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1、(10)申请公布号 CN 103145236 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103145236 A *CN103145236A* (21)申请号 201310060597.4 (22)申请日 2013.02.26 C02F 3/10(2006.01) C02F 3/34(2006.01) D21C 3/02(2006.01) (71)申请人 宜兴市氿润环保研究所有限公司 地址 214257 江苏省无锡市宜兴市高塍镇范 兴街 (72)发明人 曹玉成 周健 赵锦星 (74)专利代理机构 南京天华专利代理有限责任 公司 32218 代理人 徐冬涛 李晓峰 (54) 发明名称 一。
2、种粗竹纤维污水处理填料及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种粗竹纤维污水处理填料及 其制备方法， 所述的污水处理填料以粗竹纤维为 基材。所述的污水处理填料是以粗竹纤维为基材 均匀穿插固定于中心绳或者镶嵌于固定盘面上制 得的生物弹性或组合填料， 所述的粗竹纤维呈立 体均匀排列的辐射状结构。采用本发明的污水处 理填料处理污水 ： 生物反应器启动时间比传统有 机弹性填料缩短了 7 天 ； 比传统有机弹性填料相 比， 化学需氧量和铵氮平均去除效果明显提高。 因 粗竹纤维柔韧性的差异性， 挂膜后将均匀分布、 充 分舒展于生化反应器中， 不至于凝聚结团， 充分利 用空间， 增强微生物与污水接触机会。
3、， 传质作用加 强。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103145236 A CN 103145236 A *CN103145236A* 1/2 页 2 1. 一种粗竹纤维污水处理填料， 其特征在于所述的污水处理填料以粗竹纤维为基材。 2. 根据权利要求 1 所述的粗竹纤维污水处理填料， 其特征在于所述的污水处理填料是 以粗竹纤维为基材均匀穿插固定于中心绳或者镶嵌于固定盘面上制得的生物弹性或组合 填料， 所述的粗竹纤维呈立体均匀排。
4、列的辐射状结构。 3. 根据权利要求 2 所述的粗竹纤维污水处理填料， 其特征在于所述中心绳的每个固定 点或者所述固定盘的每个镶嵌点上穿插固定或镶嵌多根粗竹纤维， 所述多根粗竹纤维的柔 韧性不同， 包括低柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的粗竹纤维 ； 所述低柔韧性的粗竹纤维和 中柔韧性的粗竹纤维的用量比为 1:15。 4. 根据权利要求 3 所述的粗竹纤维污水处理填料， 其特征在于所述的低柔韧性的粗 竹纤维为直径 0.81mm 的竹纤维， 所述的中柔韧性的粗竹纤维为直径小于 0.8mm 大于等于 0.6mm 的竹纤维。 5. 根据权利要求 3 所述的粗竹纤维污水处理填料， 其特征在于所述的低柔韧性的。
5、粗竹 纤维和中柔韧性的粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上均匀分布， 或者低柔韧性的粗竹纤 维和中柔韧性的粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上分为两层， 上层为低柔韧性的粗竹纤 维， 下层为中柔韧性的粗竹纤维。 6. 根据权利要求 13 中任意一项所述的粗竹纤维污水处理填料， 其特征在于所述粗竹 纤维的制备方法为 ： （1） 选取 3 5 年竹龄的毛竹进行切割分段处理 ； （2） 对分段后的竹材进行机械碾压处理， 并输送到分离机进行松解处理 ； （3）在强碱条件进行水热 - 化学软化处理 ： 在常压、 8095或者 0.51.0 MPa、 150220条件下， 将进行松解处理后的竹材浸泡在质量百分浓度。
