水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料

ICSFORMTEXTFORMTEXT点击此处添加中国标准文献分类号FORMTEXTFORMTEXTCJFORMTEXTCJ/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXTFORMTEXT水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料FORMTEXThighdensitypolyethylenesuspendedcarrierforwatertreatmentFORMTEXT点击此处添加与国际标准一致性程度的标识FORMDROPDOWNFORMTEXTFORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXT发布CJ/TXXXXX—XXXX前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14分类与型号 25材料 46要求 47试验方法 68检验规则 109标志、包装、运输和储存 11前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由住房和城乡建设部标准定额研究所提出。本标准由住房和城乡建设部市政给水排水标准化技术委员会归口。本标准起草单位：国家城市给水排水工程技术研究中心、青岛思普润水处理有限公司。本标准主要起草人：郑兴灿、尚巍、于振滨。水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料范围本标准规定了水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料的术语和定义、分类与型号、材料、要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和储存等。本标准适用于水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料的生产、检测和验收。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191-2008包装储运图示标志GB/T2423.5-1995电工电子产品基本环境试验规程试验Ea：冲击试验方法GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7141-2008塑料热老化试验方法GB/T11115聚乙烯(PE)树脂GB11547-1989塑料耐液体化学药品(包括水)性能测定方法GB/T18749-2008耐化学腐蚀陶瓷塔填料技术条件JB/T6371-2008碳化纤维编织填料术语和定义下列术语和定义适用于本文件。水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料highdensitypolyethylenesuspendedcarrierforwatertreatment指水处理过程中，通过曝气或搅拌呈悬浮流化状态，材质为高密度聚乙烯(HDPE),整体呈空心圆柱状,内部有不同的构造，可为微生物生长提供受保护空间的载体。填料密度densityofcarrier指填料的质量和其实际体积的比值，即单位实际体积的填料的质量。填料有效比表面积effectivespecificsurfacearea是评价填料性能优劣的一个重要指标，指单位体积悬浮载体填料能实现良好传质传氧，且能生长有效微生物的受保护的表面积。有效生物膜面积effectivebiologicalsurfacearea指根据移动床生物膜反应器（MBBR）工艺设计参数，计算出达到出水要求所需的能起去除效果的生物膜面积，即所需的悬浮载体填料的总有效表面积。堆积密度bulkdensity指填料在自然堆积状态下，单位体积的质量。堆积体积accumulationvolume指填料自然堆积状态下测出的体积。堆积质量packingquality指悬浮载体填料的堆积体积乘以堆积密度所得的值。分类与型号分类一类填料整体空心圆柱状，内部结构比较简单，内壁为十字支撑，外壁有突出的竖条状鳍翅，见图1。二类填料填料整体呈空心圆柱状，内部有两个以上的正多边形筒，与外圈的空心圆柱筒同心，正多边形筒之间及正多边形筒与圆柱筒之间通过支撑架连接，正多边形筒上有尾翘，见图2。