特開 2020-199488 水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-199488(P2020-199488A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/10 20060101AFI20201120BHJP

   B22F 1/00 20060101ALI20201120BHJP

   B22F 1/02 20060101ALI20201120BHJP

   B22F 3/00 20060101ALI20201120BHJP

   C08J 9/04 20060101ALI20201120BHJP

   C08J 9/36 20060101ALI20201120BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/10 Z

   B22F1/00 W

   B22F1/02 E

   B22F3/00 D

   C08J9/04 103

   C08J9/36CFF

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-115936(P2019-115936)

(22)【出願日】2019年6月22日

(11)【特許番号】特許第6709455号(P6709455)

(45)【特許公報発行日】2020年6月17日

(31)【優先権主張番号】201910501243.6

(32)【優先日】2019年6月11日

(33)【優先権主張国】CN

(71)【出願人】

【識別番号】515190906

【氏名又は名称】南京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088063

【弁理士】

【氏名又は名称】坪内 康治

(72)【発明者】

【氏名】許柯

(72)【発明者】

【氏名】朱遠墨

(72)【発明者】

【氏名】任洪強

(72)【発明者】

【氏名】耿金菊

【テーマコード（参考）】

4D003

4F074

4K018

【Ｆターム（参考）】

4D003AA12

4D003EA14

4D003EA22

4D003EA26

4D003EA30

4D003EA38

4F074AA78

4F074AA90

4F074AA98

4F074CC22X

4F074CC34Y

4F074CD20

4F074CE04

4F074CE33

4F074CE98

4F074DA59

4K018BA18

4K018BC28

4K018BD01

4K018KA42

(57)【要約】      （修正有）

【課題】水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法および装置の提供。
【解決手段】磁性粉末をアルカリ改質して活性化させ、続いてポリウレタンをシリコーンエマルジョンと共重合して改質させ、分散潤滑剤、架橋剤、ポロゲンを加えて高速で混練して混合物を得て、混合物を直接押し出して成形して切断し、真空乾燥させてポロゲンを除去し、成形フィラーの内部を多孔質にし、懸濁フィラーを得て、懸濁物を着磁した後に表面補強成分を負荷してバイオ磁性懸濁フィラーを得る。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法であって、
Ｓ１、１〜３ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性粉末を浸漬し、浸漬中
に撹拌し続け、３〜５時間浸漬した後、取り出して乾燥させ、改質磁性粉末を得て、改質
磁性粉末を撹拌機に入れて撹拌し、チタン酸カップリング剤を白色鉱油で１：１の質量比
で希釈し、希釈後のチタン酸カップリング剤を撹拌機に噴霧し、２０〜３０分間撹拌し続
け、活性化磁性粉末を得る磁性粉末の表面処理ステップと、
Ｓ２、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２〜２．５：１の質量比で超音波乳化
装置に入れて、１〜２時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョンを得て、続いて
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを１〜３：１の質量比で混合し、６０〜８５℃に
なるまで撹拌して過硫酸アンモニウムコを加えて共重合変性させ、改質ポリウレタンを得
る担体材料の改質ステップと、
Ｓ３、Ｓ２で得られた変性ポリウレタン、Ｓ１で得られた活性化磁性粉末および分散潤
滑剤、架橋剤およびポロゲンを、変性ポリウレタン８０〜９０部、活性化磁性粉末３０〜
４０部、分散潤滑剤１０〜１２部、架橋剤５〜８部、ポロゲン１８〜２０部の割合で混合
し、混合後に高速混練機に送り、８０〜９０℃で５〜８時間高温混練して混合物を得るマ
トリックスの調製ステップと、
Ｓ４、Ｓ３で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を１７０〜１９
０℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材料を真空成
形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る押出切断ステップと、
Ｓ５、Ｓ４で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、８０〜１００℃で６〜８時
間真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が多孔質にな
り、そして冷却後に懸濁フィラーを得る真空乾燥ステップと、
Ｓ６、Ｓ５で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る着磁ス
テップと、
Ｓ７、Ｓ６で得られた磁気懸濁フィラーを表面負荷装置に通過させて、磁気懸濁フィラ
ーの表面にバイオ強化成分を均一に負荷させ、生物磁気懸濁フィラーを得る表面強化ステ
ップと、
を含むことを特徴とする、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法。

【請求項2】

前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末である、ことを特徴とする、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記複合乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比２：３：１で複合
して得られる、ことを特徴とする、
請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記押出切断機は、
ブラケット（４１）と、
ブラケット（４１）の下部に設けられて押出力を提供する差動モータ（４２）と、差動
モータ（４２）の出力端に駆動歯車セット（４３）が設けられ、駆動歯車セット（４３）
の出力端に押出スクリュー（４４）が接続され、
押出スクリュー（４４）の外側に設けられた押出バレル（４５）と、押出バレル（４５
）上に供給ホッパー（４６）が設けられ、押出バレル４５の内壁に加熱装置（４５１）が
均等に埋め込まれ、
押出バレル（４５）の排出端に設けられた金型（４７）と、押出スクリュー（４４）は
金型（４７）により材料を押し出して成形し、
金型（４７）の排出端に嵌着された真空成形スリーブ（４８）と、押出材料を冷却し成
形するために使用され、真空成形スリーブ（４８）の一端の外側に真空発生器（４８１）
が設けられ、真空成形スリーブ（４８）の内側を真空にするために使用され、
真空成形スリーブ（４８）の排出端に設けられた切断装置（４９）と、を含み、
切断装置（４９）は、十字形状の切断刃（４９１）と、切断刃（４９１）に回転力を提
供するための切断モータ（４９２）と、
を含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記表面負荷装置は、
懸濁室（７１）と、その一端に供給端（７２）が設けられ、一端に排出端（７３）が設け
られ、供給端（７２）に磁性懸濁フィラーの進入を制御するためのバルブ（７２１）が設
けられ、懸濁室（７１）内の頂部に一列の電磁石（７４）が等距離に設けられ、前記電磁
石（７４）はＰＬＣコントローラ（７５）によって電気的に制御され、ＰＬＣコントロー
ラ（７５）は懸濁室（７１）内の側壁に設けられた赤外線モニタ（７５１）によって磁性
懸濁フィラーの位置を監視し、かつ電磁石（７４）の磁力を制御することによって磁性懸
濁フィラーを懸濁室（７１）内に懸濁させ、
懸濁室（７１）の底部に設けられたバイオ強化成分の霧化装置（７６）と、バイオ強化成
分の霧化装置（７６）の内部に霧化器（７６１）が設けられ、霧化器（７６１）はバイオ
強化成分の貯蔵キャビティ（７６２）に接続され、霧化器（７６１）は、複数の霧化ノズ
ル（７６３）によって霧化後のバイオ強化成分を懸濁室（７１）内に噴霧し、霧化成分は
、バイオ強化成分を磁性懸濁フィラーの外面に負荷させるだけでなく、磁性懸濁フィラー
の内孔にバイオ強化成分を負荷することもでき、
懸濁室（７１）の内部側面に設けられた冷却収集タンク（７７）と、を含み、懸濁室（７
１）の内部側壁に凝縮したバイオ強化成分をバイオ強化成分の貯蔵キャビティ（７６２）
にリサイクルのために案内かつ収集する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の方法。

