CN107055759A - 一种利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料 - Google Patents
一种利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，涉及曝气生物滤池填料技术领域，由如下重量份数的原料制成：萜烯树脂改性火山灰40‑45份、微晶纤维素2‑3份、交联聚维酮2‑3份、海泡石纤维1‑2份、聚乙烯醇树脂1‑2份、氢化松香季戊四醇酯1‑2份、聚四氟乙烯超细粉0.5‑1份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.5‑1份、硫酸化蓖麻油0.5‑1份、氯化聚乙烯0.5‑1份、烯丙基缩水甘油醚0.3‑0.5份、石油焦微粉0.3‑0.5份、纳米硼酸锌0.1‑0.3份、三氧化二铈0.05‑0.1份。利用本发明骨料制备的生物滤池填料有利于生物膜的快速和稳定形成和生物膜的更新脱落，有效清除污水中的污染物，大大降低污水处理成本，从而避免污水直排对环境造成的污染。
Description
技术领域：
本发明涉及曝气生物滤池填料技术领域，具体涉及一种利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料。
背景技术：
生物滤池是一种污水处理技术，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢、生物过滤、生物膜和填料颗粒的物理吸附作用，集生物氧化过程和固液分离于一体，使得BOD、COD的去除，SS的过滤和硝化过程可以在同一个单元反应器中完成，并且如果在曝气生物滤池中增加厌氧区，还可以同时进行反硝化脱氮及除磷。填料作为曝气生物滤池的核心组成部分，对曝气生物滤池的功效有直接的影响。骨料，是制备生物滤池填料的重要组分。专利CN 102531157公开了一种曝气生物滤池填料，其中骨料选自凹凸棒石粘土、高岭土、蒙脱石、硅藻土。
火山灰是指由火山喷发出而直径小于2毫米的碎石和矿物质粒子。在爆发性的火山运动中，固体石块和熔浆被分解成细微的粒子而形成火山灰。为了使火山灰得到合理利用，本公司以火山灰为主要原料，制得曝气生物滤池填料加工用骨料，该骨料在致孔剂和助剂的作用下能制得对污水具有显著处理效果的曝气生物滤池填料，有效清除污水中的污染物，从而减少污水的处理工艺，降低污水的处理成本。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种有利于降低污水处理成本、增强污水处理效果的利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，由如下重量份数的原料制成：
萜烯树脂改性火山灰40-45份、微晶纤维素2-3份、交联聚维酮2-3份、海泡石纤维1-2份、聚乙烯醇树脂1-2份、氢化松香季戊四醇酯1-2份、聚四氟乙烯超细粉0.5-1份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.5-1份、硫酸化蓖麻油0.5-1份、氯化聚乙烯0.5-1份、烯丙基缩水甘油醚0.3-0.5份、石油焦微粉0.3-0.5份、纳米硼酸锌0.1-0.3份、三氧化二铈0.05-0.1份。
其制备方法包括如下步骤：
(1)向海泡石纤维中加入氢化松香季戊四醇酯和聚四氟乙烯超细粉，并以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15-30min，再加入二苯甲烷双马来酰亚胺、氯化聚乙烯和石油焦微粉，继续维持在125-130℃保温混合10-15min，然后自然冷却至室温，即得物料I；
(2)将萜烯树脂改性火山灰和聚乙烯醇树脂送入球磨机中，研磨至细度小于50μm，再加入微晶纤维素、硫酸化蓖麻油和烯丙基缩水甘油醚，继续研磨至细度小于30μm，即得物料II；
(3)向物料I中加入物料II、交联聚维酮、纳米硼酸锌和三氧化二铈，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5-10min，并自然冷却至室温，最后利用超微粉碎机制成细度小于30μm的微粉。
所述萜烯树脂改性火山灰由火山灰经萜烯树脂辅以助剂改性而成，具体改性方法为：先将火山灰以5℃/min的升温速度升温至100-105℃保温研磨5-10min，再加入萜烯树脂和硅酸镁铝，继续以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨10-15min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃密封保温静置15-30min，并加入石棉绒、六羟甲基三聚氰胺六甲醚和N-羟甲基丙烯酰胺，再次以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨15-30min，待自然冷却至室温后将所得混合物送入真空干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得萜烯树脂改性火山灰。
所述火山灰、萜烯树脂、硅酸镁铝、石棉绒、六羟甲基三聚氰胺六甲醚和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为40-45:1-2:0.5-1:0.5-1:0.5-1:0.2-0.3。
