一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料

1.本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料及其制备方法。


背景技术：

2.生物填料是提供微生物栖息的场所，是生物膜的载体。其具有较大的比表面和生物亲和性，提供微生物生长、繁殖的空间，富集了大量微生物，提高生物脱氮除磷工艺中微生物量，并且能使气、水进行再分布，从而提高水处理效果。
3.现有活性污泥生物填料主要为高密度聚乙烯，高密度聚乙烯为疏水材料，亲水性很差，且表面平整光滑，微生物挂膜期间难以附着在填料表面，因此净化水源的能力会大大减弱。且即便填料挂膜成功，在水体受到波动的情况下也很容易脱落，生物膜厚度较低，从而大大降低生物膜的脱氮除磷效果。


技术实现要素：

4.为了实现微生物的生长和繁殖过程中能够起到筛选作用，本发明提供一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料。
5.一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料按质量由10～20份生物基可降解材料、80～90份高密度聚乙烯、5～10份相容剂和0.1～0.5份抗氧剂制成；所述生物基可降解材料为纤维素或蛋白粉；所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐（pe-g-mah）或聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（pe-g-gma）；所述抗氧剂为抗氧剂dltp、抗氧剂tnp、抗氧剂dnp中的一种；将污水处理填料制成填料板，适用于被处理污水中的微生物轮虫或微生物波豆虫的挂膜；所述污水处理填料的接触角为88-103
°
，其挂膜量为80-134mg/g。
6.将10g填料板放入16l被处理污水中，静置两小时，曝气处理30天，对填料板进行镜检，挂膜量为80-134mg/g。
7.一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料：按质量份取15份生物基可降解材料、85份高密度聚乙烯、5份相容剂和0.1份抗氧剂，于烘箱中在105℃的条件下烘8小时；在高速混合机中混合15-30min；通过双螺杆挤出机高温挤出改性；将挤出的复合材料放入破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料；（2）压制成填料板将粒料状的污水处理填料放入模具中，温度150-170℃下压制成填料板。
8.所述双螺杆挤出条件：温度为150-170℃、螺杆转速为100-300rpm。
9.本发明的有益技术效果体现在以下方面：1.本发明利用生物基可降解材料与高密度聚乙烯熔融共混，使得所制备的污水处理填料具有较好的物理性能，即适用于被处理污水中的微生物轮虫或微生物波豆虫的挂
膜；同时，也具备良好的亲水性和生物亲和性，所述生物基可降解材料能够为微生物轮虫或微生物波豆虫提供生长和繁殖所需的营养成分、附着位点和部分碳源，微生物轮虫或微生物波豆虫所需的生长环境不同，对有机物的吸收以及处理污水的能力有差异，从而达到对微生物轮虫或微生物波豆虫具有选择性的目的。纤维素和蛋白粉能分别为微生物生长繁殖提供各自所需的碳源与蛋白质，且其中含有的氢键提高了高密度聚乙烯的亲水性能，使微生物在生物填料中上的附着能力得到显著增强。本发明中填料板的纤维素部分在污水中被微生物分解成葡萄糖，从而使细菌、单胞藻等轮虫所需食物得以快速繁殖，从而吸引轮虫在生物膜中迅速大量生长繁殖，进而使该污水处理填料表现出对轮虫的选择性；而填料板的蛋白粉部分则为波豆虫提供了其所需蛋白质和氮源，从而为波豆虫在生物膜中生长繁殖提供了有利条件，进而使该污水处理填料表现出对波豆虫的选择性。
10.2.本发明的制备工艺简单，生产效率高，对环境的污染小。根据镜检取样结果可以明显观测到微生物轮虫和微生物波豆虫的数量占据绝对优势；且拉伸性能在21-22mpa之间，具有较高的机械强度。
附图说明
11.图1为本发明对微生物种类具有选择性的污水处理填料实施例1的挂膜图。
12.图2为本发明对微生物种类具有选择性的污水处理填料实施例2的挂膜图。
13.图3为本发明对微生物种类具有选择性的污水处理填料实施例1上生物膜放大200倍的微生物镜检图。