【請求項6】

水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの装置であって、
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置（１）と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置（２）と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機（３）と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機（４）と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置（５）と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器（６）と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ強化成分の負荷を行い、バイオ磁性懸濁フィ
ラーを得るために使用される表面負荷装置（７）と、を含む、ことを特徴とする、
請求項１〜5のいずれか１項に記載の水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃水処理の技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

バイオフィラーは、バイオフィルム水処理の中核技術の１つであり、懸濁フィラーの添加
は反応器内の微生物集団の組成を高め、気液固三相系間の物質移動効率を向上させ、反応
器の硝化性能を向上させ、そして一部の耐火有機物を劣化させる能力を向上させる。しか
しながら、懸濁フィラーを調製する材料特性の限界は、異なる廃水処理プロセスにおける
懸濁フィラーの適用特性によって制限される。懸濁フィラーの改質は、懸濁フィラー材料
を調製する材料または懸濁フィラーの表面への必要な改質であり、特定のニーズを満たす
ことをより良くすることである。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法を提供し、以下のステッ
プを含む。
Ｓ１、磁性粉末の表面処理：１〜３ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性
粉末を浸漬し、浸漬中に撹拌し続け、３〜５時間浸漬した後、取り出して乾燥させ、改質
磁性粉末を得て、改質磁性粉末を撹拌機に入れて撹拌し、チタン酸カップリング剤を白色
鉱油で１：１の質量比で希釈し、希釈後のチタン酸カップリング剤を撹拌機に噴霧し、２
０〜３０分間撹拌し続け、活性化磁性粉末を得る。
Ｓ２、担体材料の改質：複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２〜２．５：１の質
量比で超音波乳化装置に入れて、１〜２時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョ
ンを得て、続いてシリコーンエマルジョンとポリウレタンを１〜３：１の質量比で混合し
、６０〜８５℃になるまで撹拌して過硫酸アンモニウムコを加えて共重合変性させ、改質
ポリウレタンを得る。
Ｓ３、マトリックスの調製：Ｓ２で得られた変性ポリウレタン、Ｓ１で得られた活性化
磁性粉末および分散潤滑剤、架橋剤およびポロゲンを、変性ポリウレタン８０〜９０部、
活性化磁性粉末３０〜４０部、分散潤滑剤１０〜１２部、架橋剤５〜８部、ポロゲン１８
〜２０部の割合で混合し、混合後に高速混練機に送り、８０〜９０℃で５〜８時間高温混
練して混合物を得る。
Ｓ４、押出切断：Ｓ３で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を１
７０〜１９０℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材
料を真空成形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る。
Ｓ５、真空乾燥：Ｓ４で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、８０〜１００℃
で６〜８時間真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が
多孔質になり、そして冷却後に懸濁フィラーを得る。
Ｓ６、着磁：Ｓ５で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る
。
Ｓ７、表面強化：Ｓ６で得られた磁気懸濁フィラーを表面負荷装置に通過させて、磁気
懸濁フィラーの表面にバイオ強化成分を均一に負荷させ、生物磁気懸濁フィラーを得る。
好ましくは、前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末である。
好ましくは、前記複合乳化剤は、化合物乳化剤は、より安定であり、Ｓｉ‐８０とトリ
デシルイソプロパノールを質量比２：３：１で複合して得られ、複合乳化剤はより安定で
あり、そしてより良好な乳化効果を有する。

【0004】

好ましくは、前記押出切断機は、
ブラケットと、
ブラケットの下部に設けられて押出力を提供する差動モータと、差動モータの出力端に駆
動歯車セットが設けられ、駆動歯車セットの出力端に押出スクリューが接続され、
押出スクリューの外側に設けられた押出バレルと、押出バレル上に供給ホッパーが設け
られ、押出バレルの内壁に加熱装置が均等に埋め込まれ、
押出バレルの排出端に設けられた金型と、押出スクリューは金型により材料を押し出し
て成形し、
金型の排出端に嵌着された真空成形スリーブと、押出材料を冷却し成形するために使用
され、真空成形スリーブの一端の外側に真空発生器が設けられ、真空成形スリーブの内側
を真空にするために使用され、
真空成形スリーブの排出端に設けられた切断装置と、を含み、
切断装置は、十字形状の切断刃と、切断刃に回転力を提供するための切断モータと、を含
む。

【0005】

本発明の押出切断機は、製造工程中の造粒工程を省略することができ、直接押出スクリュ
ーによって材料を金型から押し出して成形することができ、かつ成形後の材料は真空成形
スリーブによって冷却成形した後に直接切断し、処理プロセスを単純化させ、生産コスト
が節約される。