火山灰经萜烯树脂和助剂改性后，不仅能显著增大其比表面积和丰富其内部孔道结构，还能增强其与骨料其余高分子和小分子制备原料之间的共混相容性，促进制备原料的均匀混合。
所述硫酸化蓖麻油使用前经过预处理，其处理方法为：将硫酸化蓖麻油于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5min，再加入聚氧化乙烯和磷酸二氢钠，充分混合后继续微波处理5min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置30min，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温研磨10min，向所得混合物中加入45-50℃水，充分搅拌后静置分层，取油相，即完成硫酸化蓖麻油的预处理。
所述硫酸化蓖麻油、聚氧化乙烯和磷酸二氢钠的质量比为1-2:0.05-0.1:0.02-0.03。
硫酸化蓖麻油经过上述预处理后，不仅能减弱其本身的异味，还能增强其与萜烯树脂改性火山灰的共混相容性。
本发明的有益效果是：本发明以萜烯树脂改性火山灰为主要原料，辅以多种助剂制得曝气生物滤池填料加工用骨料，利用该骨料制备的生物滤池填料具有比表面积大、表面粗糙的特点，有利于生物膜的快速和稳定形成；且其内部孔道结构垂直，利于生物膜的更新脱落；还能有效清除污水中的污染物，处理效果显著，大大降低污水处理成本，从而避免污水直排对环境造成的污染。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)向2份海泡石纤维中加入1份氢化松香季戊四醇酯和0.5份聚四氟乙烯超细粉，并以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份二苯甲烷双马来酰亚胺、0.5份氯化聚乙烯和0.3份石油焦微粉，继续维持在125-130℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I；
(2)将45份萜烯树脂改性火山灰和2份聚乙烯醇树脂送入球磨机中，研磨至细度小于50μm，再加入2份微晶纤维素、0.5份硫酸化蓖麻油和0.3份烯丙基缩水甘油醚，继续研磨至细度小于30μm，即得物料II；
(3)向物料I中加入物料II、3份交联聚维酮、0.2份纳米硼酸锌和0.05份三氧化二铈，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，并自然冷却至室温，最后利用超微粉碎机制成细度小于30μm的微粉。
萜烯树脂改性火山灰的制备：先将45份火山灰以5℃/min的升温速度升温至100-105℃保温研磨10min，再加入1份萜烯树脂和0.5份硅酸镁铝，继续以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨15min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃密封保温静置30min，并加入0.5份石棉绒、0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.2份N-羟甲基丙烯酰胺，再次以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨30min，待自然冷却至室温后将所得混合物送入真空干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得萜烯树脂改性火山灰。
硫酸化蓖麻油的预处理：将2份硫酸化蓖麻油于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5min，再加入0.05份聚氧化乙烯和0.03份磷酸二氢钠，充分混合后继续微波处理5min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置30min，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温研磨10min，向所得混合物中加入45-50℃水，充分搅拌后静置分层，取油相，即完成硫酸化蓖麻油的预处理。
实施例2
(1)向2份海泡石纤维中加入2份氢化松香季戊四醇酯和0.5份聚四氟乙烯超细粉，并以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份二苯甲烷双马来酰亚胺、0.5份氯化聚乙烯和0.3份石油焦微粉，继续维持在125-130℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I；
(2)将45份萜烯树脂改性火山灰和1份聚乙烯醇树脂送入球磨机中，研磨至细度小于50μm，再加入2份微晶纤维素、0.5份硫酸化蓖麻油和0.5份烯丙基缩水甘油醚，继续研磨至细度小于30μm，即得物料II；
(3)向物料I中加入物料II、2份交联聚维酮、0.3份纳米硼酸锌和0.05份三氧化二铈，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，并自然冷却至室温，最后利用超微粉碎机制成细度小于30μm的微粉。
