一種多孔生物填料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多孔生物填料及其制備方法和應(yīng)用，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 流化床是應(yīng)用于化工領(lǐng)域的一項(xiàng)重要工藝。自20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始，一些國(guó) 家已將這一技術(shù)應(yīng)用于污水生物處理領(lǐng)域，并開(kāi)展了多方面的科學(xué)研究工作。結(jié)果證明， 這種工藝的應(yīng)用起到了進(jìn)一步強(qiáng)化上述兩項(xiàng)條件的作用。因此，專家認(rèn)為生物流化床應(yīng)是 污水生物處理技術(shù)的發(fā)展方向之一。"流態(tài)化"簡(jiǎn)稱"流化"，是指在脈沖布水、曝氣、污泥 回流等水力條件下，填料在水體中懸浮并產(chǎn)生位移的一種狀態(tài)。目前，流化床多以砂、活性 炭和焦炭等一類的惰性小顆粒為載體，這些載體顆粒小、比表面積大，每m3載體表面積可達(dá) 2000m2。但這些載體并不能在生化池內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間真正"流化"起來(lái)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生板結(jié)和堵塞等 現(xiàn)象，因而影響了流化床工藝的推廣應(yīng)用。
[0003] 生物流化床是指為提高生物膜法的處理效率，以砂（或無(wú)煙煤、活性炭等）作填 料并作為生物膜載體，廢水自下向上流過(guò)砂床使載體層呈流動(dòng)狀態(tài)，從而在單位時(shí)間加大 生物膜同廢水的接觸面積和充分供氧，并利用填料沸騰狀態(tài)強(qiáng)化廢水生物處理過(guò)程的構(gòu)筑 物。構(gòu)筑物中填料的表面積超過(guò)3300m2/m3填料，填料上生長(zhǎng)的生物膜很少脫落，可省去二 次沉淀池。床中混合液懸浮固體濃度達(dá)8000-40000mg/L，氧的利用率超過(guò)90%，根據(jù)半生 產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)空床停留時(shí)間為16~45分鐘時(shí)BOD和氮的去除率均大于90%，此時(shí)填料 粒徑為1_，膨脹率為100%，BOD負(fù)荷16. 6kg (B0D5) Am3 · d)。生物流化床工藝效率高、占 地少、投資省，在美、日等國(guó)已用于污水硝化、脫氮等深度處理和污水二級(jí)處理及其他含酚、 制藥等工業(yè)廢水處理。
[0004] 生物流化床工藝的關(guān)鍵就在于填料的選擇。填料的流化狀態(tài)除了與水力條件直接 相關(guān)外，還與填料的掛膜情況以及掛膜微生物的新陳代謝周期等因素有密切關(guān)系。將現(xiàn)有 的填料填充于生物流化床中，往往會(huì)產(chǎn)生生化處理系統(tǒng)去除率低，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，活性污 泥膨脹、氧化池表面漂浮大量泡沫等問(wèn)題。因此，有必要研究一種能夠有效處理廢水中的污 染物，提高生化處理系統(tǒng)的去除率，解決活性污泥膨脹、氧化池表面漂浮大量泡沫等問(wèn)題的 多孔生物填料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種多孔生物填料及其制備方法 和應(yīng)用，能夠有效處理廢水中的污染物，制備方法簡(jiǎn)單，可用于工業(yè)廢水深度處理中。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -種多孔生物填料，按質(zhì)量百分比計(jì)，是在聚氨酯中添加3%~5%的陶粒和 0. 01 %~0. 05%的鐵鹽制成的。
[0008] 進(jìn)一步地，前述多孔生物填料，按質(zhì)量百分比計(jì)，是在聚氨酯中添加4%的陶粒和 0.03%的鐵鹽制成的。
[0009] 前述多孔生物填料中，所述聚氨酯為軟質(zhì)聚氨酯，所述鐵鹽為FeSO4，所述陶粒的 粒徑為20~100 μ m。
[0010] 前述多孔生物填料的孔隙率為90%~95%，密度為I. 00~I. 05。