【0006】

好ましくは、前記表面負荷装置は、
懸濁室と、その一端に供給端が設けられ、一端に排出端が設けられ、供給端に磁性懸濁フ
ィラーの進入を制御するためのバルブが設けられ、懸濁室内の頂部に一列の電磁石が等距
離に設けられ、前記電磁石はＰＬＣコントローラによって電気的に制御され、ＰＬＣコン
トローラは懸濁室内の側壁に設けられた赤外線モニタによって磁性懸濁フィラーの位置を
監視し、かつ電磁石の磁力を制御することによって磁性懸濁フィラーを懸濁室内に懸濁さ
せ、
懸濁室の底部に設けられたバイオ強化成分の霧化装置と、バイオ強化成分の霧化装置の内
部に霧化器が設けられ、霧化器はバイオ強化成分の貯蔵キャビティに接続され、霧化器は
、複数の霧化ノズルによって霧化後のバイオ強化成分を懸濁室内に噴霧し、霧化成分は、
バイオ強化成分を磁性懸濁フィラーの外面に負荷させるだけでなく、磁性懸濁フィラーの
内孔にバイオ強化成分を負荷することもでき、
懸濁室の内部側面に設けられた冷却収集タンクと、を含み、懸濁室の内部側壁に凝縮した
バイオ強化成分をバイオ強化成分の貯蔵キャビティにリサイクルのために案内かつ収集す
る。

【0007】

本発明の懸濁室は、ＰＬＣコントローラによって電磁石の磁力をそれぞれ制御し、懸濁室
の磁性懸濁材料が受けた磁力をそれ自体の重力の大きさと相殺させ、かつバイオ強化成分
は噴霧方式によって懸濁室に噴霧させ、磁性懸濁材料の外面と内孔の両方にバイオ強化成
分を負荷させ、負荷効果がより高い。

【0008】

好ましくは、前記懸濁室は、磁性懸濁フィラーは複数セットを並べて配置して磁性懸濁フ
ィラーの表面負荷を同時に行うことができる。

【0009】

本発明は、さらに、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの装置を提供し、それは、
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ強化成分の負荷を行い、バイオ磁性懸濁フィ
ラーを得るために使用される表面負荷装置と、を含む。

【0010】

本発明の一態様によれば、前記バイオ強化成分は、塩化カルシウム、ビタミンＣ、アルギ
ン酸ナトリウム、システイン、ポリビニルアルコールおよび水を１：４：３：５：３：２
０の質量比で混合して得られ、バイオ強化成分はバイオ磁性懸濁フィラーに付着して、下
水処理微生物の活性を増強させ、生物学的酵素の分解を促進させ、そして下水処理の効率
を高めることができる。

【0011】

本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
１、前記フィラーは、同じ形状および仕様の一般的なプラスチック懸濁フィラーと比べて
、アンモニア態窒素の除去効率を大幅に向上させ、バイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活
性を増加させることができ、かつ懸濁フィラー上のバイオフィルムの成長速度も大幅に向
上させる。
２、前記フィラーは製造工程で粒状化する必要がなく、混合材料を直接押出して成形し、
かつ切断することができ、それは加工プロセスを単純化させ、製造コストを節約する。
３、前記フィラーは、比表面積が大きく、親水性が高く、膜成形効率が高く、かつ水中微
生物の活性を高めることができ、それによって下水処理効率を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は本発明の装置全体の概略図である。

【図2】図２は本発明の押出切断機の構造概略図である。

【図3】図３は本発明の表面負荷装置の構造概略図である。

【図4】図４は本発明の実施例１のフィラーの調製におけるアンモニア態窒素の除去効果の比較図である。

【図5】図５は本発明の実施例１のフィラーの調製におけるバイオフィルム量の比較図である。ここで、１−霧化改質装置、２−超音波乳化装置、３−高速混練機、４−押出切断機、４１−ブラケット、４２−差動モータ、４３−駆動歯車セット、４４−押出スクリュー、４５−押出バレル、４５１−加熱装置、４６−供給ホッパー、４７−金型、４８−真空成形スリーブ、４８１−真空発生装置、４９−切断装置、４９１−切断刃、４９２−切断モータ、５−真空乾燥装置、６−着磁器、７−表面負荷装置、７１−懸濁室、７２−供給端、７２１−バルブ、７３−排出端、７４−電磁石、７５−ＰＬＣコントローラ、７５１−赤外線モニタ、７６−バイオ強化成分霧化装置、７６１−霧化器、７６２−バイオ強化成分貯蔵キャビティ、７６３−霧化ノズル、７７−冷却収集タンク。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の技術的解決手段を理解しやすくなるために、以下は、図面１〜５および具体的な
実施例を参照してさらに説明する。

【0014】

実施例１
水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製は、以下のステップを含む。
Ｓ１、磁性粉末の表面処理：１ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性粉末
を浸漬し、前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末であり、浸漬中に撹拌し続け、３時間浸
漬した後、取り出して乾燥させ、改質磁性粉末を得て、改質磁性粉末を撹拌機に入れて撹
拌し、チタン酸カップリング剤を白色鉱油で１：１の質量比で希釈し、希釈後のチタン酸
カップリング剤を撹拌機に噴霧し、２０分間撹拌し続け、活性化磁性粉末を得る。
Ｓ２、担体材料の改質：複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２：１の質量比で超
音波乳化装置に入れて、１時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョンを得て、続
いてシリコーンエマルジョンとポリウレタンを１：１の質量比で混合し、６０℃になるま
で撹拌して過硫酸アンモニウムコを加えて共重合変性させ、改質ポリウレタンを得て、複
合乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比２：１で複合して得られ
る。
Ｓ３、マトリックスの調製：Ｓ２で得られた変性ポリウレタン、Ｓ１で得られた活性化
磁性粉末および分散潤滑剤、架橋剤およびポロゲンを、変性ポリウレタン８０部、活性化
磁性粉末３０部、分散潤滑剤１０部、架橋剤５部、ポロゲン１８部の割合で混合し、混合
後に高速混練機に送り、８０℃で５時間高温混練して混合物を得る。
Ｓ４、押出切断：Ｓ３で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を１
７０℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材料を真空
成形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る。
Ｓ５、真空乾燥：Ｓ４で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、８０℃で６時間
真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が多孔質になり
、そして冷却後に懸濁フィラーを得る。
Ｓ６、着磁：Ｓ５で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る
。
Ｓ７、表面強化：Ｓ６で得られた磁気懸濁フィラーを表面負荷装置に通過させて、磁気
懸濁フィラーの表面にバイオ強化成分を均一に負荷させ、生物磁気懸濁フィラーを得て、
バイオ強化成分は、塩化カルシウム、ビタミンＣ、アルギン酸ナトリウム、システイン、
ポリビニルアルコールおよび水を１：４：３：５：３：２０の質量比で混合して得られる
。