1—正多边筒；2—尾翘；3—空心圆柱筒三类填料填料整体呈空心圆柱状，中间是与空心圆柱同心的小型正多边形筒，其余的小型正多边形筒以此为中心从内圈至外圈顺序排布，形成类似蜂窝状结构，位于最外圈的小型内筒呈半蜂窝状结构，呈辐射状与空心圆柱相连，每条直边上带有尾翘，见图3。1—空心圆柱筒；2—正多边筒；3—尾翘四类填料填料整体呈空心圆柱状，以圆心为基准，中间是与空心圆柱同心的正多边形筒，其余的小多边形筒以此为中心从内圈至外圈顺序排布，形成辐射结构，见图4。1—空心圆柱筒；2—支撑；3—正多边形筒；4—十字支撑型号不同规格悬浮载体填料的型号用有效比表面积S-直径d×高度h表示。示例：有效比表面积500m2/m3,直径25±2mm,高度10±1mm的填料表示为：S500-25×10（mm）材料材料应选用高密度聚乙烯纯原料，并符合GB11115标准的规定。不应添加炭黑或白、兰、绿、黄等其他染料。允许添加本厂内回用料，但不应高于5%。要求外观填料挂膜颜色为自然色，即表面呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。外观应表面平整、完整，无熔合痕、无气泡，无分解变色线及影响使用的划伤。内部结构完整，无翘曲、无裂纹，内外壁光滑平整，不允许有气泡、裂口。机械切面应平整，边缘要求平滑无毛刺，并与轴线垂直。规格尺寸水处理常用的悬浮载体填料的特性参数、平均外径极限偏差及高度极限偏差应符合表1规定。悬浮载体填料的规格尺寸及要求类别型号直径（mm）高度（mm）壁厚（mm）示图一类填料S350-10×1010.0±0.510±1≤0.40二类填料S450-25×1225.0±0.510±1≤0.35S450-25×1025.0±0.510±1≤0.35S450-25×825.0±0.58±1≤0.35S500-25×1225.0±0.512±1≤0.35S500-25×1025.0±0.510±1≤0.35S500-25×825.0±0.58±1≤0.35三类填料S620-25×1225.0±0.512±1≤0.35S620-25×1025.0±0.510±1≤0.35S620-25×825.0±0.58±1≤0.35S800-25×1025.0±0.510±1≤0.35S800-25×825.0±0.58±1≤0.35S800-25×425.0±0.54±1≤0.35S800-35×1035.0±0.510±1≤0.35S800-35×435.0±0.54±1≤0.35四类填料S800-25×425.0±0.54±1≤0.35S1200-36×436.0±0.54±1≤0.35本表中所列是常用的填料，不涵盖所有填料，其他类似填料可根据后续规定的方法确定相关参数。填料物理性能填料物理性能应符合表2规定。悬浮载体填料的物理性能类别型号有效比表面积（m2/m³）填料密度（g/cm3）堆积密度(kg/m³)空隙率(%)抗压强度（N/mm）压缩回弹率(%)磨损率（%）破损率(%)一类填料S350-10×10≥3500.94~0.97115±2≥90——————≤5二类填料S450-25×12≥4500.94~0.9795±2≥92≥0.21≥95≤19S450-25×10≥4500.94~0.9795±2≥92S450-25×8≥4500.94~0.9795±2≥92S500-25×12≥5000.94~0.9795±2≥92S500-25×10≥5000.94~0.9795±2≥92S500-25×8≥5000.94~0.9795±2≥92三类填料S620-25×12≥6200.94~0.9795±2≥92≥0.18≥96≤25S620-25×10≥6200.94~0.9795±2≥92S620-25×8≥6200.94~0.9795±2≥92S800-25×10≥8000.94~0.9798±2≥91≥0.25S800-25×8≥8000.94~0.9798±2≥91S800-25×4≥8000.94~0.9788±2≥92≥0.20≥75S800-35×10≥8000.94~0.97100±2≥91≥0.32≥95≤18S800-35×4≥8000.94~0.97100±2≥91≥0.14≥93四类填料S800-25×4≥8000.94~0.9798±2≥90——————S1200-36×4≥12000.94~0.97102±2≥90≥0.14≥63≤25堆积个数可作为验收参考。