一种水处理用混凝土立体填料及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及水处理用填料，特别是涉及水处理用混凝土立体填料及其制备方法，制备的水处理用混凝土立体填料可广泛应用于水和废水的生化处理工艺过程。
背景技术
在废水的生化处理工艺上，填料得到越来越广泛的应用。填料是生物膜水处理系统重要的材料之一。易于生物挂膜，特别是弹性厌氧生物挂膜的填料和耐曝气冲击的好氧生物挂膜填料，具有极其重要的意义；在中国，随着环境保护力度的加大，优质填料具有巨大的市场应用前景。
目前，国内生产的填料大部分是塑料填料，都存在着表面亲水性差的缺点，由于填料表面的疏水性，使微生物难以在其表面附着，特别是厌氧微生物，因厌氧生化反应过程生物生成量低，且附着性差，难以在目前普通弹性填料上挂膜，导致使有弹性填料的厌氧生化反应器负荷难以提高；对于好氧生化反应，虽然生化反应生物生成量较高，好氧微生物的吸附能力也比厌氧微生物强，但因填料表面的疏水性，也大大降低了微生物在填料表面的吸附强度，有时在好氧曝气的强烈冲击下，吸附在填料表面的微生物很容易脱落下来，从而也降低了填料表面的生物吸附量。
一些无机材料表面是亲水的，故近年来，利用无机材料制作水处理填料不断增多，如利用无机的陶粒，火山岩制作曝气生物滤池的生物填料。用这些无机物做填料的水处理系统，具有挂膜速度快，处理效率高等优点。但用陶粒，火山岩等无机物，很难做成空隙率高，抗堵塞性能好的无机填料，故在废水的厌氧处理，或高负荷有机废水的好氧处理过程中，使用陶粒或火山岩等制作的填料，往往容易发生结块，或堵塞问题，引起处理系统的处理效果的劣化。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种易于成型、空隙率高、抗堵塞性能好，且亲水性好的水处理混凝土立体填料的制备方法，并提供由该方法制备的填料。
使填料具有亲水性是生产优质废水处理填料的关键。已使用的水处理填料中，由于陶粒，火山岩制作的颗粒，表面是亲水的无机物，故在水处理过程中，与使用塑料制作的水处理填料相比，具有挂膜速度快，处理效率高等优点。混凝土表面也是无机亲水性表面，且可按加工要求加工成比表面积大的立体形状，用铁丝外包裹混凝土的方法，铁丝网可按要求做成各种形状，而混凝土在水中，具有抗腐蚀，表面亲水，不易堵塞等优点。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种水处理用混凝土立体填料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)用直径为0.2-2MM的铁丝，制成填料框架；
(2)用水泥与水按重量比1∶1-1∶2配成混凝土浆料；
(3)将步骤(1)铁丝做成的填料框架浸入步骤(2)的混凝土浆料中1-2分钟，然后再将填料框架从浆料中取出，至附着在铁丝表面的混凝土浆料凉干，固结；
(4)再将已附着混凝土填料架浸入步骤(2)的混凝土浆料中1-2分钟，再从浆料中取出，将其凉干固化；
(5)重复步骤(4)多次，直到铁丝上的混凝土复盖厚度为2-3mm，制得水处理用混凝土立体填料。
为进一步实现本发明目的，步骤(5)中混凝土填料最后一次从浆料中取出，凉干固化时，在混凝土的表面喷水，以对混凝土起养护作用。
所述填料框架优选为(90-1000mm)×(900-3000mm)的方形结构，纵、横向铁丝或者与纵、横向边框成一定角度的铁丝交错后形成网状结构中的15mm×15mm开口。
所述水泥优选为325-600号水泥。
由上述方法制备的水处理用混凝土立体填料。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明首先采用铁丝制成网状支架，再在铁丝的表面，包裹一层混凝土，制成孔隙率高，比表面积大，且表面亲水的混凝土立体填料，克服了上述塑料填料，与陶粒，火山岩填料的缺点，是一种新型的水处理立体填料。
(2)从外观上看，用常用塑料(PP、PE或PVC)制作的弹性填料表面比较光滑，而用本发明的混凝土制作的填料表面相对比较粗糙。在应用于水和废水处理过程中，表面的粗糙将有利于微生物在填料表面的附着挂膜。而与常用的无机材料制作地填料，如陶粒，水山岩填料相比，它可做成不同设计的形状，有更大的空隙率，更好的防堵塞性能。
(3)将弹性填料放入水中并从水中取出进行观察，用常用塑料(PP、PE或PVC)制作的弹性填料，其表面的水很快形成水珠，从填料表面脱落；而用本发明的混凝土制作的填料，表现出非常好的亲水性。另外，混凝土显微碱性，特别在厌氧处理过程中，它能提供一定的碱度，更利于厌氧的生化过程。