【0015】

実施例２
実施例１との違いについて、
Ｓ１、２ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液で磁性粉末を浸漬する、
４時間浸漬した後、取り出して乾燥させる、
２５分間撹拌し続ける。
Ｓ２、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２．３：１の質量比で超音波乳化装置に
入れて、１．５時間の超音波乳化を行う、
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを２：１の質量比で混合する、
７５℃になるまで撹拌する、
複合乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比２．５：１で複合して
得られる。
Ｓ３、材料配合：変性ポリウレタン８５部、活性化磁性粉末３５部、分散潤滑剤１４部、
架橋剤７部、ポロゲン１９部、
８０℃で７時間高温混練する。
Ｓ４、供給ホッパーの温度を１８０℃に調整する。
Ｓ５、９０℃で７時間真空乾燥させる。

【0016】

実施例３
実施例１との違いについて、
Ｓ１、３ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液で磁性粉末を浸漬する、
５時間浸漬した後、取り出して乾燥させる、
３０分間撹拌し続ける。
Ｓ２、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２．５：１の質量比で超音波乳化装置に
入れて、２時間の超音波乳化を行う、
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを３：１の質量比で混合する、
８５℃になるまで撹拌する、
複合乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比３：１で複合して得ら
れる。
Ｓ３、材料配合：変性ポリウレタン９０部、活性化磁性粉末４０部、分散潤滑剤１２部、
架橋剤８部、ポロゲン２０部、
９０℃で７時間高温混練する。
Ｓ４、供給ホッパーの温度を１９０℃に調整する。
Ｓ５、１００℃で８時間真空乾燥させる。

【0017】

図２に示すとおり、上記実施例１〜３に使用される押出切断機は、
ブラケット４１と、
ブラケット４１の下部に設けられて押出力を提供する差動モータ４２と、差動モータ４２
の出力端に駆動歯車セット４３が設けられ、駆動歯車セット４３の出力端に押出スクリュ
ー４４が接続され、
押出スクリュー４４の外側に設けられた押出バレル４５と、押出バレル４５上に供給ホ
ッパー４６が設けられ、押出バレル４５の内壁に加熱装置４５１が均等に埋め込まれ、
押出バレル４５の排出端に設けられた金型４７と、押出スクリュー４４は金型４７によ
り材料を押し出して成形し、
金型４７の排出端に嵌着された真空成形スリーブ４８と、押出材料を冷却し成形するた
めに使用され、真空成形スリーブ４８の一端の外側に真空発生器４８１が設けられ、真空
成形スリーブ４８の内側を真空にするために使用され、
真空成形スリーブ４８の排出端に設けられた切断装置４９と、を含み、
切断装置４９は、十字形状の切断刃４９１と、切断刃４９１に回転力を提供するための切
断モータ４９２と、を含む。

【0018】

図３に示すとおり、上記実施例１〜３に使用される表面負荷装置は、
懸濁室７１と、その一端に供給端７２が設けられ、一端に排出端７３が設けられ、供給端
７２に磁性懸濁フィラーの進入を制御するためのバルブ７２１が設けられ、懸濁室７１内
の頂部に一列の電磁石７４が等距離に設けられ、前記電磁石７４はＰＬＣコントローラ７
５によって電気的に制御され、ＰＬＣコントローラ７５は懸濁室７１内の側壁に設けられ
た赤外線モニタ７５１によって磁性懸濁フィラーの位置を監視し、かつ電磁石７４の磁力
を制御することによって磁性懸濁フィラーを懸濁室７１内に懸濁させ、
懸濁室７１の底部に設けられたバイオ強化成分の霧化装置７６と、バイオ強化成分の霧化
装置７６の内部に霧化器７６１が設けられ、霧化器７６１はバイオ強化成分の貯蔵キャビ
ティ７６２に接続され、霧化器７６１は、複数の霧化ノズル７６３によって霧化後のバイ
オ強化成分を懸濁室７１内に噴霧し、霧化成分は、バイオ強化成分を磁性懸濁フィラーの
外面に負荷させるだけでなく、磁性懸濁フィラーの内孔にバイオ強化成分を負荷すること
もでき、
懸濁室７１の内部側面に設けられた冷却収集タンク７７と、を含み、懸濁室７１の内部側
壁に凝縮したバイオ強化成分をバイオ強化成分の貯蔵キャビティ７６２にリサイクルのた
めに案内かつ収集する。

【0019】

図１に示すとおり、上記実施例１〜３に使用されるバイオ磁性懸濁フィラーの調製装置は
、
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置１と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置２と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機３と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機４と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置５と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器６と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ強化成分の負荷を行い、バイオ磁性懸濁フィ
ラーを得るために使用される表面負荷装置と、を含む。

【0020】

デヒドロゲナーゼ活性の比較：実施例２で調製されたフィラーおよび同じ形状と仕様の通
常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的処理
システムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入ＣＯＤ濃度は３５０ｍｇ
／Ｌであり、流入アンモニア態窒素濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、水中の溶存酸素は０．８
?１．２ｍｇ／ Ｌに制御する。２つの反応器に膜成形が成功した後、懸濁フィラーに付
着したバイオフィルムに対してデヒドロゲナーゼ活性の測定を行い、実施例２で調製され
たバイオ磁性懸濁フィラーに付着したバイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活性は２０７．
２３ｍｇ TF/g SSであり、従来の高密度ポリエチレン懸濁フィラーに付着したバイオフ
ィルムのデヒドロゲナーゼ活性はわずか１０８．５８ｍｇ ＴＦ／ｇ ＳＳであり、すな
わちバイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活性は９０％向上する。

