一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法以及组分与流程

1.本发明属于改性生物膜填料技术领域，涉及微生物法治理，具体涉及一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法以及组分。


背景技术：

2.污水处理厂中广泛使用的生物膜填料，在河道等自然水体治理中也逐渐被开发使用。但河道、湖泊等自然水体的低碳源、低污泥活性的特征是微生物挂膜的不利条件，使得填料生物膜法在自然水体净化过程中的应用效果大打折扣。目前针对自然水体及其特征而专门开发的生物膜填料较少，部分新型材料又因为价格较高而没有广泛被应用，因此一种能克服自然水体低碳源、低污泥活性的特征的生物膜填料是当前自然水体治理过程中的关键需求。


技术实现要素：

3.为了克服背景技术中的问题，本发明提供一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法以及组分，是一种特别适用于河湖等自然水体的微生物法处理的生物膜填料。原料易得、价格便宜，是一种具有较强可操作性的改性生物膜填料，在普通污水生物膜填料基础上进行处理，改变填料在自然水体低碳源、低污泥活性等特征条件下的挂膜难、附着力差、易脱落问题，为在自然水体中使用微生物法处理提供了新的兼容载体。
4.为了实现上述功能，本发明采用如下技术方案：一种适用于自然水体的生物膜填料改性组分，包括生物膜填料，改性液一，改性液二；
5.所述的改性液一为75℃-95℃的1-12g/l的氢氧化钠；
6.所述的改性液二为ph为3-4的0.01-5％聚乙烯醇和0.001-0.005％乙二醛混合试剂。
7.进一步的，所述的生物膜填料为聚酯纤维材质。
8.进一步的，所述的改性液二的ph由ph调节剂调节，所述的ph调节剂为草酸与柠檬酸，或盐酸，或硫酸。
9.进一步的，所述的改性液二的聚乙烯醇采用醇解度大于90％、聚合度大于1700的原料。
10.进一步的，所述的改性液二的乙二醛可由甲醛、偏二甲肼替代。
11.一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法，包括如下步骤：生物膜填料依次通过所述的改性液一和所述的改性液二处理；再经过短程高温处理。
12.进一步的，经过短程高温处理后清水洗净。
13.再进一步的，依次通过所述的改性液一和所述的改性液二处理为：依次通过改性液一处理时间为30-60分钟、改性液二处理时间为3-5分钟；
14.再进一步的，再经过短程高温处理为：短程高温温度为105-120℃，短程高温处理时间15-30分钟。
15.进一步优选的，
16.(1)首先用75℃-95℃的1-12g/l的氢氧化钠浸泡处理聚酯纤维材质的普通生物膜填料，浸泡处理30-60分钟；
17.(2)再将步骤(1)的处理物用草酸与柠檬酸调节的ph为3-4的0.1-5％聚乙烯醇和0.001-0.005％乙二醛混合试剂浸泡处理3-5分钟；
18.(3)最后在105-120℃高温处理15-30分钟；
19.(4)清水洗净。
20.本发明的技术效果：本发明得到一种特别适用于河湖等自然水体的微生物法处理的生物膜填料。原料易得、价格便宜，是一种具有较强可操作性的改性生物膜填料，在普通污水生物膜填料基础上进行处理，改变填料在自然水体低碳源、低污泥活性等特征条件下的挂膜难、附着力差、易脱落等问题。
具体实施方式
21.下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
22.本发明提供一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法以及组分，在普通污水生物膜填料基础上进行处理，改变填料在自然水体低碳源、低污泥活性等特征条件下的挂膜难、附着力差、易脱落等问题。
23.本发明为在自然水体使用生物膜法处理提供了新的技术方案，本方法具有可操作性强、原料经济、改进试剂具备环境亲和性，能够促进生物膜在低污染河道、湖泊水治理过程中的使用。