6、为 10%40% 的烧碱或石 灰水溶液中， 常压、 8095条件下浸泡 48 h ； 0.51.0 MPa、 150220条件下浸泡 38 min ； （4） 将软化后竹材输送至梳纤机进行梳纤处理， 根据需要获得粗竹纤维。 7. 一种粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其特征在于包括以下步骤 ： （1） 制备粗竹纤维 ： 选取 3 5 年竹龄的毛竹进行切割分段处理 ； 对分段后的竹材进行 机械碾压处理， 并输送到分离机进行松解处理 ； 在强碱条件进行水热 - 化学软化处理 ： 在常 压、 8095或者 0.51.0 MPa、 150220条件下， 将进行松解处理后的竹材浸泡在质量百 分浓度为 1。
7、0%40% 的烧碱或石灰水溶液中， 常压、 8095条件下浸泡 48 h ； 0.51.0 MPa、 150220条件下浸泡 38 min ； 将软化后竹材输送至梳纤机进行梳纤处理， 根据需要获得 粗竹纤维 ； （2） 以步骤 （1） 制备的粗竹纤维为基材穿插固定于中心绳或者镶嵌于固定盘面上制得 生物弹性或组合填料， 所述的粗竹纤维呈立体均匀排列的辐射状结构。 8. 根据权利要求 7 所述的粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其特征在于所述中心绳 的每个固定点或者所述固定盘的每个镶嵌点上穿插固定或镶嵌多根粗竹纤维， 所述多根粗 竹纤维的柔韧性不同， 包括低柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的竹基粗纤维 。
8、； 所述低柔韧性 的粗竹纤维和中柔韧性的粗竹纤维的用量比为 1:15。 9. 根据权利要求 8 所述的粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其特征在于所述的低柔 韧性的粗竹纤维为直径 0.81mm 的竹纤维， 所述的中柔韧性的粗竹纤维为直径小于 0.8mm 权 利 要 求 书 CN 103145236 A 2 2/2 页 3 大于等于 0.6mm 的竹纤维。 10. 根据权利要求 8 所述的粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其特征在于所述的低 柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上均匀分布， 或者低柔 韧性的粗竹纤维和中柔韧性的粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上分为两层， 上层。
9、为低柔 韧性的粗竹纤维， 下层为中柔韧性的粗竹纤维。 权 利 要 求 书 CN 103145236 A 3 1/4 页 4 一种粗竹纤维污水处理填料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于污水处理领域， 涉及一种污水生物填料及其制备方法 ； 具体涉及一种 粗竹纤维污水处理填料及其制备方法。 背景技术 0002 污水处理生物膜法是与活性污泥法并列发展起来的污水生物处理技术， 包括生 物滤池、 生物转盘、 生物接触氧化池、 曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式， 其共同特点 是微生物附着生长在填料表面， 形成生物膜， 污水与生物膜接触后， 污染物被微生物吸附转 化， 污水得到净化。 0003 填。
10、料在污水处理生物膜法工艺中的作用主要体现在以下几个方面 ： 0004 （1） 作为微生物栖息和生长繁殖的场所， 填料的加入为微生物生长繁殖创造更为 有利的生存环境， 维持较高的生物量， 并使生物相更为丰富 ； 0005 （2） 在好氧生物膜法工艺中， 填料起到切割、 阻挡空气气泡的作用， 可以增加气泡 的停留时间和气 / 液接触面积， 加快氧的转移速率， 强化传质效果， 提高氧气利用率， 从而 减少曝气量， 节约能耗 ； 0006 （3） 在固定床生物膜反应器中， 填料起到吸附、 截留污水中悬浮物的作用， 降低反 应器出水悬浮物浓度 ； 0007 （4） 作为生物膜反应器中生物膜与废水接触的场。