【0021】

アンモニア態窒素除去効果の比較：実施例３で調製されたフィラーおよび同じ形状と仕様
の通常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的
処理システムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入ＣＯＤ濃度は３５０
ｍｇ／Ｌであり、流入アンモニア態窒素濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、水中の溶存酸素は０
．８?１．２ｍｇ／ Ｌに制御する。図４に示すとおり、実施例３で調製されたバイオ磁
性懸濁フィラーを使用するＭＢＢＲシステムは、１０日目から、そのアンモニア態窒素除
去率は通常の懸濁フィラーより常に高く、かつ２４日目にアンモニア態窒素除去率は７３
％に達し、通常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーを使用するＭＢＢＲシステムは、わず
か２６％のアンモニア態窒素除去率を有する。

【0022】

バイオフィルム量の比較：実施例３で調製されたフィラーおよび同じ形状と仕様の通常の
高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的処理シス
テムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入ＣＯＤ濃度は３５０ｍｇ／Ｌ
であり、流入アンモニア態窒素濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、水中の溶存酸素は０．８?１
．２ｍｇ／ Ｌに制御する。図５に示すとおり、実施例３で調製されたバイオ磁性懸濁フ
ィラー上のバイオフィルム重量は通常の懸濁フィラーより常に高く、かつ２４日目にその
バイオフィルム重量は４７．７５ｍｇ／個であると測定され、通常の高密度ポリエチレン
懸濁フィラーの２倍以上である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2020年3月18日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法であって、
Ｓ１、１〜３ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性粉末を浸漬し、浸漬中
に撹拌し続け、３〜５時間浸漬した後、取り出して乾燥させ、改質磁性粉末を得て、改質
磁性粉末を撹拌機に入れて撹拌し、チタン酸カップリング剤を白色鉱油で１：１の質量比
で希釈し、希釈後のチタン酸カップリング剤を撹拌機に噴霧し、２０〜３０分間撹拌し続
け、活性化磁性粉末を得る磁性粉末の表面処理ステップと、
Ｓ２、乳化剤とフェニルトリクロロシランを２〜２．５：１の質量比で超音波乳化装置
に入れて、１〜２時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョンを得て、続いてシリ
コーンエマルジョンとポリウレタンを１〜３：１の質量比で混合し、６０〜８５℃になる
まで撹拌して過硫酸アンモニウムを加えて共重合変性させ、改質ポリウレタンを得る担体
材料の改質ステップと、
Ｓ３、Ｓ２で得られた改質ポリウレタン、Ｓ１で得られた活性化磁性粉末および分散潤
滑剤、架橋剤およびポロゲンを、改質ポリウレタン８０〜９０部、活性化磁性粉末３０〜
４０部、分散潤滑剤１０〜１２部、架橋剤５〜８部、ポロゲン１８〜２０部の割合で混合
し、混合後に高速混練機に送り、８０〜９０℃で５〜８時間高温混練して混合物を得るマ
トリックスの調製ステップと、
Ｓ４、Ｓ３で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を１７０〜１９
０℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材料を真空成
形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る押出切断ステップと、
Ｓ５、Ｓ４で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、８０〜１００℃で６〜８時
間真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が多孔質にな
り、そして冷却後に懸濁フィラーを得る真空乾燥ステップと、
Ｓ６、Ｓ５で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る着磁ス
テップと、
Ｓ７、Ｓ６で得られた磁気懸濁フィラーを表面付加装置に通過させて、磁気懸濁フィラ
ーの表面にバイオ活性強化成分を均一に付加させ、生物磁気懸濁フィラーを得る表面強化
ステップと、
を含むことを特徴とする、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃水処理の技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

バイオフィラーは、バイオフィルム水処理の中核技術の１つであり、懸濁フィラーの添加
は反応器内の微生物集団の組成を高め、気液固三相系間の物質移動効率を向上させ、反応
器の硝化性能を向上させ、そして一部の耐火有機物を劣化させる能力を向上させる。しか
しながら、懸濁フィラーを調製する材料特性の限界は、異なる廃水処理プロセスにおける
懸濁フィラーの適用特性によって制限される。懸濁フィラーの改質は、懸濁フィラー材料
を調製する材料または懸濁フィラーの表面への必要な改質であり、特定のニーズを満たす
ことをより良くすることである。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製方法を提供し、以下のステッ
プを含む。
Ｓ１、磁性粉末の表面処理：１〜３ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性
粉末を浸漬し、浸漬中に撹拌し続け、３〜５時間浸漬した後、取り出して乾燥させ、改質
磁性粉末を得て、改質磁性粉末を撹拌機に入れて撹拌し、チタン酸カップリング剤を白色
鉱油で１：１の質量比で希釈し、希釈後のチタン酸カップリング剤を撹拌機に噴霧し、２
０〜３０分間撹拌し続け、活性化磁性粉末を得る。
Ｓ２、担体材料の改質：複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２〜２．５：１の質
量比で超音波乳化装置に入れて、１〜２時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョ
ンを得て、続いてシリコーンエマルジョンとポリウレタンを１〜３：１の質量比で混合し
、６０〜８５℃になるまで撹拌して過硫酸アンモニウムを加えて共重合変性させ、改質ポ
リウレタンを得る。
Ｓ３、マトリックスの調製：Ｓ２で得られた改質ポリウレタン、Ｓ１で得られた活性化
磁性粉末および分散潤滑剤、架橋剤およびポロゲンを、改質ポリウレタン８０〜９０部、
活性化磁性粉末３０〜４０部、分散潤滑剤１０〜１２部、架橋剤５〜８部、ポロゲン１８
〜２０部の割合で混合し、混合後に高速混練機に送り、８０〜９０℃で５〜８時間高温混
練して混合物を得る。
Ｓ４、押出切断：Ｓ３で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を１
７０〜１９０℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材
料を真空成形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る。
Ｓ５、真空乾燥：Ｓ４で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、８０〜１００℃
で６〜８時間真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が
多孔質になり、そして冷却後に懸濁フィラーを得る。
Ｓ６、着磁：Ｓ５で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る
。
Ｓ７、表面強化：Ｓ６で得られた磁気懸濁フィラーを表面付加装置に通過させて、磁気
懸濁フィラーの表面にバイオ活性強化成分を均一に付加させ、生物磁気懸濁フィラーを得
る。
好ましくは、前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末である。
好ましくは、前記複合乳化剤は、化合物乳化剤は、より安定であり、Ｓｉ‐８０とトリ
デシルイソプロパノールを質量比２：３：１で複合して得られ、複合乳化剤はより安定で
あり、そしてより良好な乳化効果を有する。