(4)使用本发明的混凝土材料制作的立体填料，可极大地提高废水处理系统中微生物的挂膜速度和挂膜强度，便于使用填料的废水处理生化系统的调试，提高其运行处理的可靠性。
(5)本填料跟塑料填料相比容易挂膜，跟陶粒相比不容易堵塞。
【具体实施方式】
为进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明作具体的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种水处理用混凝土立体填料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)用0.2mm的铁丝，制成90mm×900mm方形结构，网眼尺寸为15mm×15mm的填料框架。网眼是指纵、横向铁丝或者与纵、横向边框成一定角度的铁丝交错后形成网状结构中的开口，即该开口为15mm×15mm的网眼。
(2)用500号的水泥，按1∶1的质量比例，配成水泥浆，并搅拌均匀。
(3)将铁丝做成的填料架，浸入混凝土浆料中1分钟，然后再从浆料中取出，待其附着在铁丝表面的混凝土浆料凉干，固结。
(4)再将已附着一层混凝土填料架浸入混凝土浆料中1分钟，再从浆料中取出，将其凉干固化，如此反复五次，混凝土复盖厚度达3mm。
(5)在最后一次从浆料中取出，凉干固化时，在混凝土的表面喷一些水，24小时喷洒一次，以对混凝土起养护作用，连续养护7天后填料强度可达到10MPa。成品外表面粗糙，具有吸水性，用面粉配制废水进行挂膜实验，7天可以挂膜成功。
从外观上看，所得填料表面相对比较粗糙。在应用于水和废水处理过程中，表面的粗糙将有利于微生物在填料表面的附着挂膜。将弹性填料放入水中并从水中取出进行观察，用常用塑料(PP、PE或PVC)制作的弹性填料，其表面的水很快形成水珠，从填料表面脱落；而本例所得混凝土填料与水接触时，水吸附在填料表面，水与填料表面的接触角小于90度，表现出非常好的亲水性。另外，混凝土显微碱性，特别在厌氧处理过程中，它能提供一定的碱度，更利于厌氧的生化过程。使用本发明的混凝土材料制作的立体填料，可极大地提高废水处理系统中微生物的挂膜速度和挂膜强度，常规的塑料(PP、PE或PVC)制作的填料，厌氧挂膜需要一个多月。经检测，本实施例所得填料厌氧挂膜只需要7天，且生物膜的脱落周期，以处理容易生物降解的食品废水为例，约为3个月，是常规塑料(PP、PE或PVC)制作的填料生物膜的1.5倍，便于使用填料的废水处理生化系统的调试，提高其运行处理的可靠性。
实施例2
一种水处理用混凝土立体填料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)用2mm的铁丝，制作成1000mm×3000mm方形结构，网眼尺寸为15mm×15mm的填料框架。
(2)用325号的水泥，按1∶2的质量比例，配成水泥浆，并搅拌均匀。
(3)将铁丝做成的填料架，浸入混凝土浆料中2分钟，然后再从浆料中取出，待其附着在铁丝表面的混凝土浆料凉干，固结。
(4)再将已附着一层混凝土填料架浸入混凝土浆料中2分钟，再从浆料中取出，将其凉干固化，如此反复2次，混凝土复盖厚度达2mm。
(5)在最后一次从浆料中取出，凉干固化时，在混凝土的表面喷水，24小时喷洒一次，以对混凝土起养护作用，连续养护7天后填料强度可达到8MPa。成品外表面粗糙，具有吸水性，用面粉配制废水进行挂膜实验，7天可以挂膜成功。
实施例3
一种水处理用混凝土立体填料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)用1mm的铁丝，制成90mm×900mm方形结构，网眼尺寸为15mm×15mm的填料框架。
(2)用325号的水泥，按1∶2的质量比例，配成水泥浆，并搅拌均匀。
(3)将铁丝做成的填料架，浸入混凝土浆料中1.5分钟，然后再从浆料中取出，待其附着在铁丝表面的混凝土浆料凉干，固结。
(4)再将已附着一层混凝土填料架浸入混凝土浆料中1.5分钟，再从浆料中取出，将其凉干固化，如此反复3次，混凝土复盖厚度达2.5mm。
(5)在最后一次从浆料中取出，凉干固化时，在混凝土的表面喷一些水，24小时喷洒一次，以对混凝土起养护作用，连续养护7天后填料强度可达到9MPa。成品外表面粗糙，具有吸水性，用面粉配制废水进行挂膜实验，7天可以挂膜成功。
与常用的无机材料制作的填料，如陶粒，水山岩填料相比，本发明所得的填料可做成不同设计的形状，有更大的空隙率，网格的空虚率达到90％，而陶粒或水山岩填料的孔隙率仅为50％；因而本发明所得填料具有更好的防堵塞性能。