[发明专利]多组分PVC生物填料

说明书

技术领域

本发明属于好氧处理生物填料，具体地说，涉及一种生活废水好氧生物处理的多组分PVC生物填料。

背景技术

生物填料是废水生物处理技术的核心之一，它的亲水性和生物亲和性将直接影响微生物的附着、生长，从而影响废水的处理效果。目前，市场上常见的聚氯乙烯生物填料由于亲水性能和生物亲和性较差，导致在挂膜速度、挂膜量及膜与填料的紧密度方面存在不足，向PVC（乙烯基的聚合物质）填料中加入适当物质进行共混改性，可望提高填料的传质、挂膜和水处理性能。另外PVC的冲击强度只有2～5kJ/m²，具有冲击强度低、热稳定性差等缺点，导致该填料容易老化，使用寿命较短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种亲水性能和生物亲和性较好的多组分PVC生物填料。

本发明的技术方案如下：一种多组分PVC生物填料，其特征在于由下述重量份数的原料制得：

聚乙烯醇6～10份 乙烯/醋酸乙烯共聚物3～8份 聚丙烯酰胺5～10份

活性炭1～3份 磁粉4～6份 PVC弹性体63～81份

上述生物填料亲水性能较好，适合微生物生长，挂膜速度较快，生物膜量也较大，通过加入乙烯/醋酸乙烯共聚物，由于乙烯/醋酸乙烯共聚物的孔隙形变减弱了PVC的约束应力，使这种应力低于材料的断裂强度，从而产生大面积的塑性形变，因而冲击强度大幅度提高，增强了填料的增韧性，提高填料的使用寿命。并且以上组分相互不发生反应，能够保证各自有效成分相互协同作用，同时有不互相干扰。

以上所述填料原料重量份数为：

聚乙烯醇8份 乙烯/醋酸乙烯共聚物5份 聚丙烯酰胺5份

活性炭2份 磁粉4份 PVC弹性体76份

上述多组分PVC生物填料的制备方法，由如下步骤制得：

（1）、按重量份数配取聚乙烯醇6～10份、乙烯/醋酸乙烯共聚物3～8份、聚丙烯酰胺5～10份、活性炭1～3份、磁粉4～6份和PVC弹性体63～81份混合均匀；

（2）再将步骤（1）所得的混合物投入到注塑机的进料漏斗中，通过填料模具挤出成型，既得PVC生物填料。

上述聚乙烯醇在填料中起到很好的润湿性，同时添加乙烯/醋酸乙烯共聚物和聚丙烯酰胺，所得到的填料接触角为64.5°，填料在水中浸泡10h后含水率达到30%；而单一PVC生物填料的接触角为78.5°，在水中浸泡10h后含水率达到14%；单一PVC填料加入聚乙烯醇后，填料的润湿性能显著改善，使得生物膜与填料接触更紧密。活性炭具有优良的吸附能力，能使生物细胞的外酶和有机物浓缩到固体表面，造成局部空间的高氧化速率，突破原有浓度平衡的界限，延长微生物与有机物的接触时间，使得有机物被迅速、彻底降解，生物的氧化又使活性炭表面吸附能力得到恢复。且经过实验发现在上述共混PVC基础上再加入不同配比的活性炭，活性炭配在上述成分中配比重量份数分别为0份、1份、2份、3份。分别取相同量的生物填料装填在不同生物污水处理设备上，在原水浓度、曝气量相同的条件下闷曝1天，1天后测量不同填料的生物膜量。实验结果表明：当活性炭重量份数小于2份时，随着活性炭添加量的增多，生物膜量显著增加，超过2份以后，基本不影响。未添加活性炭曝气1天后的生物膜量为0.020g/kg，添加2份的活性炭所得生物填料曝气1天后的生物膜量为0.024g/kg。

好氧接触氧化处理废水的装置中的有机污染物在弱磁场的作用下，通过磁力键、磁力、洛仑兹力和磁致胶体效应等作用经磁聚、吸附、富集到磁性生物填料表面；氧是顺磁性物质，曝气时会在磁场作用下被吸附到生物填料附近，增大填料表面的氧浓度，促进好氧生物的繁殖。另外弱磁场还有可能诱导微生物的活性和酶活性。在上述优化得到的亲水性改性配方和活性炭改性配方基础上再加入不同配比的磁粉，上述成分中磁粉配比重量份数为0份、2份、4份、8份，然后加工成磁粉不同配比的生物填料。分别取相同量的生物填料装填在不同生物污水处理设备上，在原水浓度、曝气量相同的条件下闷曝1天，1天后测量不同填料的生物膜量。实验结果表明：当磁粉重量份数小于4份时，随着磁粉添加量的增多，生物膜量显著增加，重量份数超过4份以后，磁粉添加量对挂膜速度影响很小。未添加磁粉曝气1天后的生物膜量为0.024g/kg，添加4份的磁粉所得生物填料曝气1天后的生物膜量为0.031g/kg。

通过正交实验和单因素优化实验，得到上述填料最优化的成分和重量份数。