【0004】

好ましくは、前記押出切断機は、
ブラケットと、
ブラケットの下部に設けられて押出力を提供する差動モータと、差動モータの出力端に駆
動歯車セットが設けられ、駆動歯車セットの出力端に押出スクリューが接続され、
押出スクリューの外側に設けられた押出バレルと、押出バレル上に供給ホッパーが設け
られ、押出バレルの内壁に加熱装置が均等に埋め込まれ、
押出バレルの排出端に設けられた金型と、押出スクリューは金型により材料を押し出し
て成形し、
金型の排出端に嵌着された真空成形スリーブと、押出材料を冷却し成形するために使用
され、真空成形スリーブの一端の外側に真空発生器が設けられ、真空成形スリーブの内側
を真空にするために使用され、
真空成形スリーブの排出端に設けられた切断装置と、を含み、
切断装置は、十字形状の切断刃と、切断刃に回転力を提供するための切断モータと、を含
む。

【0005】

本発明の押出切断機は、製造工程中の造粒工程を省略することができ、直接押出スクリュ
ーによって材料を金型から押し出して成形することができ、かつ成形後の材料は真空成形
スリーブによって冷却成形した後に直接切断し、処理プロセスを単純化させ、生産コスト
が節約される。

【0006】

好ましくは、前記表面付加装置は、
懸濁室と、その一端に供給端が設けられ、一端に排出端が設けられ、供給端に磁性懸濁フ
ィラーの進入を制御するためのバルブが設けられ、懸濁室内の頂部に一列の電磁石が等距
離に設けられ、前記電磁石はＰＬＣコントローラによって電気的に制御され、ＰＬＣコン
トローラは懸濁室内の側壁に設けられた赤外線モニタによって磁性懸濁フィラーの位置を
監視し、かつ電磁石の磁力を制御することによって磁性懸濁フィラーを懸濁室内に懸濁さ
せ、
懸濁室の底部に設けられたバイオ活性強化成分の霧化装置と、バイオ活性強化成分の霧化
装置の内部に霧化器が設けられ、霧化器はバイオ活性強化成分の貯蔵キャビティに接続さ
れ、霧化器は、複数の霧化ノズルによって霧化後のバイオ活性強化成分を懸濁室内に噴霧
し、霧化成分は、バイオ活性強化成分を磁性懸濁フィラーの外面に付加させるだけでなく
、磁性懸濁フィラーの内孔にバイオ活性強化成分を付加することもでき、
懸濁室の内部側面に設けられた冷却収集タンクと、を含み、懸濁室の内部側壁に凝縮した
バイオ活性強化成分をバイオ活性強化成分の貯蔵キャビティにリサイクルのために案内か
つ収集する。

【0007】

本発明の懸濁室は、ＰＬＣコントローラによって電磁石の磁力をそれぞれ制御し、懸濁室
の磁性懸濁材料が受けた磁力をそれ自体の重力の大きさと相殺させ、かつバイオ活性強化
成分は噴霧方式によって懸濁室に噴霧させ、磁性懸濁材料の外面と内孔の両方にバイオ活
性強化成分を付加させ、付加効果がより高い。

【0008】

好ましくは、前記懸濁室は、磁性懸濁フィラーは複数セットを並べて配置して磁性懸濁フ
ィラーの表面付加を同時に行うことができる。

【0009】

本発明は、さらに、水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの装置を提供し、それは、
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ活性強化成分の付加を行い、バイオ磁性懸濁
フィラーを得るために使用される表面付加装置と、を含む。

【0010】

本発明の一態様によれば、前記バイオ活性強化成分は、塩化カルシウム、ビタミンＣ、ア
ルギン酸ナトリウム、システイン、ポリビニルアルコールおよび水を１：４：３：５：３
：２０の質量比で混合して得られ、バイオ活性強化成分はバイオ磁性懸濁フィラーに付着
して、下水処理微生物の活性を増強させ、生物学的酵素の分解を促進させ、そして下水処
理の効率を高めることができる。

【0011】

本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
１、前記フィラーは、同じ形状および仕様の一般的なプラスチック懸濁フィラーと比べて
、アンモニア態窒素の除去効率を大幅に向上させ、バイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活
性を増加させることができ、かつ懸濁フィラー上のバイオフィルムの成長速度も大幅に向
上させる。
２、前記フィラーは製造工程で粒状化する必要がなく、混合材料を直接押出して成形し、
かつ切断することができ、それは加工プロセスを単純化させ、製造コストを節約する。
３、前記フィラーは、比表面積が大きく、親水性が高く、膜成形効率が高く、かつ水中微
生物の活性を高めることができ、それによって下水処理効率を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は本発明の装置全体の概略図である。

