[发明专利]一种生物填料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及一种生物填料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会生产力的发展，水资源越来越缺乏，各行业的污水使得水呈富态化，每天都有大量的生活污水、工业污水、养殖污水和种植污水等排入河涌，使得水资源更加紧缺。而河涌的水流量较大，无法做到完全截污，进而污水处理的难度较大，特别是污水中的氨氮、总氮浓度较高，减少了水中的溶解氧含量，破坏了水体的正常环境，使得水生动植物大量死亡，导致河涌水体变黑发臭。污水处理成本高，处理后的出水也难以达标，对生态环境具有潜在威胁。

为了治理河涌的流动水体环境，现有的治理方法通常是，在水中添加粉状生物化学制剂以期与污水中的氨氮等反应，达到污水处理的目的。然而，由于河涌水流作用，添加的污水处理剂极易被冲刷，效果甚微；若加大污水处理剂的用量，则容易阻塞河流。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是提供一种能够在流动水体中净化污水的生物填料，受水流冲刷的影响小，处理污水的效率高，不阻塞河涌，使用方便。

本发明的进一步目的是提供一种如上述生物填料的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种如上述生物填料的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种生物填料，包括以下重量份数：氧化石墨烯0.01-1份、活化沸石粉2-20份、碳纤维粉1-6份、纳米银粉1-6份、填充物Ⅰ1-6份、填充物Ⅱ1-6份。

较佳地，包括以下重量份数：氧化石墨烯0.5份、活化沸石粉20份、碳纤维粉3份、纳米银粉6份、填充物Ⅰ3份、填充物Ⅱ3份。

可选地，所述填充物Ⅰ为氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾或氧化铁；所述填充物Ⅱ为氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾或氧化铁；所述填充物Ⅰ和填充物Ⅱ为不同的成分。

本发明还提供了一种如上述生物填料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10：将聚氨酯进行发泡，并经过氧气、氢气双重爆炸形成填料主体；

步骤20：采用聚丙烯制成外支撑骨架，并包裹在填料主体外；

步骤30：对氧化石墨烯0.01-1份、活化沸石粉2-20份、碳纤维粉1-6份、纳米银粉1-6份、填充物Ⅰ1-6份、填充物Ⅱ1-6份按重量份数配置并进行处理后，分布于填料主体的表面和基体中，即制成所述生物填料。

优选地，聚氨酯形成填料主体后的内孔孔径为2-2.5mm，开孔率大于90％，表面积大于5000㎡/m³。

优选地，所述聚丙烯制成的外支撑骨架的直径为100mm。

优选地，氧化石墨烯的制备方法为：将石墨烯粉末、硝酸钠和高锰酸钾依次加入98％的浓硫酸中，在80℃下以100r/min的速度搅拌1-4h；向反应后所得的混合体系中加水，在90℃下保温25-30min后继续加水稀释；向加水稀释后的混合体系中加入二氧化二氢水溶液并继续搅拌反应2-6h；将反应后所得混合体系离心后取固体部分，经冲洗、超声破碎和冷冻干燥后，即得氧化石墨烯粉末。

优选地，活化沸石粉的制备方法为：将氯化钠试剂烘干至恒重后配置成浓度为0.1-1mol/L的改性活化液；将沸石按1g：(20-40)ml的固液比投加至所述改性活化液中，50-80℃恒温震荡0.5-3h，震荡速率为100-200r/min；待反应结束后，取出沸石，去离子水洗净后烘干至恒重，最后研磨成粉，即得活化沸石粉。

优选地，对氧化石墨烯、活化沸石粉、碳纤维粉、纳米银粉、填充物Ⅰ和填充物Ⅱ进行的处理具体为：按重量份数称取各组分：氧化石墨烯0.5份、活化沸石粉20份、碳纤维粉3份、纳米银粉6份、填充物Ⅰ3份、填充物Ⅱ3份，将称取的各组分混合，并制成粒径为4mm的小球样品，将所述小球样品晾干后，进行加热、干燥、烧结，冷却至室温即完成处理。其中，所述填充物Ⅰ和填充物Ⅱ为氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钾和氧化铁的两种。

本发明还进一步提供了如上述生物填料的应用，每立方米的污水区域堆放所述生物填料的空间占比为50％-70％。

与现有技术相比，本发明的生物填料的使用成本低、耐负荷冲击、亲水性好、生物活性高、比表面积大，能够在流动水体中净化污水的生物填料，受水流冲刷的影响小，处理污水的效率高、效果好，不阻塞河涌，使用方便。该生物填料适用于高浓度有机废水、各种工业废水、炼油废水、日用化工废水、医药废水以及城镇生活污水的脱氮除磷等污水处理工程。