本表中所列是常用的填料，不涵盖所有填料，其他类似填料可根据后续规定的方法确定相关参数。填料生物性能填料挂膜目测已明显挂膜，镜检可见大量菌胶团附着在填料表面并出现钟虫等原生生物。填料挂膜后的硝化速率生物膜的硝化速率大于等于0.5g硝态氮（NO3--N）/（m2有效膜面积/d）。填料挂膜后的有机物去除速率生物膜的有机物去除速率≧10gCOD/（m2有效膜面积/d）。填料化学性能酸失量填料酸失量小于等于0.2%。碱失量填料碱失量小于等于0.2%。紫外损失填料紫外损失小于等于0.06%。试验方法外观在光线良好环境条件下，采用目测法进行检验。规格尺寸填料的直径、高度等几何尺寸使用精度为0.05mm的游标卡尺测量，其壁厚使用精度为0.001mm的分厘卡测量；测量时应避开毛刺、凸起部位和明显的表面缺陷，以测得的最大和最小外径值的算术平均值作为平均直径，以测得的最大和最小高度值的算术平均值作为平均高度，以测得的最大和最小壁厚值的算术平均值作为平均壁厚。填料的物理性能填料有效比表面积根据测量的几何尺寸计算求得,方法如下：首先根据填料的构型将填料划分为若干部分，分别测量各部分的有效表面积，然后加和计算求得单个填料的总有效表面积，最后乘以单位体积填料的最小堆积个数，即求得填料的最小有效比表面积。计算公式见公式（1）。 填料有效比表面积= (SEQ标准自动公式\*ARABIC1)式中：n——单位体积填料的最小堆积个数；Si——填料划分部分i的有效表面积。填料堆积密度随机抽取单位堆积体积（即1m×1m×1m的正方体称量容器的容积）的悬浮载体填料，称取质量，重复3次，计算其算术平均值，即为悬浮载体填料堆积密度。计算公式见公式（2）。 ρ= (SEQ标准自动公式\*ARABIC2)式中：ρ——悬浮载体填料堆积密度，kg/m3；m1——单位堆积体积填料第一次称量质量，kg；m2——单位堆积体积填料第二次称量质量，kg；m3——单位堆积体积填料第三次称量质量，kg。填料空隙率将悬浮载体填料自然堆积于1m×1m×1m的容器，在填料自然堆积平面与箱体上平面平齐后，往箱内注满自来水，计量加入自来水的体积，重复3次，取其算术平均值。填料空隙率计算公式见公式（3）和（4）： 填料空隙率= (SEQ标准自动公式\*ARABIC3) v= (SEQ标准自动公式\*ARABIC4)式中：v——加入自来水计量体积的算术平均值；v1——第一次加入自来水的计量体积，m3；v2——第二次加入自来水的计量体积，m3；v3——第三次加入自来水的计量体积，m3。填料密度随机称取质量（记作m）为2Kg的填料，用排水法测量所称取填料的实际体积（记作V实），根据公式（5）计算填料密度。 填料密度（g/cm3）= (SEQ标准自动公式\*ARABIC5)式中：m——填料质量（Kg），此处取m=2；V实——填料体积，m3。填料破损率破损率用来表征悬浮载体填料的抗碰撞性。其试验方法如下：装备一个长×宽×高为10cm×10cm×20cm的可密封塑料容器，然后按照65%的填充率装填待测型号的填料，计量容器内填料的数量后，将装有悬浮载体填料的容器固定在冲击碰撞试验机上,启动冲击碰撞试验机并记录冲击碰撞时间,待总试验时间满72h后,计量完好的填料数量。填料破损率计算公式见公式（6）。 ψ= (SEQ标准自动公式\*ARABIC6)式中：ψ——填料破损率，%；a0——碰撞试验前的完好填料总个数；a1——碰撞试验后的完好填料总个数。填料磨损率 随机抽取5个以上填料试样，称量总质量后放入磨损试验机，启动磨损试验机并每隔15min记录时间和相对应的摩擦力矩；待试验时间满1h后取下试样，用脱脂棉蘸丙酮净试试样对磨面，15min后再次称量填料总质量。试验重复3次，计算其算术平均值。填料磨损率计算公式见公式（7）和（8）。 U= (SEQ标准自动公式\*ARABIC7) (SEQ标准自动公式\*ARABIC8)式中：U——填料磨损率，%；m1——磨损试验前的填料重量，mg。m2——磨损试验后的填料重量，mg。抗压强度取不少于10个填料组成的1组试样，将其竖向置于测力精度达0.01kN的压力试验机压板正中区域，进行抗压强度测试试验。按照10mm/min的速度平稳均匀增加压力荷载，记录试样受力线长度和试样破坏时的最大压力值，计算出受力线单位长度的破坏力，以其算术平均值作为最终试验结果。试验重复3次，计算其算术平均值。试验结果及计算公式见公式（9）。 