14.图4为本发明对微生物种类具有选择性的污水处理填料实施例2上生物膜放大200倍的微生物镜检图。
15.图5为本发明对微生物种类具有选择性的污水处理填料实施例3上生物膜放大200倍的微生物镜检图。
16.图6为本发明对微生物种类具有选择性的污水处理填料实施例4上生物膜放大200倍的微生物镜检图。
具体实施方式
17.下面通过具体实施例，对本发明作进一步的说明。
18.实施例1一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料称取如下原料：210g纤维素、1296g高密度聚乙烯、75.3g聚乙烯接枝马来酸酐（pe-g-mah）、1.5g抗氧剂dltp。在烘箱中，温度60℃下烘干8小时；然后放入高速混合机中搅拌混合30分钟。再加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为150℃、螺杆转速为100rpm。将挤出的复合材料用破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料。
19.（2）压制成填料板将粒料状的污水处理填料加入平板硫化机的模具中，温度150℃下压制成填料板。
20.将所述填板材放入反应容器中，反应容器中添加有1/4容积的活性污泥和3/4容积的人工模拟废水，静置2小时，进行曝气处理30天，对填板材表面的生物膜进行镜检。本实施
例1的污水处理填料板上的挂膜量为98 mg/g，生物膜中的优势菌种为轮虫；污水处理填料的接触角为92.5
°
。
21.本实施例1的人工模拟废水为氨氮废水，以乙酸钠作为碳源，氯化铵作为氮源，磷酸氢二钠为磷源，同时投加适量碳酸氢钠以调节 ph 值，废水中加入 0.1%vol微量元素营养液。各添加物质浓度分别为（g/l）：0.18g乙酸钠（c2h3o2na）、0.384g氯化铵（nh4cl）、1.17g碳酸氢钠（nahco3）、0.052g氯化钠（nacl）、0.024g氯化钾（kcl）、0.116g磷酸氢二钠（na2hpo4）、0.024g二水合氯化钙（cacl2·
2h2o）、0.084g七水合硫酸镁（mgso4·
7h2o）、0.05g七水合硫酸亚铁（feso4·
7h2o）。
22.参见图1，本实施例1所用配方压制的板材在氨氮废水中的挂膜量为98mg/g，挂膜效果良好。
23.实施例2一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料称取如下原料：170g蛋白粉、1296g高密度聚乙烯、73.3g聚乙烯接枝马来酸酐（pe-g-mah）、1.47g抗氧剂dltp。在烘箱中，温度60℃下烘干8小时，然后放入高速混合机中搅拌混合30分钟，再加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为150℃，螺杆转速为100rpm。将挤出后的复合材料用破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料。
24.（2）压制成填料板将粒料状的污水处理填料加入平板硫化机的模具中，温度150℃下压制成填料板。
25.将所述填板材放入反应容器中，反应容器中添加有1/4容积的活性污泥和3/4容积的人工模拟废水，静置2小时，进行曝气处理30天，对填板材表面的生物膜进行镜检。本实施例2的污水处理填料板上的挂膜量为134 mg/g，生物膜中的优势菌种为波豆虫；污水处理填料的接触角为95
°
。
26.本实施例2的人工模拟废水为氨氮废水，以乙酸钠作为碳源，氯化铵作为氮源，磷酸氢二钠为磷源，同时投加适量碳酸氢钠以调节 ph 值，废水中加入 0.1%vol微量元素营养液。各添加物质浓度分别为（g/l）：0.18g乙酸钠（c2h3o2na）、0.384g氯化铵（nh4cl）、1.17g碳酸氢钠（nahco3）、0.052g氯化钠（nacl）、0.024g氯化钾（kcl）、0.116g磷酸氢二钠（na2hpo4）、0.024g二水合氯化钙（cacl2·
2h2o）、0.084g七水合硫酸镁（mgso4·
7h2o）、0.05g七水合硫酸亚铁（feso4·
7h2o）。
27.参见图2，本实施例2所用配方压制的板材在氨氮废水中的挂膜量为134mg/g，挂膜效果较实施例1更好。