11、所， 填料对水流具有一定的调配 作用， 从而促进废水在反应器内均匀分布。 0008 由此可见， 填料是生物膜法工艺的关键技术之一， 其性能的优劣直接关系到整个 污水处理系统的处理效果和运行成本。因此长期以来， 国内外众多专家学者致力于新型填 料的研发， 从填料强度、 密度、 比表面积、 亲水性能、 布水布气性能等角度着手相继开发出弹 性填料、 软性填料、 组合填料、 悬浮填料等多种有机填料， 取得了较好的经济和社会效益， 但 也普遍存在一些不足之处， 主要表现为 ： 因多采用 PVC、 PE、 PP 等有机材料加工制成， 成本 高 ； 生物亲和性较差， 导致启动周期长。如何从人造化工有机材料中。
12、走出来， 从选择天然材 料角度入手， 开发出新型填料， 使之在比表面积、 强度、 布水布气等技术性能方面可以与常 规有机填料相比拟， 在生产成本、 微生物亲和性能方面又具备显著竞争优势， 一直是众多专 家学者关注的热点， 也是新型填料研发的重大技术难点。 0009 竹子是一种天然可再生资源， 利用竹材产品替代化纤和塑料等人造材料， 制备废 水处理 生物填料具有显著的技术和经济优势， 白晓慧等人直接利用成年竹材编制成竹球 填料应用于味精废水的处理、 张奎等人将新鲜竹子剖切成后制成竹丝， 处理化粪池出水， 均 取得较好效果。 0010 经检索表明， 国内外关于采用粗竹纤维基材加工制备生物填料的相关。
13、专利尚未见 到。中国专利 CN2107464U 直接将竹杆用绳装配成刺猬式填料， 可提高启动速度、 且成本低 廉。中国专利 CN1429778 直接将成年竹子丝条穿插固定于中心绳上， 构成生物填料。该填 料造价远比同类产品低， 并可在寡营养、 低温情况下快速挂膜， 且具有比表面积大、 耐海水 说 明 书 CN 103145236 A 4 2/4 页 5 腐蚀等特点。在竹纤维加工制备技术方面， 国内外专利主要集中于用竹细纤维的精细加工 过程 ； 在竹材产品开发和应用方面， 至今都未见基于粗竹纤维生物填料的污水处理生物膜 技术的专利报道。 发明内容 0011 本发明的目的在于提供一种粗竹纤维污水处。
14、理填料。 0012 本发明的另一目的在于提供一种粗竹纤维污水处理填料的制备方法。 0013 本发明的目的可以通过以下技术方案实现 ： 0014 一种粗竹纤维污水处理填料， 其在于所述的污水处理填料以粗竹纤维为基材。 0015 上述的粗竹纤维污水处理填料， 其在于所述的污水处理填料是以粗竹纤维为基材 均匀穿插固定于中心绳或者镶嵌于固定盘面上制得的生物弹性或组合填料， 所述的粗竹纤 维呈立体均匀排列的辐射状结构。 0016 上述的粗竹纤维污水处理填料， 其在于所述中心绳的每个固定点或者所述固定盘 的每个镶嵌点上穿插固定或镶嵌多根粗竹纤维， 所述多根粗竹纤维的柔韧性不同， 包括低 柔韧性的粗竹纤维和。
15、中柔韧性的粗竹纤维 ； 所述低柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的粗竹纤 维的用量比为 1:15。 0017 上述的粗竹纤维污水处理填料， 其在于所述的低柔韧性的粗竹纤维为直径 0.81mm 的竹纤维， 所述的中柔韧性的粗竹纤维为直径小于 0.8mm 大于等于 0.6mm 的竹纤 维。 0018 上述的粗竹纤维污水处理填料， 其在于所述的低柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的 粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上均匀分布， 或者低柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的粗 竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上分为两层， 上层为低柔韧性的粗竹纤维， 下层为中柔韧 性的粗竹纤维。 0019 上述的粗竹纤维污水处理填料， 其在于所述粗竹。
16、纤维的制备方法为 ： 0020 （1） 选取 3 5 年竹龄的毛竹进行切割分段处理 ； 0021 （2） 对分段后的竹材进行机械碾压处理， 并输送到分离机进行松解处理 ； 0022 （3） 在强碱条件进行水热 - 化学软化处理 ： 在常压、 8095或者 0.51.0 MPa、 150220条件下， 将进行松解处理后的竹材浸泡在质量百分浓度为 10%40% 的烧碱或石 灰水溶液中， 常压、 8095条件下浸泡 48 h ； 0.51.0 MPa、 150220条件下浸泡 38 min ； 0023 （4） 将软化后竹材输送至梳纤机进行梳纤处理， 根据需要获得粗竹纤维。 上述方法 中， 在 （1。
