螺旋形懸浮水處理填料(sfwp),其製備方法及其在水處理中的應用的製作方法
2023-05-21 01:41:06 2
專利名稱：螺旋形懸浮水處理填料(sfwp),其製備方法及其在水處理中的應用的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及水處理填料領域
背景技術：
現有的懸浮式水處理填料(MBBR)，是上世紀90年代由挪威首先發明並應用的 一種小型懸浮式填料，區別於其他固定式填料。其傳質作用和負荷率等相關性能較固定 填料有了很大的提高。該填料的外表面由於相互的摩擦作用使得生物膜很難生存，不能 真正成為有效表面積，所用材料存在一定的浪費，再有外表面結構中過小的間距很容易 引起生物堵塞。另外在傳質方面，其不可避免的存在由於附著水層帶來的亞微觀傳質速率慢的 問題。有文獻報導，亞微觀傳質作用的作用係數要比宏觀傳質的作用係數小几個數量 級。由此帶來了氧利用率低，能耗大等問題。如何改善亞微觀傳質作用已經成為水處理 填料的發展方向。
發明內容
在本發明的一個方面，提供了一種螺旋形懸浮水處理填料，其特徵在於該填料 的結構特徵為橫截面為的「十」字型的片狀空間拉伸結構以其中心相交的軸線為軸沿 順時針或逆時針方向按照特定的螺距旋轉而成的DNA狀螺旋式結構；旋轉直徑為5 50mm，葉片間距5 20mm，單體填料長度5 50mm ；葉片厚度0.2 2mm;優選地， 旋轉直徑為5 30mm，單葉螺距為為5 30mm，葉片厚度0.2 2mm，葉片間距5 IOmm,單體填料長度5 20mm，單葉螺距為為5 20mm，葉片厚度0.2 1.5mm ；再 優選地，旋轉直徑為5 15mm，葉片間距5 10mm，單體填料長度5 10mm，單葉 螺距為為5 10mm，葉片厚度0.2 0.8mm ；最優選地，該填料旋轉直徑為10mm，葉 片間距5mm，單體填料長度10mm，單葉螺距為10mm，葉片厚度0.2 0.4mm。在本發明的一個優選的方面，所述螺旋形懸浮水處理填料的材料密度為0.95 0.98g/cm3。在本發明的另一個方面，提供了上述螺旋形懸浮水處理填料的製備方法，包括 以下步驟1)針對該型填料各種外形特徵的專用擠出模具的製備；2)按照上述材料組成，將採用的聚合物材料混合併使用塑料擠出機及上述模具 擠出成型。在本發明的另一個方面，提供了上述螺旋形懸浮水處理填料在水處理中的應 用。其可以用於處理各種適用於生化工藝處理的各類汙水。現有技術中填料外表面由於填料 之間的摩擦作用，大大限制了填料外表面的生 物膜的生長，導致在現有MBBR填料技術中出現了有效表面積的概念，本發明中的結構使得該型填料的所有表面積都可以成為有效表面積，填料之間只能形成點和線的接觸， 基本避免了面和面的接觸，從結構上避免了填料表面互相摩擦的問題，所有其表面積的 利用率得以提高，避免了材料的浪費。
亞微觀傳質作用主要指的是填料表面毫米級範圍的傳質作用，這是完成生化作 用以及其他效應的必經之路，這部分傳質作用主要受兩方面作用的影響，一方面是填料 外部流體的流動速率，速率越高，作用越強；另一方面是填料表面附著水層的厚度，厚 度越大作用越弱。本發明在填料亞微觀傳質方面相對於現有技術有了很大程度的提高，表現在 (1)本發明填料在結構上可以保證其所有表面積均為開放式結構，避免了現有技術中的半 封閉結構，可以保證隨時將外部流速作用可以方便的傳導到填料的近表面，和現有技術 相比這方面作用可以大大提高；(2)本發明填料的結構類似於螺旋槳，所以該型填料在 水中除了可以進行常規的三維運動外，還可以做定向旋轉運動，這種旋轉運動本質是填 料表面的切線運動，這種運動可以強化填料表面的更新作用，這樣可以降低附著水層的 厚度，從而加強了亞微觀傳質作用；(3)本發明填料的結構和現有技術相比，其流體力 學性能具有較大優勢，填料周圍的流體任何方向的運動都可以方便的穿過填料，並可以 引起填料全部表面的表面更新，這可以在結構上加強亞微觀傳質作用。該型填料的葉片最小間距為5mm，這種間距保證了在整個生物膜生長周期內 都不會造成堵塞，從而使填料的表面積時刻有效，同時也達到了填料有效表面積的最大 化。綜合傳質作用的加強使本發明的螺線型填料具備遠優於其他現有MBBR型填料的溶 解氧利用效率，可以降低供氧的能耗，降低運行成本。傳質作用的加強同時還可以同等 條件下獲得更加優良的出水水質，可滿足更多類型的用途或者簡化後續的精處理過程。經試驗，本發明提供的螺旋形懸浮水處理填料具有以下的優點1、該填料的所有表面積均可成為有效表面積，避免了材料的浪費；2、改填料的結構間距依據微生物特性設計，不會造成生物堵塞；3、該填料的所有表面積均為開放式結構，有利於促進宏觀傳質的作用；4、該填料除了能和一般懸浮填料一樣做三維運動外，在流體擾動下還能實現 自身的自旋動作，可大大促進填料表面的更新作用，從而能夠改善填料的亞微觀傳質作 用。5、傳質作用的改善能夠提高氧利用率，減低能耗；6、該填料的曲面結構能穩定性好而且能最大限度的利用原材料的強度，所以可 以在滿足同樣使用要求的條件下節省原料。
