一種污水處理用填料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污水處理用填料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物填料是一種人工可控理化性質(zhì)的有利于微生物快速附著生長的基體，經(jīng)過特殊工藝改性、構(gòu)造而成，是污水處理工程中接觸氧化的核心組成材料，微生物在填料表面形成生物膜從而促進(jìn)水體的凈化。填料的結(jié)構(gòu)、形式與材質(zhì)對污水處理系統(tǒng)的處理性能、運(yùn)行和維護(hù)的簡易程度等有直接關(guān)系。
[0003]填料的種類，按形狀分有圓球狀、粒狀、片狀、柱狀、纖維狀、蜂窩狀等；按載體的材料分類，大致可分為固定型填料、軟性填料、半軟性填料及復(fù)合填料等懸掛式填料和懸浮型填料，目前常用的有蜂窩填料，半軟性填料等。這些現(xiàn)有的填料在掛膜速度上、處理能力方面有一定的局限性，例如，采用蜂窩狀填料時(shí)，在高負(fù)荷情況下，生物膜變得較厚，容易堵塞填料；而纖維狀填料耐沖擊強(qiáng)度低，易受到加工設(shè)備的破碎影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種污水處理用填料及其制備方法。本發(fā)明要解決的問題是提供一種比表面積更大，更容易掛膜，處理效率更好的污水處理用填料結(jié)構(gòu)及其制備方法。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]污水處理用填料，其特征在于:所述填料為球形，包括中心的實(shí)心球體、實(shí)心球體外層間隔設(shè)置的片狀扇形擴(kuò)展區(qū)和各表面的絨區(qū)。
[0007]所述扇形擴(kuò)展區(qū)由凹槽分隔成的扇形片狀部件構(gòu)成，凹槽和扇形片狀部件沿同一軸向繞中心軸均勻間隔設(shè)置。
[0008]所述中心軸兩端有間隔設(shè)置的凹槽及其形成的扇形片狀部件。
[0009]所述沿軸向繞中心軸間隔設(shè)置的凹槽有12至16組，中心軸兩端間隔設(shè)置的凹槽分別至少有兩組。
[0010]所述各表面的絨區(qū)是密布、蓬松的纖維毛絨。
[0011 ] 所述填料球形直徑為8mm-20mm。
[0012]本發(fā)明還提供了上述填料的制備方法:
[0013]包括以下步驟:
[0014]a球形基體的制造，采用聚氨酯材料通過成形工藝制備填料球形基體；
[0015]b擴(kuò)展區(qū)扇面的形成，用多痕梨鈀似的模具在球形基體四周沿中心軸向開挖，形成沿軸向的凹槽和扇形片狀部件，或繼續(xù)在中心軸向兩端開挖形成中心軸兩端的凹槽和扇形片狀部件；
[0016]c開纖，對填料表面進(jìn)行延展，形成密布、蓬松的纖維毛絨。
[0017]具體開纖步驟是:在室溫下，將填料放進(jìn)加入水的溢流染色機(jī)內(nèi)，填料與水的重量百分比例為1:5-12，開啟溢流染色機(jī)以2-3min/每轉(zhuǎn)的速率運(yùn)行5_10分鐘，在水中加入氫氧化鈉2-10克/升，乙二胺1-5克/升，溢流染色機(jī)繼續(xù)運(yùn)行3-7分鐘后，以2°C /min的速率升溫，升溫至100°C后恒溫20-60分鐘，降溫至60°C放液，停止溢流染色機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，水洗，完成開纖。
[0018]本發(fā)明填料采用密度在0.98-1.08g/cm3之間的彈性擴(kuò)孔親水性聚氨酯泡沫材料復(fù)合滌綸纖維制成。如:PEG/PET，PEG/ECDP/PET。
[0019]本發(fā)明采用復(fù)合球形絨式多孔填料結(jié)構(gòu)，由聚氨酯材料制成，聚氨酯材料包括纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料，制備工藝簡便，填料具有豐富的孔結(jié)構(gòu)，為微生物提供了繁殖空間，是一種性能優(yōu)異的固定化微生物載體，填料由內(nèi)核、擴(kuò)展區(qū)和絨區(qū)一體化組合而成。絨區(qū)是通過利用堿氨的協(xié)調(diào)作用對聚氨酯進(jìn)行開纖處理而形成，比表面積大，填料單元與水體有良好的交換界面。
[0020]本發(fā)明填料基體采用球形，在曝氣氣泡的攪動(dòng)下，填料會(huì)出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，提高了傳質(zhì)效果，填料擴(kuò)展區(qū)的凹槽形成的通道不會(huì)形成堆積結(jié)塊，高速旋轉(zhuǎn)還能使填料的死膜即時(shí)脫落，提高生物的新陳代謝。
[0021]本發(fā)明其扇面擴(kuò)展區(qū)和球形基體形成的凹槽使傳質(zhì)距離縮短，大大提高了傳質(zhì)速率，并且在球形內(nèi)部形成兼氧甚至在球形中心形成缺氧狀態(tài)，產(chǎn)生大量的兼氧微生物，對硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的反硝化效果很好。同時(shí)擁有凹槽和絨區(qū)，使微生物啟動(dòng)階段在無碰撞摩擦狀態(tài)下快速掛膜，這種填料有很多溝槽和絨區(qū)，對難降解有機(jī)懸浮物的截留能力也很強(qiáng)。
