lmol/1鹽酸溶液中酸化處理lh，水 洗至中性；酸化凹土依重量比1 10加入濃度為35mmol/l的十八烷基三甲基氯化銨水溶 液，以超聲+攪拌的方式進行有機改性處理Ih ；處理后凹土經(jīng)離心、洗滌、烘干、粉碎、過200 目篩，得到有機改性凹土；步驟2 原凹土和水依重量比3 1混合，利用模具制成直徑20mm、高度20mm、壁 厚Imm的空心環(huán)柱體，在450°C的馬弗爐內(nèi)灼燒lh，制得空心環(huán)柱體的凹土基支架；步驟3 依重量比秤取70份的聚醚330，與步驟1的4. 5份有機改性凹土混合，機 械攪拌lh，攪拌速度控制在3000r/min，得到聚醚330與有機改性凹土的預混液；然后依重 量比將硅油1份、水2. 3份、二氯甲烷0. 4份、液體石蠟2份、辛酸亞錫1份、三乙烯二胺1份依次加入預混液中，機械攪拌lOmin，攪拌速度控制在3000r/min，使各組分混合均勻 ’最 后依重量比取甲苯二異氰酸酯31份加入前述的混合液中繼續(xù)機械攪拌30S停止，得網(wǎng)狀海 綿發(fā)泡料；步驟4 以步驟2的空心環(huán)柱體的凹土基支架作為固載支架，將步驟3所得網(wǎng)狀 海綿發(fā)泡料快速導入凹土基支架內(nèi)，并注滿支架空腔，20°C原位發(fā)泡20min，再60°C固化 1.5h，得組合生物濾料。利用實施實例3制得的組合生物濾料處理高氨氮廢水，組合生物濾料可直接處理 2500mg/L的氨氮，在好氧條件下，氨氮的硝化率可達99%以上、反硝化率可達88%以上。
權(quán)利要求
一種凹土基支架 復合凹土/聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物濾料，其特征在于以貫穿的凹土空心環(huán)柱體為固載支架，添加有機改性凹土的聚氨酯網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料原位發(fā)泡形成組合生物濾料；具體步驟如下步驟1將原凹土依重量比1∶4置入濃度為1mol/l鹽酸溶液中酸化處理1h，水洗至中性；酸化凹土依重量比1∶10加入濃度為35mmol/l的十八烷基三甲基氯化銨水溶液，以超聲+攪拌的方式進行有機改性處理1h；處理后凹土經(jīng)離心、洗滌、烘干、粉碎、過200目篩，得到有機改性凹土；步驟2原凹土和水依重量比3∶1混合，利用模具制成空心環(huán)柱體，空心環(huán)柱體在450℃的馬弗爐內(nèi)灼燒1h，制得空心環(huán)柱體的凹土基支架；步驟3依重量比秤取70份的聚醚330，與步驟1的1.5 4.5份有機改性凹土混合，機械攪拌1h，攪拌速度控制在2000 3000r/min，得到聚醚330與有機改性凹土的預混液；然后依重量比將硅油0.5 1份、水1.2 2.3份、二氯甲烷0.2 0.4份、液體石蠟2份、辛酸亞錫1份、三乙烯二胺1份依次加入預混液中，機械攪拌10min，攪拌速度控制在2000 3000r/min，使各組分混合均勻；最后依重量比取甲苯二異氰酸酯26.4 31份加入前述的混合液中繼續(xù)機械攪拌30S停止，得網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料；步驟4以步驟2制得的空心環(huán)柱體的凹土基支架作為固載支架，將步驟3所得網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料快速導入凹土基支架內(nèi)，并注滿支架空腔，20℃原位發(fā)泡20min，再50 60℃固化1.5h，得組合生物濾料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凹土基支架_復合凹土/聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物濾 料，其特征在于空心環(huán)柱體的直徑20mm、高度20mm、壁厚1mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凹土基支架-復合凹土/聚氨酯網(wǎng)狀海綿組合生物濾料，以貫穿的凹土空心環(huán)柱體為固載支架，添加有機改性凹土的聚氨酯網(wǎng)狀海綿發(fā)泡料原位發(fā)泡形成組合生物濾料；本發(fā)明通過該制備方法得到的網(wǎng)狀海綿組合生物濾料能有效改善聚氨酯海綿對微生物的親和性和負載量，具有良好的吸附性能和微生物固載能力，最大限度發(fā)揮復合海綿的生物載體功能，協(xié)同增效作用顯著。
文檔編號C02F3/10GK101898826SQ20101025177
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者吳劍, 金葉玲, 陳靜, 馬喜君 申請人:淮陰工學院