[发明专利]一种混凝土改进的塑料填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物膜水处理系统中的填料，特别是涉及一种混凝土改进的塑料填料及其制备方法，采用混凝土附着在塑料填料表面以改善其表面的亲水性，该塑料填料可广泛应用于水和废水的生化处理工艺过程。 

背景技术

在废水的生化处理工艺中，特别是水质波动较大的工业废水处理，为使废水处理的效果稳定，提高生化处理系统的抗冲击能力，在生化处理工艺中使用水处理填料得到越来越广泛的应用。填料是生物膜水处理系统重要的材料之一。易于生物挂膜，特别是弹性厌氧生物挂膜的填料和耐曝气冲击的好氧生物挂膜填料。但是，目前国内生产的塑料弹性填料都存在着表面亲水性差的缺点；由于填料表面的疏水性，使微生物难以在其表面附着，特别是厌氧微生物，因厌氧生化反应过程生物生成量低，且附着性差，难以在目前普通弹性填料上挂膜，从而使有弹性填料的厌氧生化反应器负荷难以提高；对于好氧生化反应，虽然生化反应生物生成量较高，好氧微生物的吸附能力也比厌氧微生物强，但因填料表面的疏水性，也大大降低了微生物在填料表面的吸附强度，有时在好氧曝气的强烈冲击下，吸附在填料表面的微生物很容易脱落下来，从而也降低了填料表面的生物吸附量。故克服塑料表面的疏水性，使其具有亲水的表面成为研制和生产优异填料的关键。 

常用的塑料材料，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等因其高分子链上没有亲水基团，故它们的表面都是疏水的。用这些塑料材料制作的各种形状的弹性填料，因表面疏水而使其挂膜能力受到限制。 

使用半软性组合填料，虽然填加的纤维部分大大增加了填料的表面积，部分纤维也比塑料亲水，故此填料的挂膜能力比一般的弹性填料强得多。但由于细小的纤维丝在水流的冲击下容易断裂，且微生物挂膜后易于将填料中的纤维丝结成一整块而降低其挂膜效果，故带有纤维丝的半软性组合填料有时有使用寿命短的缺限，在应用中有时使用2-3年就需要更换生化反应池内的填料，造成人力物力的浪费。 

用陶瓷颗粒或火山岩颗粒作为生物填料而开发的曝气生物滤池，对水和废水处理具有 较高的处理效率。主要原因就是这些颗粒具有巨大的表面积，且表面是亲水的。混凝土表面是亲水的，有时在一些生化反应池的混凝土池壁上，都能发现附着活性比较高的微生物，如一些废水处理的厌氧反应池，往往池壁部分产生较多的厌氧产物甲烷的气泡。 

使填料的表面具有亲水性是生产优异水和废水处理填料的关键之一。使材料的表面涂一层亲水性材料，是提高材料表面亲水性的常用方法。提高材料表面的亲水性常用方法有：表面涂抹亲水涂料，表面接技带有亲水基团的高聚物单体，或常用塑料材料中混入水溶性亲水高分子材料，以及用亲水性的混凝土附着在填料的表面。表面涂抹亲水涂料因涂料易溶于水中而脱落，故难以进行实际应用；表面接技带有亲水基团的高聚物单体，可采用高能辐照的方法，在填料的表面产生活性自由基，自由基再与水溶性单体进行引发聚合，而使材料表面接枝上水溶性基团，但因为填料的形状一般比较复杂，往往要求具有较大的比表面，除填料的外表面，还有填料的内表面，而高能辐照难以均匀辐照填料的内外表面，故使填料的内外表面的亲水性产生差异，从而也影响其使用效果。在常用塑料中混入水溶性高分子材料，也可大大改善材料表面的亲水性能，发明人在专利号为ZL01129834.0的发明专利中提出一种水处理弹性亲水性塑料填料制备方法.，但该方法在实际应用过程中，存在以下几个问题：1、添加入塑料合金的水溶性材料价格比普通塑料高，使其生产成本大幅度提高；2、塑料填料中添加入塑料合金的水溶性材料，使塑料填料的强度降低了，特别是在废水处理过程中，由于微生物的侵蚀作用，使采用塑料合金亲水性表面改性后的填料在使用1-2年后，强度大幅下降，破损率提高，从而限制了塑料合金亲水性表面改性后的填料的实际大规模应用。 

发明的内容 

本发明首要的目的是针对现有存在的不足，提供一种混凝土改进的塑料填料及其制备方法。该混凝土改进的塑料表面亲水性好，混凝土与塑料结合力强。 

填料材质表面的状况与其性能关系很大，本发明从填料材料的表面改性着手，以改善填料材料的表面亲水状况，从而提高填料的应用性能，特别是在普通的塑料弹性填料表面，通过附着一层亲水性的混凝土改性，提高填料表面的亲水性能，并本发明通过在塑料表面加工一定数量的通孔，大幅提高混凝土在塑料填料表面的粘接强度；同时由于塑料比重小于水，而水泥的比重大于水，在塑料的表面附着一层混凝土在改善塑料表面的亲水性能的同时可调节塑料填料的比重，从而生产出更合符要求的悬浮填料。 

本发明的目的通过如下技术方案实现：