一種配製生物淨水硬性填料的方法及應用與流程
2023-05-10 15:06:31 2
本發明屬於環保型水處理工藝技術領域，具體涉及一種配製生物淨水硬性填料的方法及應用。
背景技術：
長期以來，人們採用生物接觸氧化法淨化水體的工藝技術中，所採用的硬性填料，從規整度上來看，有外緣幾何形狀不規整的，如碎磚、碎石、焦炭、爐渣、石英砂等；有外緣幾何形狀規整或相對規整的，如陶粒、平板玻璃鋼及各種硬質塑料製品等，既有天然形成的也有人機製作成的。從實際應用的情況而言，無論是天然形成的還是人機製作成的各種各樣的硬性填料，都具有相應的生物淨水填料功能，起到一定的生物淨水效果。
然而，實踐應用中的硬性填料，無論是天然形成的還是人機製作成的各種形狀、各種類別的填料，或多或少總還存在著以下的問題：
1)透水阻力大：例如碎磚、碎石、焦炭、爐渣、石英砂等，因填料外緣幾何形狀不規整及塊度不均勻，在實際應用中小塊料會堵塞大塊料的間隙，使透水空間變小，透水隙道變窄，從而導致淨水效率下降，影響了整體的淨水效能。
2)比表面積小：例如碎磚、碎石、石英砂等，由於密度大，表面孔隙少，使得比表面積小，造成了對微生物的附著能力弱。
3)表面粗糙度不夠：在採用生物接觸氧化法淨水工藝過程中的填料，主要是為微生物提供附著生長的載體，微生物在填料表面的敷生與結合而形成生物膜。所以填料表面要具有足夠的粗糙度，才能為微生物的敷生與繁衍提供優良的「安家」載體。碎磚、碎石、平板玻璃鋼等，與一些表面粗糙度充分的填料比較而言，就存在著不利於生物膜敷生的一定缺陷。
4)需要專門設備：傳統的生物淨水工藝過程中，對於一些外緣不規整形狀各異的散式填料，為提高其淨水效率，人們採用多層生物塔或採用生物轉盤等裝置的方式來淨化水體；對於一些幾何尺寸統一，外緣形狀相對規整的填料，人們設計製造出了很多各式各樣的專用設備提供使用者選型，但採用這些裝置或設備都要投入較高的造價和淨水過程中的運行成本。
5)生產工藝過程複雜：採用不同類型、不同樣式的生物淨化專用設施、設備淨化水體，有的設施設備存在清淤、排汙困難的問題，有的設施設備為減少或不被堵塞需要定期衝洗，甚至還要建造專用的工房，客觀上造成了淨水生產過程總成本的偏高。
6)淨水量小：採用生物塔、生物轉盤淨水，還是選擇其他各種不同類型的專用淨水設備淨水，都能有效地淨化所需淨化的一定量的水體。但是，普遍存在的一個關鍵問題是淨水量小，要想淨化大流量的水體幾乎是難以實現的。
7)綜合費用高：無論是採用生物塔、生物轉盤淨化，還是選擇各型、各樣的專用淨水設備淨水，都離不開加工製作、安裝調試和生產運行維護所需的各項投資和成本，並且供水和正常的生產運轉均要不停的消耗能源，這樣就造成了綜合運行成本的升高。
綜上所述，可以得出這樣的認識：
填料屬於生物淨水的核心部分，在生物淨水的工藝技術中，採用何種填料作為生物膜的載體，是影響生物淨水效果的關鍵因素之一，也是決定淨水所需綜合成本高低的重要環節。
為此，本發明的一種配製生物淨水硬性填料的方法，就有效地解決了以上所述的幾個難題。
技術實現要素：
本發明的目的是綜合性地解決以上現有技術裡所述的生物淨水工藝技術中存在的各種不足，提供一種採用人機配製外緣幾何形狀規整的生物淨水硬性填料的方法及應用，因其外緣幾何形狀規整，強度好，可直接安放於生物接觸氧化法淨化水池內。
本發明的配製生物淨水硬性填料的方法按以下步驟進行：
1）配料：粘結劑重量百分比10-30%，其餘為散料；
所述的粘結劑為：普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、磁磚粘結劑、磁磚膠精中的一種；
所述的散料為火山石、陶粒、天然沸石、石英砂、膨脹珍珠巖、硅藻土、浮石、麥飯石中的一種；有充分粗糙度，吸水率高，表面溼潤性好，易於微生物生長、掛膜。
2）混合原料：將上述原料進入混合攪拌機進行混合均勻得混合料；
3）添加輔料：將輔料按上述混合料重量的0.5-2%加入混合料中，再按混合料重量的25-40%加入水進行溼化，並進行混攪溼料均勻得溼料，所述的輔料是脂肪醇硫酸鈉或過氧化氫；
4）將溼料倒入模具中，並在模具內固化，然後脫模得生物淨水硬性填料。
所述的普通矽酸鹽水泥為普通矽酸鹽水泥32.5或普通矽酸鹽水泥32.5r，無毒、無害，不會產生二次汙染。
所述的礦渣矽酸鹽水泥為礦渣矽酸鹽水泥p.s.b32.5或礦渣矽酸鹽水泥p.s.b32.5r，無毒、無害，不會產生二次汙染。
所述的磁磚膠精粘結劑進行如下重量份配製：水泥10、黃砂10、膠精0.25混合。
所述的生物淨水硬性填料的幾何形狀為方形、稜形、圓形、平面形、曲面形、波浪形中的一種。
所述的配製生物淨水硬性填料的方法製備的生物淨水硬性填料的應用方法是，將若干個生物淨水硬性填料置於汙水淨化池中，間隔排列在多格槽隔體上進行汙水的生物淨化。
除以上所述的粘結劑以外，還可採用其它無機物粘結劑或有機物粘結劑，其前提條件是具有足夠的粘結性能和生物淨水工藝過程中不會產生二次汙染，可以是固態的也可以是液態的。
