一种复合微量金属离子的悬浮生物膜填料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于处理工业废水的微量金属离子复合悬浮生物膜填料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 水资源短缺问题日益严重，我国是一个严重缺水的国家，人均水资源仅为世界平 均值的1/4。随着经济的发展，我国工业水资源消耗越来越大，废水排放量也骤增，因此提高 工业废水的回收利用率对于解决水资源紧缺问题具有重要意义。
[0003] 目前，工业废水的处理通常采用生物接触氧化法，其在纺织印染、石油化工、医药 等废水的处理中已得到广泛应用。生物接触氧化法的实质是在池内充填填料，废水流经填 料，使得填料上布满生物膜，生物膜上的微生物以废水中的污染物为营养物质进行新陈代 谢，从而使废水得到净化。水处理填料是生物膜工艺的核心，是微生物生长的场所，废水处 理效果与所选的填料有着很大的关系。随着国家对水处理要求的不断提高，各类废水的排 放标准不断提高，对水处理填料的要求也在越来越严格，在新型水处理填料方面仍然需要 进一步的研宄与开发。
[0004] 污染物的生物降解主要是通过微生物群落的新陈代谢作用实现的，微生物新陈代 谢所需要的宏量营养物有碳、氧、氢、氮、磷和硫，微量元素有维生素和一些金属元素。工业 废水中往往富含微生物代谢所需的宏量营养元素，但微量元素却极为匮乏。因此，向填料中 添加适量的微量金属营养元素，能够提高微生物群落的新陈代谢能力，进而提高处理工业 废水的效率。现有技术多集中在改进生物膜填料的物理结构上，加大了工业废水与生物膜 填料的有效接触面积，但由于微生物生活在缺乏营养物质的环境下，必会导致其新陈代谢 能力下降或死亡，从而影响了生物膜填料的净化效率。有的现有技术中虽也添加了微生物 生长所需的部分营养元素，但由于没有根据工业废水环境下的具体情况来选择添加具有针 对性的微量元素，实践中，微生物的新陈代谢能力仍不理想，现有技术依然不能很好地解决 微生物由于营养物质缺乏而导致净化污水效率低的问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于处理工业废水的复合微量金属离 子的悬浮生物膜填料及其制备方法。
[0006] 优选地，本发明的目的在于通过在填料中添加金属元素钼和钴，并采用紫外光照 射法进行后处理，使得生物膜填料能够更好地满足微生物对营养物质的需求，提高了微生 物新陈代谢处理工业废水的能力，并加大了生物膜填料的比表面积和亲水性，提高了微生 物的挂膜效率。
[0007] 本发明提供了一种复合微量金属离子的悬浮生物膜填料，其特征在于所述填料中 含有金属元素钼和钴；所述金属元素钼和钴的质量比为1:2至1:2. 5 ;所述金属元素钼和钴 可以分别来自金属化合物钼酸钠（Na2MoO4 · 2H20)和铝酸钴（Co(AlO2)2);金属化合物钼酸 钠（Na2MoO4 · 2H20)和铝酸钴（Co(AlO2)2)质量比为1:2. 5至1:3之间；所述生物膜填料的 外表面具有亲水层。
[0008] 本发明提供了一种复合微量金属离子的悬浮生物膜填料的制备方法，其特征在于 该方法至少包括以下步骤：
[0009] (1)将原料进行前处理：将聚丙烯（PP)，聚乙二醇（PEG)，马来酸酐（MAH)分别在 90°C条件下干燥2h ;将金属化合物钼酸钠（Na2MoO4 ·2Η20)和铝酸钴（Co(AlO2)2)分别置于 150°C的干燥箱内进行脱水处理12h取出，研磨；
[0010] (2)将经步骤⑴处理过的质量比分别为68-72%的聚丙烯（PP)，3-4%的聚乙二 醇饰6)，0.9-1.3%的马来酸酐（麻!1)，1.3-1.7%的金属化合物钼酸钠（似^〇0 4,2!120)， 3-5%的铝酸钴（Co(AlO2)2)和 0.6-0· 8%的石蜡油，16-19%的聚乳酸（PLA)，0.9-L 3%的 氧化锌置于高速搅拌机中搅拌混合lOmin，使其充分混合均勾；
[0011] (3)通过调节步骤⑵中所述原料的配比使混合原料的密度在0. 95-0. 98g/cm3之 间；
[0012] (4)取处理过的混合原料置于注塑机料斗中，采用球形生物膜填料模具，注塑温度 设置为180~210°C，注塑成型；
[0013] (5)将经步骤（4)注塑成型的含有微量金属化合物的生物膜填料用二次水反复清 洗，并置于70°C中烘箱中进行热处理，一小时后取出，再用二次水充分清洗；
[0014] (6)将经步骤（5)制备的含有微量金属化合物的生物膜填料采用紫外光照射法进 行后处理。处理过的复合生物膜填料用二次水充分清洗干净，除去表面残余杂质，置于密封 袋中保存；
[0015] 后处理的操作参数为：采用微波激发紫外灯，功率密度为120W/cm2,光照反应时间 10~30s ;所述悬浮生物膜填料中聚乙二醇的分子量为400。
[0016] 本发明通过基材与营养物质的复合制备技术研发一种能够缓释微量金属元素的 悬浮生物膜填料，且在后处理程序中采用紫外光照射的方法又使得填料的外表面具有亲水 性基团，增大了填料的比表面积，在活性污泥反应器中，既提供了微生物需要的营养元素， 又形成处理性能更优越的生物膜系统，微生物挂膜效率增高，剩余污泥排放减少，微生物的 代谢活动增强，去除效果比普通生物膜填料有很大提升。目前，这种复合金属离子的悬浮生 物膜填料还鲜有报道，其诸多优点必将使生物膜填料技术在水处理领域的发展前景更加广 阔。
[0017] 应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当 用作对本发明所要求保护内容的限制。
【附图说明】
[0018] 参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下 描述得以阐明，其中：
[0019] 图1为复合微量金属元素的悬浮生物膜填料的制备流程图。
【具体实施方式】
[0020] 通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方 法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例，可以通过不同形式来 对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0021] 首先将原料进行前处理：金属化合物中的结晶水会影响填料的加工性能，第一步 要进行高温脱水。将聚丙烯（PP)，聚乙二醇（PEG)，马来酸酐（MAH)分别在90°C条件下干 燥2h ;将金属化合物钼酸钠（Na2MoO4 · 2H20)和铝酸钴（Co(AlO2)2)分别置于150°C的干燥 箱内进行脱水处理12h取出，研