[發明專利]一種集短程硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體及其制造方法

有效

• 申請號: 201010117070.7
• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號: CN101786726A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 宋旭
• 申請（專利權）人: 江蘇興海環保科技有限公司
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/10
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所 32208
• 代理人: 李妙英

技術領域

本發明涉及污水二級生化處理用生物填料，尤其是指一種集短程硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體，同時提供這種懸浮型生物載體的制造方法。

背景技術

20世紀80年代初，生物工程領域的新興技術，即固定化微生物技術開始應用于廢水生化處理過程。用于固定化微生物的填料有：組合填料、生物活性炭、火山巖填料、彈性填料、懸浮球填料、陶粒等，大多以固定床或垂直懸掛的方式應用于污水二級生化處理。諸如此類的填料在實際運用中大多是以去除污水中的生化需氧量或懸浮物為目標污染物的，硝化、反硝化功能相當低，其原因是傳統的生物填料表面積相當小，與微生物的固定靠簡單的物理吸附，掛膜后的微生物在曝氣、或水、氣反沖作用下容易脫落，單位體積上的生物負載量低。在應用于有限的場地內時，這些傳統的生物填料上很難固定上以去除目標污染物氨氮為主的、世代周期較長的硝化菌。若要用這些填料真正實現氨氮的硝化或反硝化，污水二級生化處理的占地面積是比較大的，即使這樣，傳統的生物填料對氨氮、總氮的去除效果還不怎么明顯，而且填料容易黏結成團或堵塞。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于污水處理二級生化處理用的、由高分子聚合物為材料制成的網孔狀，集硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體。

實現本發明目的的解決方案是在利用異氰酸酯和聚醚多元醇、以及具有強親水作用的聚丙烯酸鈉合成高分子互穿聚合聚氨酯的基礎上，再經酸、堿助劑改性處理后，使再次合成后的高分子化合物的側鏈帶有羥基、羧基、環氧基等親水性活性基團，控制保留一定量的縮醛鍵，可以使成型后的海綿體保持一定的強度和成型性。

具體是這樣來實施的：一種集短程硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體，是高分子聚合物材料制成的網孔狀海綿體，其特征在于原料組份的重量配比為：

異氰酸酯TDI或MDI???????????45-53.5％

聚醚多元醇PPG或POP或PTMEG??42-50.5％

聚丙烯酸鈉?????????????????1.5-3.5％

水?????????????????????????2.5-3.5％

甘油????????????????????0.2-0.8％

這種集短程硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體的制造方法由下列步驟完成：

1.按上述重量配比將異氰酸酯和聚醚多元醇充分混合攪拌制成預聚體；

2.在預聚體中加入聚丙烯酸鈉、水、甘油，攪拌下混合發泡，成為具有空間網狀結構的海綿體；

3.將具有空間網狀結構的海綿體固化后再加熱熟化成為孔徑大小不同的海綿體；

4.將海綿體機械切割成用戶所需尺寸的立方體；

5.將立方體經過質量百分比濃度為2.5-3.5％的鹽酸浸泡3.5-5小時，成為斷鏈海面體；

6.將斷鏈海面體用清水沖洗至pH值為7.0左右，成為極性海面體；

7.將極性海面體經質量百分比濃度為2.5-3.5％的氫氧化鈉浸泡3.5-5小時，成為活化海面體；

8.將活化海面體用清水沖洗至pH值為7.5左右，涼干。

傳統的生物載體主要依靠吸附作用固定化微生物，成活后的微生物在水、氣的剪切作用下，會隨污水的流動而流失。而本發明在合成過程中經過改性后，載體表面帶有一定的陽離子活性基團及羥基等親水性基團，與污水中帶有負電荷的微生物產生了鍵、價結合的固定化技術，結合牢固，成活后的微生物不容易在水、氣的剪切作用下流失。

這種合成后的海綿體開孔率在96％以上，開孔采用的是大孔與微孔相結合的方式，孔徑在2-5mm，大孔用于氣、液、固三相的充分接觸混合，微孔為海綿體內的微環境。由于本發明的載體具有的這種特殊結構，使介質在載體外層逐漸向載體內部滲透的過程中，逐漸形成外層好氧層，內層缺氧/厭氧層，使得好氧的亞硝化菌和兼性反硝化菌共存于同一個生物載體上。這種海綿體用于污水處理是一種性能優良的集短程硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體(稱為ZM懸浮型短程生物脫氮載體)。載體中大孔與微孔相結合，大孔保持良好的氣、液、固的接觸條件，微孔用于固定化微生物，微孔中帶有親水性活性基團，可與微生物形成化學鍵價結合的固定化形式。本發明為異養菌、自養菌和反硝化細菌分別占據不同生態位、形成合理的微環境體系提供了有效的載體。

具體實施方式

實施例1，一種集短程硝化、反硝化于一體的懸浮型生物載體，是高分子聚合物材料制成的網孔狀海綿體，原料組份的重量配比為：

異氰酸酯TDI??????????????45％