本發明的生產工藝技術流程有著較強的靈合性和機動性，採用本發明的配製方法，生產生物淨水填料時，經濟條件不充分時，可採用人工加簡單機械設備配合進行半機械化生產，甚至可以進行純手工生產，在資金充足的情況下可採用全程機械化生產方式，更為先進的方式是，直接採用自動化控制生產線進行生產，所取得的成效必然會到達一個產能高、質量優、綜合效益好的高端境界。
本發明具有如下優點：
1)淨化水池可建於露天場地，不需要工房類專用建築物的特定場所；
2)淨化水池的大小可根據待淨化水量的流量大小而靈活制定，可淨化大流量的待淨化水體；
3)待淨化水從淨化水池（1）的一端進入，淨化後從另一端流出，淨化流程極為簡化，運行成本極低；
4)特別是在進水端與出水端之間有自然落差的地點建淨化水池，幾乎可完全節約供水能源費用；
5)如圖1、圖2所示採用的是較薄的平板形硬性填料，在淨化水體的運行過程中，水中的懸浮物沉降後，以及敷生於填料上的生物膜新陳代謝脫落後，均一併落於槽內，從清淤排汙管路排出，使清淤、排汙變得極其方便；
6)因為不需要象有些專用設備那樣要定期衝洗填料，又為淨水流程的整體運行節約了一項費用；
7、由於淨化池內水體流動的水壓變化較小，使得填料的使用周期大為延長，一般都要運行十年以上才需要少量更換，而且日常運行的維護量也很小，這就大幅度地降低了運行成本。
附圖說明
圖1是本發明的生物淨化水池多級淨水平面示意圖。
圖2是本發明的生物淨化水池多級淨水立面示意圖。
圖3是本發明的工藝流程圖。
圖中：1-淨化池，2-填料，3-排汙閥，4-排汙管，5-水格槽。
以下通過實施例對本發明作進一步的詳述，本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限定本發明的範圍。實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過購買獲得的常規產品。
實施例1：
如圖3所示：一種配製生物淨水硬性填料的方法的生產工藝流程包括原料選備，配料計量，混合配料，添加輔料，溼化配料，混攪溼料，溼料出機，溼料進模，模內固化，脫模檢驗，產品修整、成品如庫等工序。具體步驟如下：
1）配原料：選用重量百分比25%的普通矽酸鹽水泥32.5作粘結劑，餘量為火山石散料，原料有一定的粒度3-30mm，粒度的大小取決於所要生產的型材的外緣幾何尺寸的大小，並且與所採用的混料攪拌設備的能力相匹配，散料滿足於有充分的粗糙度，吸水率越高越好，表面溼潤性要好，易於微生物敷生、掛膜；
2）混合上述原料：將上述原料進入混合攪拌機進行混合均勻得混合料；
3）添加輔料：將輔料脂肪醇硫酸鈉按上述混合料重量的0.5%加入混合料中，再按混合料重量的35%加入水進行溼化，並進行混攪溼料均勻得溼料，添加輔料的目的是為了提高產品的質量和生物淨水過程中的使用效果；
4）將溼料倒入預先設計製作好的幾何模型內固化成型（固化時間一般從幾十分鐘到幾小時），然後脫模、修整得方形生物淨水硬性填料，入庫待用。
將若干個生物淨水硬性填料置於汙水生物淨化池中，間隔排列在多格槽隔體上進行汙水的淨化。如圖1和圖2所示。
實施例2：
步驟1）至4）與實施例1相同，不同的是粘結劑為普通矽酸鹽水泥32.5r，用量為15%；散料為陶粒；輔料為過氧化氫（雙氧水），輔料用量為1%，按混合料重量的25%加入水進行溼化，所得生物淨水硬性填料形狀為稜形體。
實施例3：
步驟1）至4）與實施例1相同，不同的是粘結劑為礦渣矽酸鹽水泥p.s.b32.5，用量為30%；散料為天然沸石；輔料為脂肪醇硫酸鈉，輔料用量為2%，按混合料重量的40%加入水進行溼化，所得生物淨水硬性填料形狀為平面板形體。
實施例4：
步驟1）至4）與實施例1相同，不同的是粘結劑為礦渣矽酸鹽水泥p.s.b32.5r，用量為20%；散料為石英砂；輔料為脂肪醇硫酸鈉，輔料用量為1%，按混合料重量的30%加入水進行溼化，所得生物淨水硬性填料形狀為圓形體。
實施例5：
步驟1）至4）與實施例1相同，不同的是粘結劑為礦渣矽酸鹽水泥p.s.b32.5r，用量為20%；散料為石英砂；輔料為脂肪醇硫酸鈉，輔料用量為1.5%，按混合料重量的30%加入水進行溼化，所得生物淨水硬性填料形狀為曲面形體。
實施例6：
步驟1）至4）與實施例1相同，不同的是粘結劑為磁磚膠精粘結劑，用量為15%；散料為膨脹珍珠巖；輔料為過氧化氫（雙氧水），輔料用量為0.8%，按混合料重量的25%加入水進行溼化，所得生物淨水硬性填料形狀為波浪形體。磁磚膠精的配製：用水泥10千克、黃砂10千克、膠精0.25千克混合而成。
所述的散料還可用硅藻土、浮石、麥飯石中的任一種，具有充分粗糙度，吸水率高，表面溼潤性好，易於微生物生長、掛膜。
機械的選用只要能滿足混合攪拌功能的簡單設備即可，即可選用既普通、又廉價的通用設備。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。