17、） 于水热 - 化学软化处理前， 进行机械松解处理， 有利于后续的软化及梳纤处理。 0024 一种粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其在于包括以下步骤 ： 0025 （1） 制备粗竹纤维 ： 选取 3 5 年竹龄的毛竹进行切割分段处理 ； 对分段后的竹材 进行机械碾压处理， 并输送到分离机进行松解处理 ； 在强碱条件进行水热 - 化学软化处理 ： 在常压、 8095或者 0.51.0 MPa、 150220条件下， 将进行松解处理后的竹材浸泡在质 量百分浓度为 10%40% 的烧碱或石灰水溶液中， 常压、 8095条件下浸泡 48 h ； 0.51.0 MPa、 150220条件下浸泡 38 。
18、min ； 将软化后竹材输送至梳纤机进行梳纤处理， 根据需要 获得粗竹纤维 ； 说 明 书 CN 103145236 A 5 3/4 页 6 0026 （2） 以步骤 （1） 制备的粗竹纤维为基材穿插固定于中心绳或者镶嵌于固定盘面上 制得生物弹性或组合填料， 所述的粗竹纤维呈立体均匀排列的辐射状结构。 0027 上述的粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其在于所述中心绳的每个固定点或者 所述固定盘的每个镶嵌点上穿插固定或镶嵌多根粗竹纤维， 所述多根粗竹纤维的柔韧性不 同， 包括低柔韧性的粗竹纤维和中柔韧性的竹基粗纤维 ； 所述低柔韧性的粗竹纤维和中柔 韧性的粗竹纤维的用量比为 1:15。 002。
19、8 上述的粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其在于所述的低柔韧性的粗竹纤维为 直径 0.81mm 的竹纤维， 所述的中柔韧性的粗竹纤维为直径小于 0.8mm 大于等于 0.6mm 的 竹纤维。 0029 上述的粗竹纤维污水处理填料的制备方法， 其在于所述的低柔韧性的粗竹纤维和 中柔韧性的粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上均匀分布， 或者低柔韧性的粗竹纤维和中 柔韧性的粗竹纤维在每个固定点或者镶嵌点上分为两层， 上层为低柔韧性的粗竹纤维， 下 层为中柔韧性的粗竹纤维。 0030 以天然廉价、 可再生的成年竹材为原料， 制备出生物亲和性好、 抗腐蚀性强、 刚柔 适中、 易于加工处理的粗竹纤维生物填料。
20、基材。所制得粗竹纤维可用于制备多种类型的污 水处 理生物填料。 可替代现有固定式污水处理弹性填料或组合填料中的主体材料 （有机合 成材料） 。如将所得粗竹纤维穿插固定于中心绳或者镶嵌于固定盘面上制得的生物弹性或 组合填料 , 可制得弹性填料或组合填料。 0031 本发明申请文件所述的常压为一个标准大气压， 即 0.1MPa。 0032 本发明的有益效果 ： 0033 采用所开发的粗竹纤维制备成的弹性填料处理畜禽养殖废水 （厌氧消化后出水） ， 并与传统的化工合成材料的有机弹性填料进行了对比实验， 结果表明 ： 0034 （1） 生物反应器启动时间比传统有机弹性填料缩短了 7 天 ； 0035 。
21、（2） 在水温为 20 30、 水力停留时间为 1224 h、 进水化学需氧量和铵氮浓度 分别为 8001200 mg/L 和 350500mg 条件下， 化学需氧量和铵氮去除率分别达到 6080% 和 7585% 之间。比传统有机弹性填料相比， 化学需氧量和铵氮平均去除效果提高了 5% 和 8%。 0036 本发明的另外一个优点 ： 采用柔韧性 （或硬度） 不同的粗竹纤维为基材穿插固定于 中心绳、 或镶嵌于固定盘面上， 制得污水处理用生物弹性或组合填料。 因粗竹纤维柔韧性的 差异性， 挂膜后 （即微生物附着生长后） 将均匀分布、 充分舒展于生化反应器中， 不至于凝聚 结团， 充分利用空间， 。