萜烯树脂改性火山灰的制备：先将45份火山灰以5℃/min的升温速度升温至100-105℃保温研磨10min，再加入1.5份萜烯树脂和0.5份硅酸镁铝，继续以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨10min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃密封保温静置15min，并加入0.5份石棉绒、0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.3份N-羟甲基丙烯酰胺，再次以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨20min，待自然冷却至室温后将所得混合物送入真空干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得萜烯树脂改性火山灰。
硫酸化蓖麻油的预处理：将2份硫酸化蓖麻油于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5min，再加入0.1份聚氧化乙烯和0.02份磷酸二氢钠，充分混合后继续微波处理5min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置30min，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温研磨10min，向所得混合物中加入45-50℃水，充分搅拌后静置分层，取油相，即完成硫酸化蓖麻油的预处理。
实施例3
(1)向2份海泡石纤维中加入1份氢化松香季戊四醇酯和0.5份聚四氟乙烯超细粉，并以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份二苯甲烷双马来酰亚胺、0.5份氯化聚乙烯和0.3份石油焦微粉，继续维持在125-130℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I；
(2)将45份萜烯树脂改性火山灰和2份聚乙烯醇树脂送入球磨机中，研磨至细度小于50μm，再加入2份微晶纤维素、0.5份硫酸化蓖麻油和0.3份烯丙基缩水甘油醚，继续研磨至细度小于30μm，即得物料II；
(3)向物料I中加入物料II、3份交联聚维酮、0.2份纳米硼酸锌和0.05份三氧化二铈，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，并自然冷却至室温，最后利用超微粉碎机制成细度小于30μm的微粉。
萜烯树脂改性火山灰的制备：先将45份火山灰以5℃/min的升温速度升温至100-105℃保温研磨10min，再加入1份萜烯树脂和0.5份硅酸镁铝，继续以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨15min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃密封保温静置30min，并加入0.5份石棉绒、0.5份六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.2份N-羟甲基丙烯酰胺，再次以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨30min，待自然冷却至室温后将所得混合物送入真空干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得萜烯树脂改性火山灰。
实施例4
(1)向2份海泡石纤维中加入2份氢化松香季戊四醇酯和0.5份聚四氟乙烯超细粉，并以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15min，再加入0.5份二苯甲烷双马来酰亚胺、0.5份氯化聚乙烯和0.3份石油焦微粉，继续维持在125-130℃保温混合15min，然后自然冷却至室温，即得物料I；
(2)将45份火山灰和1份聚乙烯醇树脂送入球磨机中，研磨至细度小于50μm，再加入2份微晶纤维素、0.5份硫酸化蓖麻油和0.5份烯丙基缩水甘油醚，继续研磨至细度小于30μm，即得物料II；
(3)向物料I中加入物料II、2份交联聚维酮、0.3份纳米硼酸锌和0.05份三氧化二铈，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，并自然冷却至室温，最后利用超微粉碎机制成细度小于30μm的微粉。
硫酸化蓖麻油的预处理：将2份硫酸化蓖麻油于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5min，再加入0.1份聚氧化乙烯和0.02份磷酸二氢钠，充分混合后继续微波处理5min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置30min，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温研磨10min，向所得混合物中加入45-50℃水，充分搅拌后静置分层，取油相，即完成硫酸化蓖麻油的预处理。
实施例5
将实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所制骨料按照表1所示原料和配比制备生物滤池填料，并通过相同条件构建同等规格的生物滤池，利用构建的生物滤池对同批生活污水进行处理，处理结果如表2所示。
