| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202411805677.2 | 申请日 | 2024-12-10 |
| 公开(公告)号 | CN119281283B | 公开(公告)日 | 2025-04-18 |
| 申请人 | 北京博汇特环保科技股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 张贤君; 陶晶; 赵嫱; 顾成; 宋培圆; 朱琳琳; 李金凤; 吕少堃; 王超慧; 徐旭; | 第一发明人 | 张贤君 |
| 权利人 | 北京博汇特环保科技股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 北京博汇特环保科技股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市朝阳区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市朝阳区利泽中园106号楼3层302A | 邮编 | 当前专利权人邮编：100102 |
| 主IPC国际分类 | B01J19/32 | 所有IPC国际分类 | B01J19/32 ; C02F3/00 ; C02F3/34 ; C02F3/28 ; C02F3/30 ; C02F3/10 ; C02F3/08 |
| 专利引用数量 | 2 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 4 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京路浩知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 盛大文; |
| 摘要 | 本 发明 涉及污 水 处理 技术领域，尤其涉及一种空气 纤维 立体 生物 填料及其制备方法。本发明提供的空气纤维立体生物填料包括由填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质层；所述填料网套和填料内丝的原料中POE塑料的 质量 含量为1%~10%。本发明提供的空气纤维立体生物填料具有表面积大、不易堵塞、更换便捷等特点，能够提高生物附着面积，提高挂膜量，并维持良好的 微生物 活性，改善了其韧性、加工性及耐老化性，具有更好的处理效果。 | ||
| 权利要求 | 1.一种空气纤维立体生物填料，其特征在于，所述空气纤维立体生物填料包括由填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质层；所述填料网套和填料内丝的原料中POE塑料的质量含量为1% 10%； |
||
| 说明书全文 | 一种空气纤维立体生物填料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 环境友好是促进现代经济健康发展的重要任务之一，其中防治水污染，实现水资源的合理利用是其主要任务之一。生物填料是污水处理生化工艺提高污泥量的有效手段，是生物接触氧化等工艺的主要载体，也是微生物的栖息场所，生物填料具有较大的比表面积可以为微生物提供稳定的生长繁殖空间，富集微生物，从而提高污水的处理效果。 发明内容[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种空气纤维立体生物填料及其制备方法。 [0005] 第一方面，本发明提供一种空气纤维立体生物填料，所述空气纤维立体生物填料包括由填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质层；所述填料网套和填料内丝的原料中POE塑料的质量含量为1% 10%。~ [0006] 本发明提供的空气纤维立体生物填料，它具有表面积大、不易堵塞、更换便捷等特点，还有效改善了韧性及加工性，可以为微生物的生长提供优质的载体。 [0008] 进一步优选，POE塑料5 10份、PP 56 63份、碳源2.3 8.6份、微量元素0.2 0.6份、~ ~ ~ ~活性炭20 25份。本发明中，通过对空气纤维立体生物填料的原料组成及用量进行优化，POE~ 塑料和PP相结合，填料比表面积增大，提高了生物附着面积，提高了挂膜量。 [0009] 进一步优选，所述POE塑料为茂金属催化剂的乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体，乙烯和辛烯的质量比为2 4:1。更优选，所述POE塑料为茂金属催化剂的乙烯和辛烯原位~聚合的热塑性弹性体，乙烯和辛烯的质量比为3:1。 [0010] 进一步优选，所述碳源选自乙酸钠、甲醇、和葡萄糖中的一种或多种；所述微量元素采用质量比为55：45 57：43的铁和镍，优选为铁：56%；镍：44%。本发明中，所述活性炭含~碳、氢和氧，对具体的活性炭种类及参数不做限定。 [0011] 本发明对空气纤维立体生物填料的结构和参数进行了优化，具体如下。 [0012] 作为优选，所述空气纤维立体生物填料的长度为1 3m，宽度为150 210cm，厚度为5~ ~40mm；和/或，所述填料网套和所述填料内丝的空气纤维丝直径为1 2mm。 ~ ~ [0013] 进一步优选，所述填料内丝的丝密度≥40根/cm2，优选为45 55根/cm2；和/或，所述2 2 ~ 填料网套的孔密度为3 5个/cm，优选为4 5个/cm；和/或，所述填料网套的形状选自六角星~ ~ 环、平行四边形、三角形和等边五角形中的一种或多种；和/或，所述填料内丝的形状选自螺旋丝、折线丝、圆环丝和T型丝中的一种或多种。 [0014] 本发明中，通过对填料成分的组合、丝密度的精选以及网套形状的优化，能够使得填料挂膜量成倍增加，在优选参数下的改进效果更为突出。 [0015] 根据本发明提供的空气纤维立体生物填料，所述空气纤维立体生物填料的比表面2 3 2 积≥2000m /m ，断裂拉力≥5000N，挂膜时间≤3d，成膜重量≥1200g/m ，总氮负荷≥ 3 3 3 0.3kgTN/m·d，氨氮负荷≥0.5kgNH3/m·d，BOD容积负荷≥1.5kgBOD5/m·d，COD容积负荷 3 ≥3.0kgCOD5/m·d。 [0016] 优选的，所述空气纤维立体生物填料的比表面积2500 3000m2/m3，断裂拉力5000~ ~2 3 7000N，挂膜时间2.5 3d，成膜重量1200 1500g/m，总氮负荷0.3 0.35kgTN/m·d，氨氮负荷~ ~ ~ 3 3 0.5~0.55kgNH3/m·d，BOD容积负荷1.5~1.6kgBOD5/m·d，COD容积负荷3.0~3.5kgCOD5/ 3 m·d。 [0017] 根据本发明，POE塑料是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，其特点是：（1）辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使它既有优异的韧性又有良好的加工性。（2）POE塑料分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能。（3）POE塑料分子量分布窄，具有较好的流动性，与聚烯烃相容性好。（4）良好的流动性可改善填料的分散效果，同时也可提高制品的熔接痕强度。随着POE塑料含量的增加，体系的冲击强度和断裂伸长率有很大的提高。可见，POE塑料对PP有优良的增韧作用，与PP、活性碳酸钙有较好的相容性。这是因为POE塑料的分子量分布窄，分子结构中侧辛基长于侧乙基，在分子结构中可形成联结点，在各成分之间起到联结、缓冲作用，使体系在受到冲击时起分散、缓冲冲击能的作用，减少银纹因受力发展成裂纹的机会，从而提高了体系的冲击强度。当体系受到张力时，由于这些联结点所形成的网络状结构可以发生较大的形变，所以，体系的断裂伸长率有显著的增加，当POE塑料的含量增加时，体系的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均有所下降，这是由POE塑料本身的性能决定的，故POE塑料的含量应控制在15%以下。POE塑料的含量与熔融指数的关系，加入POE塑料后，体系的熔融指数增加。POE塑料本身的流动性较好，它的加入，同时也改善了整个体系的流动性，当POE塑料含量超过15%以后，体系的熔融指数基本没有变化，若要继续提高体系的流动性，则不能完全依赖于POE塑料。 [0018] 第二方面，本发明提供所述的空气纤维立体生物填料的制备方法，包括： [0019] 1）将材料加温至220 275℃，得到热熔后的原料。~ [0020] 2）利用电脑加工程序，将步骤1）得到的热熔后的原料进行3D塑形，得到3D塑形后的材料。 [0022] 4）将步骤3）得到的生物填料前体进行快速冷却。 [0024] 优选的，步骤2）中，所述3D打印的原料为上述成分的混合物。 [0027] 本发明采用上述快熔速冷的加工工艺，在计算机编程及原料和优选参数作用下，能够更好的制备高性能填料，同时使得加工效率得到飞跃提升。 [0028] 第三方面，本发明提供所述的空气纤维立体生物填料或所述空气纤维立体生物填料的制备方法制得的空气纤维立体生物填料在污水处理中的应用。 [0029] 本发明的有益效果至少在于：本发明提供的空气纤维立体生物填料，由填料网套和填料内丝的空气纤维丝的纤维基质层，其能构成大量空隙，通过所述空气纤维丝的结合与布局，使该填料的比表面积增大，提高了生物附着面积，提高挂膜量，并维持良好的微生物活性。