22、增强微生物与污水接触机会， 传质作用加强。 附图说明 0037 图 1 为实施例 1 制备的污水处理填料结构示意图。 0038 图 2 为实施例 2 制备的污水处理填料结构示意图。 具体实施方式 0039 实施例 1 制备粗竹纤维污水处理填料 0040 （1） 原料选取及切割分段处理 ： 选取 3 5 年竹龄的毛竹， 沿竹节进行切割分段处 理， 依据切割后竹材长度进行分类存放。 （2） 机械碾压松解处理 ： 对分段后的竹材进行机械 说 明 书 CN 103145236 A 6 4/4 页 7 碾压处理， 并输送到分离机进行松解处理。 （3） 在强碱条件进行水热 - 化学软化处理 ： 在常 压、。
23、 90条件下， 将进行松解处理后的竹材浸泡在质量百分浓度为 25% 的烧碱溶液中， 浸泡 6 h。 （4） 梳纤处理 ： 将软化后竹材输送至梳纤机进行梳纤处理， 分别获得直径为 0.9 mm 和 0.7mm 的竹基粗竹纤维。 0041 以采用上述步骤制备的粗竹纤维为基材均匀穿插固定于中心绳 1 上制得生物弹 性填料， 所述的粗竹纤维呈立体均匀排列的辐射状结构。所述中心绳 1 的每个固定点 4 所 穿插固定的 多根粗竹纤维的柔韧性不同， 包括低柔韧性粗竹纤维 2 （直径为 0.9 mm 的竹基 粗竹纤维） 和中柔韧性竹基粗纤维 3（直径为 0.7 mm 的竹基粗竹纤维） ； 所述低柔韧性粗竹 纤。
24、维 2 和中柔韧性粗竹纤维 3 的用量比为 1 ： 2。如图 1 所示， 所述的低柔韧性粗竹纤维 2 和 中柔韧性粗竹纤维 3 在每个固定点上分为两层， 上层为低柔韧性粗竹纤维 2， 下层为中柔韧 性粗竹纤维 3。所述的中心绳 1 材质为聚酰烃类 （如聚酰胺） 。 0042 实施例 2 制备粗竹纤维污水处理填料 0043 （1） 原料选取及切割分段处理 ： 选取 3 5 年竹龄的毛竹， 沿竹节进行切割分段处 理， 依据切割后竹材长度进行分类存放。 （2） 机械碾压松解处理 ： 对分段后的竹材进行机 械碾压处理， 并输送到分离机进行松解处理。 （3） 在强碱条件进行水热 - 化学软化处理 ： 在。
25、 0.75 MPa、 185条件下， 将进行松解处理后的竹材浸泡在质量百分浓度为 25% 的石灰水溶 液中， 浸泡 6 min ；（4） 梳纤处理 ： 将软化后竹材输送至梳纤机进行梳纤处理， 分别获得直径 为 0.9 mm 和 0.7mm 的竹基粗竹纤维。 0044 以采用上述步骤制备的粗竹纤维为基材均匀穿插固定于中心绳 1 上制得生物弹 性填料， 所述的粗竹纤维呈立体均匀排列的辐射状结构。所述中心绳 1 的每个固定点 4 所 穿插固定的多根粗竹纤维的柔韧性不同， 包括低柔韧性粗竹纤维 2（直径为 0.9 mm 的竹基 粗竹纤维） 和中柔韧性竹基粗纤维 3（直径为 0.7 mm 的竹基粗竹纤维。
26、） ； 所述低柔韧性粗竹 纤维 2 和中柔韧性粗竹纤维 3 的用量比为 1 ： 2。如图 2 所示， 所述的低柔韧性粗竹纤维 2 和 中柔韧性粗竹纤维 3 在每个固定点上均匀分布。所述的中心绳 1 材质为聚酰烃类 （如聚酰 胺） 。 0045 采用实施例 1 制备的粗竹纤维污水处理填料处理畜禽养殖废水 （厌氧消化后出 水） ， 并与传统的化工合成材料的有机弹性填料进行了对比实验， 结果表明 ： 0046 （1） 生物反应器启动时间比传统有机弹性填料缩短了 7 天 ； 0047 （2） 在水温为2030、 水力停留时间为1224 h、 进水化学需氧量和铵氮浓度分 别为 8001200 mg/L 。
27、和 350500mg 条件下， 化学需氧量和铵氮去除率分别达到 6080% 和 7585%之间。 比传统有机弹性填料相比， 化学需氧量和铵氮平均去除效果提高了5%和8%。 0048 由于采用柔韧性 （或硬度） 不同的粗竹纤维为基材穿插固定于中心绳上， 制得污水 处理用生物弹性或组合填料。因粗竹纤维柔韧性的差异性， 挂膜后 （即微生物附着生长后） 将均匀分布、 充分舒展于生化反应器中， 不至于凝聚结团， 充分利用空间， 增强微生物与污 水接触机会， 传质作用加强。 说 明 书 CN 103145236 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103145236 A 8 。