【図2】図２は本発明の押出切断機の構造概略図である。

【図3】図３は本発明の表面付加装置の構造概略図である。

【図4】図４は本発明の実施例１のフィラーの調製におけるアンモニア態窒素の除去効果の比較図である。

【図5】図５は本発明の実施例１のフィラーの調製におけるバイオフィルム量の比較図である。ここで、１−霧化改質装置、２−超音波乳化装置、３−高速混練機、４−押出切断機、４１−ブラケット、４２−差動モータ、４３−駆動歯車セット、４４−押出スクリュー、４５−押出バレル、４５１−加熱装置、４６−供給ホッパー、４７−金型、４８−真空成形スリーブ、４８１−真空発生装置、４９−切断装置、４９１−切断刃、４９２−切断モータ、５−真空乾燥装置、６−着磁器、７−表面付加装置、７１−懸濁室、７２−供給端、７２１−バルブ、７３−排出端、７４−電磁石、７５−ＰＬＣコントローラ、７５１−赤外線モニタ、７６−バイオ活性強化成分霧化装置、７６１−霧化器、７６２−バイオ活性強化成分貯蔵キャビティ、７６３−霧化ノズル、７７−冷却収集タンク。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の技術的解決手段を理解しやすくなるために、以下は、図面１〜５および具体的な
実施例を参照してさらに説明する。

【0014】

実施例１
水処理用の新規バイオ磁性懸濁フィラーの調製は、以下のステップを含む。
Ｓ１、磁性粉末の表面処理：１ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液に磁性粉末
を浸漬し、前記磁性粉末はネオジム鉄ホウ素粉末であり、浸漬中に撹拌し続け、３時間浸
漬した後、取り出して乾燥させ、改質磁性粉末を得て、改質磁性粉末を撹拌機に入れて撹
拌し、チタン酸カップリング剤を白色鉱油で１：１の質量比で希釈し、希釈後のチタン酸
カップリング剤を撹拌機に噴霧し、２０分間撹拌し続け、活性化磁性粉末を得る。
Ｓ２、担体材料の改質：複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２：１の質量比で超
音波乳化装置に入れて、１時間の超音波乳化を行い、シリコーンエマルジョンを得て、続
いてシリコーンエマルジョンとポリウレタンを１：１の質量比で混合し、６０℃になるま
で撹拌して過硫酸アンモニウムを加えて共重合変性させ、改質ポリウレタンを得て、複合
乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比２：１で複合して得られる
。
Ｓ３、マトリックスの調製：Ｓ２で得られた改質ポリウレタン、Ｓ１で得られた活性化
磁性粉末および分散潤滑剤、架橋剤およびポロゲンを、改質ポリウレタン８０部、活性化
磁性粉末３０部、分散潤滑剤１０部、架橋剤５部、ポロゲン１８部の割合で混合し、混合
後に高速混練機に送り、８０℃で５時間高温混練して混合物を得る。
Ｓ４、押出切断：Ｓ３で得られた混合物を押出切断機に送り、供給ホッパーの温度を１
７０℃に調整し、混合物を軟化させた後にダイにより押し出し、押し出された材料を真空
成形スリーブで成形した後に切断し、成形フィラーを得る。
Ｓ５、真空乾燥：Ｓ４で得られた成形フィラーを真空乾燥装置に入れ、８０℃で６時間
真空乾燥させ、成形フィラー中のポロゲンを除去し、成形フィラーの内部が多孔質になり
、そして冷却後に懸濁フィラーを得る。
Ｓ６、着磁：Ｓ５で得られた懸濁フィラーを着磁器で着磁して磁性懸濁フィラーを得る
。
Ｓ７、表面強化：Ｓ６で得られた磁気懸濁フィラーを表面付加装置に通過させて、磁気
懸濁フィラーの表面にバイオ活性強化成分を均一に付加させ、生物磁気懸濁フィラーを得
て、バイオ活性強化成分は、塩化カルシウム、ビタミンＣ、アルギン酸ナトリウム、シス
テイン、ポリビニルアルコールおよび水を１：４：３：５：３：２０の質量比で混合して
得られる。

【0015】

実施例２
実施例１との違いについて、
Ｓ１、２ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液で磁性粉末を浸漬する、
４時間浸漬した後、取り出して乾燥させる、
２５分間撹拌し続ける。
Ｓ２、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２．３：１の質量比で超音波乳化装置に
入れて、１．５時間の超音波乳化を行う、
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを２：１の質量比で混合する、
７５℃になるまで撹拌する、
複合乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比２．５：１で複合して
得られる。
Ｓ３、材料配合：改質ポリウレタン８５部、活性化磁性粉末３５部、分散潤滑剤１４部、
架橋剤７部、ポロゲン１９部、
８０℃で７時間高温混練する。
Ｓ４、供給ホッパーの温度を１８０℃に調整する。
Ｓ５、９０℃で７時間真空乾燥させる。

【0016】

実施例３
実施例１との違いについて、
Ｓ１、３ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アルカリカリウム水溶液で磁性粉末を浸漬する、
５時間浸漬した後、取り出して乾燥させる、
３０分間撹拌し続ける。
Ｓ２、複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを２．５：１の質量比で超音波乳化装置に
入れて、２時間の超音波乳化を行う、
シリコーンエマルジョンとポリウレタンを３：１の質量比で混合する、
８５℃になるまで撹拌する、
複合乳化剤は、Ｓｉ‐８０とトリデシルイソプロパノールを質量比３：１で複合して得ら
れる。
Ｓ３、材料配合：改質ポリウレタン９０部、活性化磁性粉末４０部、分散潤滑剤１２部、
架橋剤８部、ポロゲン２０部、
９０℃で７時間高温混練する。
Ｓ４、供給ホッパーの温度を１９０℃に調整する。
Ｓ５、１００℃で８時間真空乾燥させる。

