[发明专利]一种具有连续梯度氧化还原电位的悬浮载体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有连续梯度氧化还原电位的悬浮载体及其制备方法，该悬浮载体的制备方法如下：1)将聚氨酯泡沫体切割成边长5～25mm的长方体，再加入搅拌器中，并加水混合均匀；2)将粉末活性炭和压电材料混合均匀后加入搅拌器中，混合均匀；3)将黏合剂加入搅拌器中，混合均匀，得到具有连续梯度氧化还原电位的悬浮载体。本发明的悬浮载体比表面积大，且具有连续梯度氧化还原电位，可以显著提高污水处理系统的容积负荷和反硝化脱氮能力，无需土建便能实现污水处理厂的低成本提标扩容改造。

技术领域

本发明涉及一种具有连续梯度氧化还原电位的悬浮载体及其制备方法。

背景技术

活性污泥法和生物膜法是最常用的污水处理工艺，但这两种方法都存在明显的缺陷。活性污泥法具有传质混合效果好、处理效率高等优点，但生物量相对较小，处理能力有限；生物膜法生物量大，处理能力强，但传质混合困难，污水处理效率低。因此，MBBR(移动床生物膜反应器)工艺便应运而生。MBBR工艺通过向反应池中投放一定数量的轻质悬浮载体，再在活性污泥中添加生物膜系统，将传统活性污泥法和生物膜法的优点相结合，充分发挥各自的生物降解优势，实现优势互补。

MBBR属于三相生物流化床处理方法，具有以下优点：1)悬浮载体生物膜处于流化状态，污水和生物膜的传质混合效果好，和固定生物膜相比，污水处理效率更高；2)通过投放比表面积大的悬浮载体，生物量可达30～40g/L，是普通活性污泥的5～10倍，和普通活性污泥法相比，污水处理能力显著提高，且容积负荷更高，占地面积更小；3)生物膜提高了系统耐冲击负荷能力和对有毒化合物的抵抗能力；4)反应系统为气-固-液共存的三相流化状态，气-固-液三相充分接触、混合和碰撞，增加了传质面积，提高了传质速率，强化了传质过程，同时载体流化时不断切割分散气泡，使得布气均匀，提高了氧利用率；5)载体为生长缓慢的硝化细菌和其它长世代微生物提供着生之所，使生物固体停留时间和水力停留时间区分开，大大提高了生物反应器的硝化效率；6)流化载体受水流气流冲刷和相互碰撞，使老化生物膜易于脱落，促进新陈代谢，保证了生物膜的活性；7)流化载体可生长丝状细菌，使系统对有机物分解效率更高，同时无污泥膨胀之虞。目前，MBBR工艺的主要应用领域包括：1)污水处理系统提标、扩容改造；2)高浓度、难降解有机废水处理；3)污水系统三级生物处理。

随着我国经济的发展，水污染问题越来越严重，对污水厂污染物排放标准也越来越高，污水处理提标改造势在必行。一般城镇污水处理厂在投入使用时，由于管网尚未完善，污水进水量往往低于设计处理能力，但随着管网不断完善，污水厂服务区人口增加，污水进水量不断增加，经过一段时间运营后，污水进水量可能会超过设计处理能力，这时候就需要对污水处理厂进行扩容改造，而提标扩容改造将成为我国城镇污水处理厂面临的主要难题。

利用MBBR工艺对城镇污水厂进行提标扩容改造无需土建，投资少，施工简单，已得到广泛应用。MBBR工艺中，其技术核心为悬浮载体。目前，应用于MBBR工艺的悬浮载体主要有两种：一种为PE材料制作的具有鲍尔环结构的PE载体，另一种为聚氨酯海绵制作的海绵载体。这两种载体的材质、结构等各不相同，但均存在比表面积不足的问题，PE载体的比表面积低于700m²/m³，海绵载体的比表面积低于2000m²/m³。由于比表面积低，载体上着生生物膜量受到限制，为了提高MBBR反应器的生物膜量，只能提高载体的投配比，一般PE载体的投配比为40％～70％，海绵载体的投配比为30％～50％，而载体投配比的提高会导致污水系统中载体流化能耗增加，且需要安装穿孔曝气，使MBBR工艺在污水系统中应用受到限制。利用MBBR技术对城镇污水厂进行扩容改造，主要是通过提高生化反应池生物量来实现的，而悬浮载体生物膜量直接取决于载体比表面积，在一定程度上，载体比表面积越大，其负载的生物膜量就越大，对污水厂扩容越有利。因此，研究开发高比表面积悬浮载体对扩大污水处理厂容积负荷十分重要。