P=F/L (SEQ标准自动公式\*ARABIC9)式中：P—抗压强度,单位为牛顿每毫米(N/mm)；F—压碎力，单位为牛顿（N）；L—受力线长度，单位为毫米（mm）。压缩回弹率随机抽取5个相应型号的填料作为一组试样，横向水平排列在精度达0.01kN的试验机上，记录横向总长度t1，然后匀速施加水平压力从初载至0.5MPa，然后在10s内匀速加载至2MPa，维持20s后记录终载下的总横向长度t2，计变形量△t1（t1-t2），随即卸载，维持60s后记录横向总长度t3，计变形量△t2（t1-t3）。试验结果取3组试样的算术平均值，取两位有效数字。试验结果及计算见公式（10）。 R= (SEQ标准自动公式\*ARABIC10)式中：R——回弹率，%；△t1——终载下的变形量，单位为毫米（mm）；△t2——卸至初载的变形量，单位为毫米（mm）。填料的生物性能填料的挂膜使用规格尺寸0.5m（长）×0.5m（宽）×0.65m（高）的反应器置于恒温室内，进行填料挂膜试验；以表3作为配方的人工配水作为填料挂膜试验的试验用水，试验过程中所需营养液根据表4的配方配制；投加25平方米有效生物膜面积的悬浮载体填料（换算为S500-25×10型号填料的数量为25/500=0.05m3），同时接种0.25kg本地处理生活污水为主的城市污水处理厂成熟污泥，连续曝气；溶解氧控制在1.5~2.5mg/L，水温控制在20℃左右，每日观测填料挂膜情况并镜检，持续30日后，评价填料挂膜情况。试验用水配方物质浓度（mg/L）物质浓度（mg/L）葡萄糖400氯化钙2.5碳酸氢钠80硫酸铵260氯化钾4.71磷酸二氢钾24硫酸镁27.5营养液（配方见表4）60ml营养液配方物质浓度（mg/L）物质浓度（mg/L）三氯化铁375碘化钾45正硼酸37.5硫酸锌30硫酸铜7.5氯化锰30填料挂膜后的硝化速率根据7.4.1所规定试验条件对悬浮载体填料挂膜培养30日后，排空反应器系统内的污泥，将不含有营养物和氨氮的自来水注满反应器系统后开始曝气，5min后加入氯化铵固体约25g，待混合均匀（约5min）后计时开始试验。分别在0、15、30、60、90、150、210、270min时取约50mL混合水样过滤后测定其硝酸盐的浓度，根据测定结果绘制硝酸盐浓度-时间变化曲线，利用该曲线斜率和投加有效生物膜面积通过公式（11）计算求得填料挂膜后的硝化速率。 ν=γ/25 (SEQ标准自动公式\*ARABIC11)式中：v——硝化速率，mg硝态氮（NO3--N）/m2有效生物膜面积·h；γ——硝酸盐浓度-时间变化曲线的斜率，mg硝态氮（NO3--N）/h；25——试验过程所用悬浮载体填料的有效生物膜面积，m2。填料挂膜后的有机物去除速率根据7.4.1所规定试验条件对悬浮载体填料挂膜培养30日后，排空反应器系统内的污泥，将不含有有机营养物和氨氮的自来水注满反应器系统，并加入500g葡萄糖后开始曝气，10min后计时开始试验。分别在0、15、30、60、90、150、210、270min时取约50mL混合水样过滤后测定其COD浓度，根据测定结果绘制COD浓度-时间变化曲线，利用该曲线斜率和投加有效生物膜面积通过公式（12）计算求得填料挂膜后的有机物去除速率。 u=υ/25 (SEQ标准自动公式\*ARABIC12)式中：u——有机物去除速率，mgCOD/㎡有效生物膜面积•h；υ——COD浓度-时间变化的曲线的斜率，mgCOD/h；25——有效生物膜面积，m2。填料的化学性能酸失量参照标准GB11547和JB6371。碱失量参照标准GB11547和JB6371。紫外损失随机抽取10个填料为一组试样，称重后放入UV光照老化试验箱内，试样与灯管的距离为50mm左右，辐照度为UVA3401.0w/㎡，放置500h，取出样品后用蒸馏水冲洗3遍后，再用滤纸或无绒面布擦拭干净后称重。试验样品组少不少于3组，计算其算术平均值。计算公式见公式（13）。 V=△m/m1×100% (SEQ标准自动公式\*ARABIC13)式中：V——紫外照射后的损失率，%；m1——紫外照射前的填料重量，mg。m2——紫外照射后的填料重量，mg。△m——损失量，m1-m2。检验规则检验分出厂检验和型式检验。出厂检验抽样与判定规则组批与抽样以同一原料、配方和工艺连续生产的同一规格的填料作为一批，每批填料量不超过100方。生产期7天尚未满100方，则以7天生产量为一批，每批填料随机抽样50个。判定规则a）抗碰撞