28.实施例3一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料称取如下原料：350g纤维素、1373g高密度聚乙烯、132.64g聚乙烯接枝马来酸酐（pe-g-mah）、8.29g抗氧剂dnp。在烘箱中，温度60℃下烘干8小时，然后放入高速混合机中搅拌混合30分钟，再加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为170℃，螺杆转速为300rpm。将挤出后的复合材料用破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料。
29.（2）压制成填料板
将粒料状的污水处理填料加入平板硫化机的模具中，温度170℃下压制成填料板。
30.将所述填板材放入反应容器中，反应容器中添加有1/4容积的活性污泥和3/4容积的人工模拟废水，静置2小时，进行曝气处理30天，对填板材表面的生物膜进行镜检。本实施例3的污水处理填料板上轮虫的挂膜量为112 mg/g，污水处理填料的接触角为103
°
。
31.本实施例3的人工模拟废水为养殖废水，以葡萄糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸氢二钠为磷源，同时投加适量碳酸氢钠以调节 ph 值。废水中混入 0.1%vol微量元素营养液，各添加物质浓度分别为（g/l）：0.06g葡萄糖（c6h
12
o6）、0.018g氯化铵（nh4cl）、碳酸氢钠0.07g（nahco3）、0.018g磷酸氢二钠（na2hpo4）、0.001g一水合硫酸锰（mnso4·
h2o）、0.0006g硼酸（h3bo3）、0.001g七水合硫酸锌（znso4·
7h2o）、0.0032g七水合硫酸亚铁（feso4·
7h2o）、0.0005g五水合硫酸铜（cuso4·
5h2o）。
32.参见图3，本实施例3由生物膜放大200倍的微生物镜检图可见，轮虫在污水处理填料板上的生长状况良好，本实施例对轮虫的生长繁殖具有良好的选择性。
33.实施例4一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料称取如下原料：285g蛋白粉、1373g高密度聚乙烯、132.64g聚乙烯接枝马来酸酐（pe-g-mah）、8.29g抗氧剂dnp。在烘箱中，温度60℃下烘干8小时，然后放入高速混合机中搅拌混合30分钟，再加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为170℃，螺杆转速为300rpm。将挤出后的复合材料用破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料。
34.（2）压制成填料板将粒料状的污水处理填料加入平板硫化机的模具中，温度170℃下压制成填料板。
35.将所述填板材放入反应容器中，反应容器中添加有1/4容积的活性污泥和3/4容积的人工模拟废水，静置2小时后进行曝气处理30天，对填板材表面的生物膜进行镜检。本实施例4的污水处理填料板上波豆虫的挂膜量为90 mg/g，生物膜中的优势菌种为波豆虫；污水处理填料的接触角为88
°
。
36.本实施例4的人工模拟废水为养殖废水，以葡萄糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸氢二钠为磷源，同时投加适量碳酸氢钠以调节 ph 值。废水中混入 0.1%vol微量元素营养液，各添加物质浓度分别为（g/l）：0.06g葡萄糖（c6h
12
o6）、0.018g氯化铵（nh4cl）、碳酸氢钠0.07g（nahco3）、0.018g磷酸氢二钠（na2hpo4）、0.001g一水合硫酸锰（mnso4·
h2o）、0.0006g硼酸（h3bo3）、0.001g七水合硫酸锌（znso4·
7h2o）、0.0032g七水合硫酸亚铁（feso4·
7h2o）、0.0005g五水合硫酸铜（cuso4·
5h2o）。
37.参见图4，本实施例4由生物膜放大200倍的微生物镜检图可见，波豆虫在污水处理填料板上的生长状况良好，本实施例对波豆虫的生长繁殖具有良好的选择性。
38.实施例5一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料称取如下原料：210g纤维素、1296g高密度聚乙烯、75.3g聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（pe-g-gma）、1.506g抗氧剂tnp。在烘箱中，温度60℃下烘干8小时，然后放入高速混合机中搅拌混合30分钟，再加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为160℃，螺杆转速为