表1 生物滤池填料制备原料及配比
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 骨料 | 100份 | 100份 | 100份 | 100份 |
| 三氧化二铁 | 10份 | 10份 | 10份 | 10份 |
| 锯末 | 5份 | 5份 | 5份 | 5份 |
表2 所制生物滤池填料对生活污水处理效果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| COD去除率/％ | 92.5 | 92.8 | 89.6 | 70.4 |
| BOD去除率/％ | 91.7 | 90.4 | 83.2 | 62.8 |
| 氨氮去除率/％ | 90.6 | 91.3 | 83.6 | 60.3 |
| 色度 | 澄清 | 澄清 | 澄清 | 浑浊 |
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：
萜烯树脂改性火山灰40-45份、微晶纤维素2-3份、交联聚维酮2-3份、海泡石纤维1-2份、聚乙烯醇树脂1-2份、氢化松香季戊四醇酯1-2份、聚四氟乙烯超细粉0.5-1份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.5-1份、硫酸化蓖麻油0.5-1份、氯化聚乙烯0.5-1份、烯丙基缩水甘油醚0.3-0.5份、石油焦微粉0.3-0.5份、纳米硼酸锌0.1-0.3份、三氧化二铈0.05-0.1份。
2.根据权利要求1所述的利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
(1)向海泡石纤维中加入氢化松香季戊四醇酯和聚四氟乙烯超细粉，并以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温混合15-30min，再加入二苯甲烷双马来酰亚胺、氯化聚乙烯和石油焦微粉，继续维持在125-130℃保温混合10-15min，然后自然冷却至室温，即得物料I；
(2)将萜烯树脂改性火山灰和聚乙烯醇树脂送入球磨机中，研磨至细度小于50μm，再加入微晶纤维素、硫酸化蓖麻油和烯丙基缩水甘油醚，继续研磨至细度小于30μm，即得物料II；
(3)向物料I中加入物料II、交联聚维酮、纳米硼酸锌和三氧化二铈，充分混合后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5-10min，并自然冷却至室温，最后利用超微粉碎机制成细度小于30μm的微粉。
3.根据权利要求1或2所述的利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，其特征在于：所述萜烯树脂改性火山灰由火山灰经萜烯树脂辅以助剂改性而成，具体改性方法为：先将火山灰以5℃/min的升温速度升温至100-105℃保温研磨5-10min，再加入萜烯树脂和硅酸镁铝，继续以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨10-15min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃密封保温静置15-30min，并加入石棉绒、六羟甲基三聚氰胺六甲醚和N-羟甲基丙烯酰胺，再次以5℃/min的升温速度升温至125-130℃保温研磨15-30min，待自然冷却至室温后将所得混合物送入真空干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得萜烯树脂改性火山灰。
4.根据权利要求3所述的利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，其特征在于：所述火山灰、萜烯树脂、硅酸镁铝、石棉绒、六羟甲基三聚氰胺六甲醚和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为40-45:1-2:0.5-1:0.5-1:0.5-1:0.2-0.3。
5.根据权利要求1或2所述的利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，其特征在于：所述硫酸化蓖麻油使用前经过预处理，其处理方法为：将硫酸化蓖麻油于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5min，再加入聚氧化乙烯和磷酸二氢钠，充分混合后继续微波处理5min，然后以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置30min，并以5℃/min的升温速度升温至110-115℃保温研磨10min，向所得混合物中加入45-50℃水，充分搅拌后静置分层，取油相，即完成硫酸化蓖麻油的预处理。
6.根据权利要求5所述的利用火山灰制备的曝气生物滤池填料加工用骨料，其特征在于：所述硫酸化蓖麻油、聚氧化乙烯和磷酸二氢钠的质量比为1-2:0.05-0.1:0.02-0.03。
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