本发明通过纤维基质层材质特性，从而有效的改善了使它既有优异的韧性又有良好的加工性，POE塑料分子结构中还没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能，使得该流化床高效悬浮填料具有更好的处理效果。本发明可以使曝气系统充入水中未被利用的气泡在进入缺氧区前快速释放，解决现有硝化液回流溶氧过多而影响反硝化速率的问题。有良好的新陈代谢和不会结成团，系统可有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理。空间体积利用率大，无死区等特点。填料可作为水解酸化、接触氧化、厌氧或好氧流化床与膨胀床及生物滤池的生物载体，直接投加于普通活性污泥处理系统中时，可在不改变原系统所有运行条件的情况下，大大提高原系统的处理能力和效率，并获得良好的脱氮、除磷功效。附图说明 [0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0031] 图1为本发明实施例提供的空气纤维立体生物填料平面图。 [0032] 图2为本发明实施例提供的空气纤维立体生物填料侧面图。 [0033] 图3为本发明实施例1提供的空气纤维立体生物填料示意图。 [0034] 图4为本发明实施例2提供的空气纤维立体生物填料示意图。 [0035] 图5为本发明实施例3提供的空气纤维立体生物填料示意图。 具体实施方式[0036] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0037] 本发明实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用装置、仪器、试剂等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的原料均可在国内产品市场方便买到。 [0038] 本发明以下实施例中，所用POE塑料是茂金属催化剂的乙烯和辛烯(3:1)实现原位聚合的热塑性弹性体，具体采用美国陶氏改性POE，所用PP为购自韩国的道达尔改性材料。所用的胶水为有机硅类粘合剂。冷却为直接冷却，将制冷机的蒸发器装设在冷却车间内，利用制冷剂的蒸发直接冷却其中的空气，靠冷空气冷却填料。 [0039] 实施例1 [0040] 本实施例提供一种空气纤维立体生物填料，其原料组成为：POE塑料10份、PP 59份、碳源8.5份、微量元素0.5份、活性炭22份；碳源采用乙酸钠、微量元素采用质量铁：55%；镍：45%。本实施例提供的空气纤维立体生物填料的结构如图1 2所示，空气纤维立体生物填~ 料为长方体（如图3，长度为2m，宽度为1.5m，厚度为10mm）；该空气纤维立体生物填料为填料 2 网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质层，填料内丝的丝密度为50根/cm ；填料网 2 套的孔密度为4个/cm；填料网套的形状为六角星环，填料内丝的形状为螺旋丝。 [0041] 本实施例还提供该空气纤维立体生物填料的制备方法，具体步骤如下： [0042] 1）将原材料混合加热，温度为245 250℃，时间为25±1min。~ [0043] 2）利用计算机编程，3D打印成型。 [0044] 3）用胶水进行黏连丝末端，后转移至冷却车间进行冷却。 [0045] 对实施例的空气纤维立体生物填料进行测试：采用生物池活性污泥对填料进行挂膜测试，测试方法及条件如下：通过将填料浸泡于生物池中，底部进行曝气，通过定期测量填料重量，得出挂膜量。 [0046] 测试结果：本实施例提供的空气纤维立体生物填料的比表面积2700m2/m3，断裂拉2 3 力6000N，挂膜时间3d，成膜重量1400g/m ，总氮负荷0.32kgTN/m·d，氨氮负荷0.53kgNH3/ 3 3 3 m·d，BOD容积负荷1.55kgBOD5/m·d，COD容积负荷3.2kgCOD5/m·d。 [0047] 实施例2 [0048] 本实施例提供一种空气纤维立体生物填料，其原料组成为：POE塑料9份、PP60份、碳源8.4份、微量元素0.6份、活性炭22份；碳源采用甲醇、微量元素采用质量铁：50%；镍：50%。本实施例提供的空气纤维立体生物填料为长方体（如图4，长度为2m，宽度为1.5m，厚度为15mm）；该空气纤维立体生物填料为填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质 2 2 层，填料内丝的丝密度为45根/cm；填料网套的孔密度为5个/cm；填料网套的形状为六角星环，填料内丝的形状为圆环丝。 [0049] 本实施例还提供该空气纤维立体生物填料的制备方法，具体步骤如下： [0050] 1）将原材料混合加热，温度为245 250℃，时间为25±1min。~ [0051] 2）利用计算机编程，3D打印成型。 [0052] 3）用胶水进行黏连丝末端，后转移至冷却车间进行冷却。 [0053] 本实施例提供的空气纤维立体生物填料的比表面积2800m2/m3，断裂拉力5500N，挂2 3 3 膜时间2.6d，成膜重量1350g/m，总氮负荷0.31kgTN/m·d，氨氮负荷0.52kgNH3/m·d，BOD 3 3 容积负荷1.53kgBOD5/m·d，COD容积负荷3.1kgCOD5/m·d。 [0054] 实施例3 [0055] 本实施例提供一种空气纤维立体生物填料，其原料组成为：POE塑料9份、PP59份、碳源8.4份、微量元素0.6份、活性炭23份；碳源采用甲醇、微量元素采用质量铁：60%；镍：40%。本实施例提供的空气纤维立体生物填料为长方体（如图5，长度为2m，宽度为1.5m，厚度为20mm）；该空气纤维立体生物填料为填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质 2 2 层，填料内丝的丝密度为48根/cm；填料网套的孔密度为4个/cm；填料网套的形状为六角星环，填料内丝的形状为T形丝。 [0056] 本实施例还提供该空气纤维立体生物填料的制备方法，具体步骤如下： [0057] 1）将原材料混合加热，温度为245 250℃，时间为25±1min。~ [0058] 2）利用计算机编程，3D打印成型。 [0059] 3）用胶水进行黏连丝末端，后转移至冷却车间进行冷却。 [0060] 本实施例提供的空气纤维立体生物填料的比表面积2850m2/m3，断裂拉力5600N，挂2 3 3 膜时间2.8d，成膜重量1400g/m，总氮负荷0.3kgTN/m·d，氨氮负荷0.5kgNH3/m·d，BOD容 3 3 积负荷1.5kgBOD5/m·d，COD容积负荷3.2kgCOD5/m·d。 [0061] 对比例1 [0062] 本对比例提供一种空气纤维立体生物填料，其原料组成为：PP68份、碳源8.4份、微量元素0.6份、活性炭23份；碳源采用甲醇、微量元素采用质量铁：60%；镍：40%。本实施例提供的空气纤维立体生物填料为长方体（长度为2m，宽度为1.5m，厚度为20mm）；该空气纤维立体生物填料为填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质层，填料内丝的丝密度为2 2 48根/cm ；填料网套的孔密度为4个/cm；填料网套的形状为六角星环，填料内丝的形状为T形丝。 [0063] 本对比例还提供该空气纤维立体生物填料的制备方法，具体步骤如下： [0064] 1）将原材料混合加热，温度为245 250℃，时间为25±1min。~ [0065] 2）利用计算机编程，3D打印成型。 [0066] 3）用胶水进行黏连丝末端，后转移至冷却车间进行冷却。 [0067] 本对比例提供的空气纤维立体生物填料的比表面积1500m2/m3，断裂拉力4000N，挂2 3 3 膜时间1d，成膜重量860g/m ，总氮负荷0.38kgTN/m·d，氨氮负荷0.59kgNH3/m·d，BOD容 3 3 积负荷2.3kgBOD5/m·d，COD容积负荷4.3kgCOD5/m·d。 [0068] 对比例2 [0069] 本对比例提供一种空气纤维立体生物填料，其原料组成为：POE9份、PP59份、碳源8.4份、微量元素0.6份、活性炭23份；碳源采用甲醇、微量元素采用质量铁：60%；镍：40%。本实施例提供的空气纤维立体生物填料为长方体（长度为2m，宽度为1.5m，厚度为20mm）；该空气纤维立体生物填料为填料网套和填料内丝构成的空气纤维丝的纤维基质层，填料内丝的 2 2 丝密度为48根/cm；填料网套的孔密度为1个/cm；填料网套的形状为六角星环，填料内丝的形状为一字丝。 [0070] 本对比例还提供该空气纤维立体生物填料的制备方法，具体步骤如下： [0071] 1）将原材料混合加热，温度为245 250℃，时间为25±1min。~ [0072] 2）利用计算机编程，3D打印成型。 [0073] 3）用胶水进行黏连丝末端，后转移至冷却车间进行冷却。 [0074] 本对比例提供的空气纤维立体生物填料的比表面积600m2/m3，断裂拉力3500N，挂2 3 3 膜时间0.5d，成膜重量750g/m，总氮负荷0.39kgTN/m·d，氨氮负荷0.60kgNH3/m·d，BOD 3 3 容积负荷2.5kgBOD5/m·d，COD容积负荷4.5kgCOD5/m·d。 [0075] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