[發明專利]多組分PVC生物填料

無效

• 申請號: 201310048042.8
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103112943A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 陳志莉;熊開生;姚洋;楊毅;肖曉;任振杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍后勤工程學院
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明屬于好氧處理生物填料，具體地說，涉及一種生活廢水好氧生物處理的多組分PVC生物填料。

背景技術

生物填料是廢水生物處理技術的核心之一，它的親水性和生物親和性將直接影響微生物的附著、生長，從而影響廢水的處理效果。目前，市場上常見的聚氯乙烯生物填料由于親水性能和生物親和性較差，導致在掛膜速度、掛膜量及膜與填料的緊密度方面存在不足，向PVC（乙烯基的聚合物質）填料中加入適當物質進行共混改性，可望提高填料的傳質、掛膜和水處理性能。另外PVC的沖擊強度只有2～5kJ/m²，具有沖擊強度低、熱穩定性差等缺點，導致該填料容易老化，使用壽命較短。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種親水性能和生物親和性較好的多組分PVC生物填料。

本發明的技術方案如下：一種多組分PVC生物填料，其特征在于由下述重量份數的原料制得：

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彈性體63～81份

上述生物填料親水性能較好，適合微生物生長，掛膜速度較快，生物膜量也較大，通過加入乙烯/醋酸乙烯共聚物，由于乙烯/醋酸乙烯共聚物的孔隙形變減弱了PVC的約束應力，使這種應力低于材料的斷裂強度，從而產生大面積的塑性形變，因而沖擊強度大幅度提高，增強了填料的增韌性，提高填料的使用壽命。并且以上組分相互不發生反應，能夠保證各自有效成分相互協同作用，同時有不互相干擾。

以上所述填料原料重量份數為：

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彈性體76份

上述多組分PVC生物填料的制備方法，由如下步驟制得：

（1）、按重量份數配取聚乙烯醇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彈性體63～81份混合均勻；

（2）再將步驟（1）所得的混合物投入到注塑機的進料漏斗中，通過填料模具擠出成型，既得PVC生物填料。

上述聚乙烯醇在填料中起到很好的潤濕性，同時添加乙烯/醋酸乙烯共聚物和聚丙烯酰胺，所得到的填料接觸角為64.5°，填料在水中浸泡10h后含水率達到30%；而單一PVC生物填料的接觸角為78.5°，在水中浸泡10h后含水率達到14%；單一PVC填料加入聚乙烯醇后，填料的潤濕性能顯著改善，使得生物膜與填料接觸更緊密。活性炭具有優良的吸附能力，能使生物細胞的外酶和有機物濃縮到固體表面，造成局部空間的高氧化速率，突破原有濃度平衡的界限，延長微生物與有機物的接觸時間，使得有機物被迅速、徹底降解，生物的氧化又使活性炭表面吸附能力得到恢復。且經過實驗發現在上述共混PVC基礎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數分別為0份、1份、2份、3份。分別取相同量的生物填料裝填在不同生物污水處理設備上，在原水濃度、曝氣量相同的條件下悶曝1天，1天后測量不同填料的生物膜量。實驗結果表明：當活性炭重量份數小于2份時，隨著活性炭添加量的增多，生物膜量顯著增加，超過2份以后，基本不影響。未添加活性炭曝氣1天后的生物膜量為0.020g/kg，添加2份的活性炭所得生物填料曝氣1天后的生物膜量為0.024g/kg。

好氧接觸氧化處理廢水的裝置中的有機污染物在弱磁場的作用下，通過磁力鍵、磁力、洛侖茲力和磁致膠體效應等作用經磁聚、吸附、富集到磁性生物填料表面；氧是順磁性物質，曝氣時會在磁場作用下被吸附到生物填料附近，增大填料表面的氧濃度，促進好氧生物的繁殖。另外弱磁場還有可能誘導微生物的活性和酶活性。在上述優化得到的親水性改性配方和活性炭改性配方基礎上再加入不同配比的磁粉，上述成分中磁粉配比重量份數為0份、2份、4份、8份，然后加工成磁粉不同配比的生物填料。分別取相同量的生物填料裝填在不同生物污水處理設備上，在原水濃度、曝氣量相同的條件下悶曝1天，1天后測量不同填料的生物膜量。實驗結果表明：當磁粉重量份數小于4份時，隨著磁粉添加量的增多，生物膜量顯著增加，重量份數超過4份以后，磁粉添加量對掛膜速度影響很小。未添加磁粉曝氣1天后的生物膜量為0.024g/kg，添加4份的磁粉所得生物填料曝氣1天后的生物膜量為0.031g/kg。

通過正交實驗和單因素優化實驗，得到上述填料最優化的成分和重量份數。