[0022]本發(fā)明有益性:本發(fā)明填料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及其工藝使其充氧性能好，啟動(dòng)掛膜快；填料比表面積大，扇面的絨區(qū)促進(jìn)微生物附著，在球形內(nèi)部形成兼氧甚至在球形中心形成缺氧狀態(tài)，生物膜上微生物品種多，食物鏈長，具有較高處理能力；填料安裝簡單，運(yùn)行管理方便；填料以球形為基體形狀，在曝氣氣泡的攪動(dòng)下，這種填料會(huì)出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，阻力小，脫膜更新容易；該填料以合成纖維聚氨酯為基體材質(zhì)，親水性好。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明填料球形基體平面示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明填料軸向開槽平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明填料軸向和兩端開槽結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明填料開纖后一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明填料開纖后另一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明填料扇形片狀部件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明填料立體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]結(jié)合圖1至圖7。
[0032]如圖所示，污水處理用填料為球形，包括中心的實(shí)心球體、實(shí)心球體外層間隔設(shè)置的片狀扇形擴(kuò)展區(qū)和各表面的絨區(qū)。
[0033]扇形擴(kuò)展區(qū)由凹槽分隔成的扇形片狀部件構(gòu)成，凹槽和扇形片狀部件沿同一軸向繞中心軸均勻間隔設(shè)置。
[0034]中心軸兩端有間隔設(shè)置的凹槽及其形成的扇形片狀部件。
[0035]沿軸向繞中心軸間隔設(shè)置的凹槽有12至16組，本例是12組；中心軸兩端間隔設(shè)置的凹槽分別至少有兩組，本例是3組。
[0036]各表面的絨區(qū)是密布、蓬松的纖維毛絨。
[0037]本發(fā)明填料球形直徑為8mm-20mm。
[0038]如圖所示，圖1是填料球形基體平面示意圖，垂直于紙面方向?yàn)榍蝮w的中心軸。圖2是填料軸向開槽平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，沿垂直于紙面的球體中心軸開挖了軸向設(shè)置的12組凹槽，形成了相應(yīng)的扇形片狀部件。圖3是填料軸向和兩端開槽結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，圖中，沿垂直于紙面的球體中心軸開挖了軸向設(shè)置的12組凹槽，形成了相應(yīng)的扇形片狀部件，同時(shí)在軸向兩端開挖了 3組凹槽，形成了兩端的兩組扇形片狀部件。
[0039]圖4、圖5分別是開纖后的填料結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。圖中填料表面僅為示意，表示填料表面為密布、蓬松的纖維毛絨。
[0040]圖6是本發(fā)明填料扇形片狀部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明填料立體示意圖。如圖所示，本發(fā)明填料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其充氧性能好，啟動(dòng)掛膜快；填料比表面積大，扇面的絨區(qū)促進(jìn)微生物附著，在球形內(nèi)部形成兼氧甚至在球形中心形成缺氧狀態(tài)，生物膜上微生物品種多，食物鏈長，具有較高處理能力；填料安裝簡單，運(yùn)行管理方便；填料以球形為基體形狀，在曝氣氣泡的攪動(dòng)下，這種填料會(huì)出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，阻力小，脫膜更新容易；該填料以合成纖維聚氨酯為基體材質(zhì)，親水性好。
[0041]填料的制備方法如下:
[0042]包括以下步驟:
[0043]a球形基體的制造，采用聚氨酯材料通過成形工藝制備填料球形基體；
[0044]b擴(kuò)展區(qū)扇面的形成，用多痕梨鈀似的模具在球形基體四周沿中心軸向開挖，形成沿軸向的凹槽和扇形片狀部件，或繼續(xù)在中心軸向兩端開挖形成中心軸兩端的凹槽和扇形片狀部件；