以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施方案，其中圖1為該型填料單體螺旋形基本結構的東南軸側圖。圖2為該型填料單體螺旋結構的另一旋轉角度生成的視圖。圖3為該型填料整體結構的東南軸側圖。圖4為該型填料整體結構的另一觀察角度生成視圖。
具體實施方式
實施例1螺旋形懸浮水處理填料的製備1)該填料的結構特徵為圖3所示的十字(四葉)型DNA狀螺旋式結構，具體參 數選擇為以下五種(1)旋轉直徑為10mm，葉片間距5mm，單體填料長度IOmm ；葉片厚度 0.2mm ；(2)旋轉直徑為20mm，葉片間距10mm，單體填料長度20mm ；葉片厚度 0.3mm ；(3)旋轉直徑為30mm，葉片間距15mm，單體填料長度30mm ；葉片厚度 0.4mm ； (4)旋轉直徑為40mm，葉片間距20mm，單體填料長度40mm ；葉片厚度 0.4mm ；(5)旋轉直徑為50mm，葉片間距20mm，單體填料長度50mm ；葉片厚度 0.4mm ；根據上述的結構要求製作其專用系列擠出模具。2)根據不同用途確定其材質配方其材質選擇為聚乙烯，聚丙烯，凝膠，磁粉或澱粉。上述材料均可購於北京化 工廠。將採用的聚合物材料混合併使用塑料擠出機及上述模具擠出，切割，成型。實施例2填料的件能表徵1、微生物覆蓋性試驗試驗方法按照等表面積原則分別取本螺旋型填料和一般 MBBR型填料，在同等條件下(反應器相同、反應用水水質水量相同、曝氣系統及氣量 相同、掛膜試劑相同)作掛膜操作，已填料在掛膜前和掛膜後的重量差作為微生物覆蓋 量的直接數據加以測量，試驗結果示於表1。選擇實施例1中製備的填料進行本實驗。該填料為旋轉直徑為10mm，葉片間距 5mm，單體填料長度10mm;葉片厚度0.2mm，材料為聚乙烯。同時，MBBR型填料為 購自大連宇都環境有限公司公司的商品名為WD-F10-4的填料。表1填料的性能
權利要求
1.一種螺旋形懸浮水處理填料，其特徵在於該填料的結構特徵為橫截面為的「十」 字型的片狀空間拉伸結構以其中心相交的軸線為軸沿順時針或逆時針方向按照特定的螺 距旋轉而成的DNA狀螺旋式結構。
2.如權利要求1所述的填料，所述填料旋轉直徑為5 50mm，葉片間距5 20mm， 單體填料長度5 50mm，葉片厚度0.2 2mm;優選地，旋轉直徑為5 30mm，單 葉螺距為為5 30mm ；葉片厚度0.2 2mm，葉片間距5 10mm，單體填料長度5 20mm，單葉螺距為為5 20mm，葉片厚度0.2 1.5mm ；再優選地，旋轉直徑為5 15mm,葉片間距5 10mm，單體填料長度5 10mm，單葉螺距為為5 10mm，葉片 厚度0.2 0.8mm;最優選地，該填料旋轉直徑為10mm，葉片間距5mm，單體填料長度 IOmm,單葉螺距為10mm，葉片厚度0.2 0.4mm。
3.如權利要求1所述的填料，其特徵在於所述螺旋形懸浮水處理填料的材料密度為 0.95 0.98g/cm3。
4.權利要求1-3任一所述的填料的製備方法，其包括以下步驟1)按照權利要求1-2所述的外形特徵，製備擠出模具；2)按照上述材料組成，將採用的聚合物材料混合併使用特定的礦物質和有機物及上 述模具擠出成型。
5.權利要求1-3任一所述的填料在水處理中的應用。
全文摘要
本發明提供一種懸浮水處理填料，其製備方法及其在水處理中的應用。該填料的所有表面積均可成為有效表面積，避免了材料的浪費。其結構間距依據微生物特性設計，不會造成生物堵塞。所有表面積均為開放式結構，有利於促進宏觀和亞微觀傳質的作用，故具有優異的水處理性能。另外該型填料具備優良的傳質性能還可以替代很多化工填料來使用。
文檔編號C02F3/10GK102010070SQ20101051110
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月19日 優先權日2010年10月19日
發明者王凱, 王富 申請人:大連善水德水務工程有限責任公司