[0011] 前述多孔生物填料的粒徑為10~50mm，優(yōu)選為10mm。
[0012] 上述多孔生物填料的制備方法，包括以下步驟：
[0013] (1)將聚氨酯、陶粒和鐵鹽按比例混合，攪拌均勻；(2)混合物在一次發(fā)泡箱中發(fā) 泡，得到閉合孔半成品；（3)將閉合孔半成品進(jìn)行二次加氫爆破開(kāi)孔；(4)切割定型即得。
[0014] 上述多孔生物填料填充于生物流化床中在工業(yè)廢水深度處理中的應(yīng)用。
[0015] 進(jìn)一步地，前述應(yīng)用中，工業(yè)廢水為醫(yī)藥合成、醫(yī)藥發(fā)酵、醫(yī)藥中間體、化工、皮革 或煤化工工業(yè)廢水。
[0016] 新型生物流化床工藝是一種在生物反應(yīng)器內(nèi)投加多孔親和生物填料，在水流和氣 流作用下，載體處于流化狀態(tài)，依靠載體表面的生物膜對(duì)污染物吸附、氧化和分解，可進(jìn)一 步降低廢水的污染物含量的廢水生化處理技術(shù)。生物流化床配備的親和生物填料，是生物 流化床選擇的核心。
[0017] 本發(fā)明的多孔生物填料是一種高效生物親合性填料，由聚氨酯先經(jīng)過(guò)多次發(fā)泡， 再在發(fā)泡后的聚氨酯中加入稀有金屬及親水材料，再經(jīng)二次爆破精加工而成。加入的親水 材料具有親水、抗老化、增加撕裂度的特點(diǎn)，可以明顯提高產(chǎn)品的耐磨性能。多孔生物填料 的孔隙率為90 %~95%，密度介于1.00~1.05之間。填料具有良好的彈性，在水力、氣 流的攪拌、沖擊下，填料自身形狀會(huì)發(fā)生微小變化，此形狀變化保證了填料內(nèi)部、外部之間 形成良好物質(zhì)交換條件，這個(gè)過(guò)程又稱之為親和生物填料的"自呼吸"作用。填料中含有的 多種稀有金屬及親水材料促進(jìn)了微生物的生化反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)性中試和工程實(shí)際應(yīng)用中，確定 高效生物親合性填料的粒徑為IOmm使用效果最佳。生化反應(yīng)單元內(nèi)，填料填充率控制在 15%~25%為宜。
[0018] 高效生物親合性填料在微生物附著生長(zhǎng)的情況下，會(huì)自發(fā)形成一個(gè)"懸浮一沉淀" 的循環(huán)過(guò)程。填料投加到生化反應(yīng)池初期，填料上附著生長(zhǎng)著少量的微生物，填料在反應(yīng)池 內(nèi)呈懸浮生長(zhǎng)狀態(tài)。隨著填料上微生物的逐漸增加，填料整體的比重增加，此時(shí)填料沉淀于 反應(yīng)池的底層。沉淀于底層的填料上微生物由于物質(zhì)傳遞減弱和生物自身老化氧化，開(kāi)始 與填料剝離，逐漸又恢復(fù)到懸浮狀態(tài)，重復(fù)著"懸浮一沉淀"循環(huán)過(guò)程。高效生物親合性填 料因其處于流化狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生堵塞問(wèn)題。對(duì)同樣廢水進(jìn)行處理，投加本發(fā)明的生物填料比 投加傳統(tǒng)填料（砂或無(wú)煙煤、活性炭等）的COD去除率提高25%~35%，NH3-N去除率提高 30%~40%。
[0019] 本發(fā)明的多孔生物填料在流化床中應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)流化床內(nèi)投加多孔生 物填料，增加了生化系統(tǒng)內(nèi)的生物量，提高了生化處理系統(tǒng)中的去除率，增加了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn) 定性；（2)流化床內(nèi)的多孔生物填料，有效的減少了活性污泥膨脹現(xiàn)象；（3)流化床單元內(nèi) 懸浮的部分填料，解決了以往氧化池表面漂浮大量泡沫的現(xiàn)象；(4)多孔生物填料的使用， 對(duì)設(shè)計(jì)、施工無(wú)特殊要求，填料的投加、補(bǔ)充、更新操作簡(jiǎn)單；（5)多孔生物填料因其處于流 化狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生堵塞問(wèn)題。
[0020] 本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明的多孔生物填料是一種高效生物親合性填料，其 原料來(lái)源簡(jiǎn)單易得，成本低，填料使