[0045]c開纖，對填料表面進(jìn)行延展，形成密布、蓬松的纖維毛絨。
[0046]具體開纖步驟是:在室溫下，將填料放進(jìn)加入水的溢流染色機(jī)內(nèi)，填料與水的重量百分比例為1:5-12，開啟溢流染色機(jī)以2-3min/每轉(zhuǎn)的速率運(yùn)行5_10分鐘，在水中加入氫氧化鈉2-10克/升，乙二胺1-5克/升，溢流染色機(jī)繼續(xù)運(yùn)行3-7分鐘后，以2°C /min的速率升溫，升溫至100°C后恒溫20-60分鐘，降溫至60°C放液，停止溢流染色機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，水洗，完成開纖。
[0047]填料采用密度在0.98-1.08g/cm3之間的彈性擴(kuò)孔親水性聚氨酯泡沫材料復(fù)合滌綸纖維制成。如:PEG/PET，PEG/ECDP/PET。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種污水處理用填料，其特征在于:所述填料為球形，包括中心的實(shí)心球體、實(shí)心球體外層間隔設(shè)置的片狀扇形擴(kuò)展區(qū)和各表面的絨區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理用填料，其特征在于:所述扇形擴(kuò)展區(qū)由凹槽分隔成的扇形片狀部件構(gòu)成，凹槽和扇形片狀部件沿同一軸向繞中心軸間隔設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污水處理用填料，其特征在于:所述中心軸兩端有間隔設(shè)置的凹槽及其形成的扇形片狀部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水處理用填料，其特征在于:所述沿軸向繞中心軸間隔設(shè)置的凹槽有12至16組，中心軸兩端間隔設(shè)置的凹槽分別至少有兩組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的污水處理用填料，其特征在于:所述各表面的絨區(qū)是密布、蓬松的纖維毛絨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理用填料，其特征在于:所述填料球形直徑為8mm-20mmo
7.一種污水處理用填料制備方法，其特征在于包括以下步驟:a球形基體的制造，采用聚氨酯材料通過成形工藝制備填料球形基體；b擴(kuò)展區(qū)扇面的形成，用多痕梨鈀似的模具在球形基體四周沿中心軸向開挖，形成沿軸向的凹槽和扇形片狀部件，或繼續(xù)在中心軸向兩端開挖形成中心軸兩端的凹槽和扇形片狀部件開纖，對填料表面進(jìn)行延展，形成密布、蓬松的纖維毛絨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的污水處理用填料制備方法，其特征在于所述開纖步驟是:在室溫下，將填料放進(jìn)加入水的溢流染色機(jī)內(nèi)，填料與水的重量百分比例為1:5-12，開啟溢流染色機(jī)以2-3min/每轉(zhuǎn)的速率運(yùn)行5_10分鐘，在水中加入氫氧化鈉2_10克/升，乙二胺1-5克/升，溢流染色機(jī)繼續(xù)運(yùn)行3-7分鐘后，以2°C /min的速率升溫，升溫至100°C后恒溫20-60分鐘，降溫至60°C放液，停止溢流染色機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，水洗，完成開纖。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種污水處理用填料及其制備方法。所述填料為球形，包括中心的實(shí)心球體、實(shí)心球體外層間隔設(shè)置的片狀扇形擴(kuò)展區(qū)和各表面的絨區(qū)；制備方法包括球形基體的制造、擴(kuò)展區(qū)扇面的形成、開纖等步驟。本發(fā)明填料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及其工藝使其充氧性能好，啟動(dòng)掛膜快；填料比表面積大，扇面的絨區(qū)促進(jìn)微生物附著，在球形內(nèi)部形成兼氧甚至在球形中心形成缺氧狀態(tài)，生物膜上微生物品種多，食物鏈長，具有較高處理能力；填料安裝簡單，運(yùn)行管理方便；填料以球形為基體形狀，在曝氣氣泡的攪動(dòng)下，這種填料會(huì)出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，阻力小，脫膜更新容易；該填料以合成纖維聚氨酯為基體材質(zhì)，親水性好。
【IPC分類】C02F3-10
【公開號】CN104773816
【申請?zhí)枴緾N201510155185
【發(fā)明人】張進(jìn), 劉成軍, 劉選云, 梁仁君, 羅賢, 楊仁凱
【申請人】四川省科學(xué)城天人環(huán)保有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月2日