200rpm。将挤出后的复合材料用破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料。
39.（2）压制成填料板将粒料状的污水处理填料加入平板硫化机的模具中，温度160℃下压制成填料板。
40.将所述填板材放入反应容器中，反应容器中添加有1/4容积的活性污泥和3/4容积的人工模拟废水，静置2小时后进行曝气处理30天，对填板材表面的生物膜进行镜检。本实施例5的污水处理填料板上轮虫的挂膜量为145 mg/g，生物膜中的优势菌种为轮虫；污水处理填料的接触角为90
°
。
41.本实施例5的人工模拟废水为生活废水，以乙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾为磷源，同时投加适量碳酸氢钠以调节 ph 值。废水中混入 0.1%vol微量元素营养液，各添加物质浓度分别为（g/l）：0.18g乙酸钠（c2h3o2na）、0.384g氯化铵（nh4cl）、1.17g碳酸氢钠（nahco3）、0.116g磷酸二氢钠（kh2po4）、2.5g七水合硫酸镁（mgso4·
7h2o）、1.5g氯化钙（cacl2）、0.28g七水合硫酸亚铁（feso4·
7h2o）、0.13g四水合氯化锰（mncl2·
4h2o）、0.12g七水合硫酸锌（znso4·
7h2o）、0.004g六水合氯化钙（cacl2·
6h2o）、0.003g硼酸（h3bo3）、0.003g五水合亚硒酸钠（naseo3·
5h2o）。
42.参见图5，本实施例5由生物膜放大200倍的微生物镜检图可见，轮虫在污水处理填料板上的生长状况良好，本实施例对轮虫的生长繁殖具有良好的选择性。
43.实施例6一种对微生物种类具有选择性的污水处理填料的制备操作步骤如下：（1）制备污水处理填料称取如下原料：170g蛋白粉、1296g高密度聚乙烯、75.3g聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（pe-g-gma）、1.47g抗氧剂tnp。在烘箱中，温度60℃下烘干8小时，然后放入高速混合机中搅拌混合30分钟，再加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为160℃，螺杆转速为200rpm。将挤出后的复合材料用破碎机破碎成粒料，得到粒料状的污水处理填料。
44.（2）压制成填料板将粒料状的污水处理填料加入平板硫化机的模具中，温度160℃下压制成填料板。
45.将所述填板材放入反应容器中，反应容器中添加有1/4容积的活性污泥和3/4容积的人工模拟废水，静置2小时后进行曝气处理30天，对填板材表面的生物膜进行镜检。本实施例6的污水处理填料板上波豆虫的挂膜量为80 mg/g，生物膜中的优势菌种为波豆虫；污水处理填料的接触角为91
°
。
46.本实施例6的人工模拟废水为生活废水，以乙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾为磷源，同时投加适量碳酸氢钠以调节 ph 值。废水中混入 0.1%vol微量元素营养液，各添加物质浓度分别为（g/l）：0.18g乙酸钠（c2h3o2na）、0.384g氯化铵（nh4cl）、1.17g碳酸氢钠（nahco3）、0.116g磷酸二氢钠（kh2po4）、2.5g七水合硫酸镁（mgso4·
7h2o）、1.5g氯化钙（cacl2）、0.28g七水合硫酸亚铁（feso4·
7h2o）、0.13g四水合氯化锰（mncl2·
4h2o）、0.12g七水合硫酸锌（znso4·
7h2o）、0.004g六水合氯化钙（cacl2· 6h2o）、0.003g硼酸（h3bo3）、0.003g五水合亚硒酸钠（naseo3·
5h2o）。
47.参见图6，本实施例6由生物膜放大200倍的微生物镜检图可见，波豆虫在污水处理填料板上的生长状况良好，本实施例对波豆虫的生长繁殖具有良好的选择性。
48.由上述实施例1-实施例6的结果可知，在同一污水环境中，由于所述生物基可降解
材料的不同，所述污水处理填料上的生物膜中的优势菌种不同。在不同污水环境中，同一种所述生物基可降解材料制备的所述污水处理填料上的生物膜中的优势菌种也不相同。因此本发明达到了对微生物种类具有选择性的目的。本发明的挂膜量较大，生物膜也不容易脱落。