【0017】

図２に示すとおり、上記実施例１〜３に使用される押出切断機は、
ブラケット４１と、
ブラケット４１の下部に設けられて押出力を提供する差動モータ４２と、差動モータ４２
の出力端に駆動歯車セット４３が設けられ、駆動歯車セット４３の出力端に押出スクリュ
ー４４が接続され、
押出スクリュー４４の外側に設けられた押出バレル４５と、押出バレル４５上に供給ホ
ッパー４６が設けられ、押出バレル４５の内壁に加熱装置４５１が均等に埋め込まれ、
押出バレル４５の排出端に設けられた金型４７と、押出スクリュー４４は金型４７によ
り材料を押し出して成形し、
金型４７の排出端に嵌着された真空成形スリーブ４８と、押出材料を冷却し成形するた
めに使用され、真空成形スリーブ４８の一端の外側に真空発生器４８１が設けられ、真空
成形スリーブ４８の内側を真空にするために使用され、
真空成形スリーブ４８の排出端に設けられた切断装置４９と、を含み、
切断装置４９は、十字形状の切断刃４９１と、切断刃４９１に回転力を提供するための切
断モータ４９２と、を含む。

【0018】

図３に示すとおり、上記実施例１〜３に使用される表面付加装置は、
懸濁室７１と、その一端に供給端７２が設けられ、一端に排出端７３が設けられ、供給端
７２に磁性懸濁フィラーの進入を制御するためのバルブ７２１が設けられ、懸濁室７１内
の頂部に一列の電磁石７４が等距離に設けられ、前記電磁石７４はＰＬＣコントローラ７
５によって電気的に制御され、ＰＬＣコントローラ７５は懸濁室７１内の側壁に設けられ
た赤外線モニタ７５１によって磁性懸濁フィラーの位置を監視し、かつ電磁石７４の磁力
を制御することによって磁性懸濁フィラーを懸濁室７１内に懸濁させ、
懸濁室７１の底部に設けられたバイオ活性強化成分の霧化装置７６と、バイオ活性強化成
分の霧化装置７６の内部に霧化器７６１が設けられ、霧化器７６１はバイオ活性強化成分
の貯蔵キャビティ７６２に接続され、霧化器７６１は、複数の霧化ノズル７６３によって
霧化後のバイオ活性強化成分を懸濁室７１内に噴霧し、霧化成分は、バイオ活性強化成分
を磁性懸濁フィラーの外面に付加させるだけでなく、磁性懸濁フィラーの内孔にバイオ活
性強化成分を付加することもでき、
懸濁室７１の内部側面に設けられた冷却収集タンク７７と、を含み、懸濁室７１の内部側
壁に凝縮したバイオ活性強化成分をバイオ活性強化成分の貯蔵キャビティ７６２にリサイ
クルのために案内かつ収集する。

【0019】

図１に示すとおり、上記実施例１〜３に使用されるバイオ磁性懸濁フィラーの調製装置は
、
磁性粉末を改質および活性化するために使用される霧化改質装置１と、
複合乳化剤とフェニルトリクロロシランを超音波乳化してシリコーン乳化液を得るために
使用される超音波乳化装置２と、
改質ポリウレタン、活性化磁性粉末、分散潤滑剤、架橋剤、およびポロゲンを混合して均
一に分布した混合物を得るために使用される高速混練機３と、
混合物を押し出して成形した後に切断し、成形フィラーを得るために使用される押出切断
機４と、
成形フィラーを真空乾燥させ、ポロゲンを除去して成形フィラーの内部を多孔質にし、懸
濁フィラーを得るために使用される真空乾燥装置５と、
懸濁フィラーを着磁するために使用される着磁器６と、
前記磁性懸濁フィラーの表面に対してバイオ活性強化成分の付加を行い、バイオ磁性懸濁
フィラーを得るために使用される表面付加装置と、を含む。

【0020】

デヒドロゲナーゼ活性の比較：実施例２で調製されたフィラーおよび同じ形状と仕様の通
常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的処理
システムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入ＣＯＤ濃度は３５０ｍｇ
／Ｌであり、流入アンモニア態窒素濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、水中の溶存酸素は０．８
?１．２ｍｇ／ Ｌに制御する。２つの反応器に膜成形が成功した後、懸濁フィラーに付
着したバイオフィルムに対してデヒドロゲナーゼ活性の測定を行い、実施例２で調製され
たバイオ磁性懸濁フィラーに付着したバイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活性は２０７．
２３ｍｇ TF/g SSであり、従来の高密度ポリエチレン懸濁フィラーに付着したバイオフ
ィルムのデヒドロゲナーゼ活性はわずか１０８．５８ｍｇ ＴＦ／ｇ ＳＳであり、すな
わちバイオフィルムのデヒドロゲナーゼ活性は９０％向上する。

【0021】

アンモニア態窒素除去効果の比較：実施例３で調製されたフィラーおよび同じ形状と仕様
の通常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的
処理システムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入ＣＯＤ濃度は３５０
ｍｇ／Ｌであり、流入アンモニア態窒素濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、水中の溶存酸素は０
．８?１．２ｍｇ／ Ｌに制御する。図４に示すとおり、実施例３で調製されたバイオ磁
性懸濁フィラーを使用するＭＢＢＲシステムは、１０日目から、そのアンモニア態窒素除
去率は通常の懸濁フィラーより常に高く、かつ２４日目にアンモニア態窒素除去率は７３
％に達し、通常の高密度ポリエチレン懸濁フィラーを使用するＭＢＢＲシステムは、わず
か２６％のアンモニア態窒素除去率を有する。

【0022】

バイオフィルム量の比較：実施例３で調製されたフィラーおよび同じ形状と仕様の通常の
高密度ポリエチレン懸濁フィラーをそれぞれ同じ条件下での下水好気性生物学的処理シス
テムに入れ、デヒドロゲナーゼ活性の比較実験を行い、流入ＣＯＤ濃度は３５０ｍｇ／Ｌ
であり、流入アンモニア態窒素濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、水中の溶存酸素は０．８?１
．２ｍｇ／ Ｌに制御する。図５に示すとおり、実施例３で調製されたバイオ磁性懸濁フ
ィラー上のバイオフィルム重量は通常の懸濁フィラーより常に高く、かつ２４日目にその
バイオフィルム重量は４７．７５ｍｇ／個であると測定され、通常の高密度ポリエチレン
懸濁フィラーの２倍以上である。