24.具体的，一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法，生物膜填料(即普通污水生物膜填料)依次通过改性液一和改性液二处理一定时间，再经过短程高温处理，清水洗净，即得到改性后的生物膜填料。
25.所述的生物膜填料为聚酯纤维材质(pet纤维)。
26.所述的改性液一是75℃-95℃的1-12g/l的氢氧化钠；所述的改性液二是ph为3-4的0.01-5％聚乙烯醇和0.002-0.005％乙二醛混合试剂。
27.进一步的，改性液二的ph由ph调节剂调节。再进一步的，所述的ph调节剂为草酸与柠檬酸，盐酸、硫酸。优选的为草酸与柠檬酸(两者任意比例皆优选)。盐酸、硫酸等其他酸效果次于草酸与柠檬酸。
28.进一步的，改性液二的聚乙烯醇(pva)优选醇解度大于90％、聚合度大于1700的原料。
29.进一步的，所述的改性液二的乙二醛可由甲醛、偏二甲肼替代。
30.进一步的，前述依次通过改性液一和改性液二处理一定时间具体为：依次通过改性液一处理时间为30-60分钟、改性液二处理时间为3-5分钟。
31.进一步的，前述再经过短程高温处理具体为：短程高温温度为105-120℃，短程高温处理时间15-30分钟。
32.本发明的改性生物膜填料能适应低碳源、低污泥活性、低污染物浓度的微生物挂膜问题；改性所用试剂与原料均为易取得、具有良好环境亲和性的试剂和原料；改性方法具
有很强的可操作性。改性后的填料保留了pva(聚乙烯醇)上大量亲水性的仲羟基结构，部分缩醛反应生成的维尼纶与pva支链在水中溶胀形成较大面积的微生物附着床，使其达到改性预期目标。
33.基于前综所述，具体的，一种适用于自然水体的生物膜填料改性方法，首先用1-12g/l的氢氧化钠浸泡处理pet材质的普通生物膜填料，浸泡处理30-60分钟；再用草酸与柠檬酸调节的ph为3-4的0.1-5％聚乙烯醇和0.001-0.005％乙二醛混合试剂浸泡处理3-5分钟；最后在105-120℃处理15-30分钟。
34.以下详细叙述本发明的具体实施步骤及处理效果：
35.实施例1
36.(1)将pet材质的普通生物膜填料浸泡在90℃的5g/l的氢氧化钠溶液中，浸泡时间为45分钟；
37.(2)再将(1)步骤处理结束的填料浸泡在1％聚乙烯醇(醇解度99％，聚合度1700)和0.001％乙二醛溶液中，浸泡5分钟；
38.(3)再将填料在120℃下高温烘干20分钟，得到改性后的生物膜填料。
39.说明：本发明方法涉及到聚酯纤维表面处理技术和聚乙烯醇缩聚技术，本发明中利用聚酯纤维表面处理技术使(聚酯)纤维表面产生凹凸不平的挖蚀现象，增加填料表面的附着能力；聚乙烯醇缩聚技术能使长链pva部分缩合，形成具有较强机械性能的维尼纶，但其具有耐水性，因此本发明方案的核心在于能控制聚合的程度：即既能保持较高的亲水活性又增加机械强度。在实际使用过程中，pva支链在水中溶胀，形成远大于生物膜填料面积的微生物附着床。
40.将改性的生物膜填料与对照组(未改性处理)置于某河道(具体试验地为皖中地区)同一位置运行，记录挂膜情况，记录重量如下表1所示：
41.实施例1填料改性前后对比
[0042][0043]
实施例2
[0044]
(1)将pet材质的普通生物膜填料浸泡在75℃的10g/l的氢氧化钠溶液中，浸泡时间为30分钟；
[0045]
(2)再将填料浸泡在5％聚乙烯醇(醇解度99％，聚合度1700)和0.002％乙二醛溶液中，浸泡3分钟；
[0046]
(3)再将填料在105℃下高温烘干15分钟，得到改性后的生物膜填料。
[0047]
同实施例1的说明。
[0048]
将改性的生物膜填料与对照组(未改性处理)置于某河道(同样的，具体试验地为皖中地区)同一位置运行，记录挂膜情况，记录重量如下表2所示：
[0049]
实施例2填料改性前后对比
[0050][0051][0052]
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。