一種蒲公英種子式生物懸浮載體的製作方法

2023-07-16 10:08:11

專利名稱：一種蒲公英種子式生物懸浮載體的製作方法
技術領域：
本發明屬於水處理領域，涉及一種新型微生物附著生長的懸浮載體，尤其針對懸浮載體生物反應器上微生物的附著。
背景技術：
在懸浮載體生物反應器中，載體的種類與形式是很重要的環節。傳統的生物膜反應器，如生物流化床，大部分以無機(如:砂、無煙煤、活性炭等)或大分子塑料材料填料作為生物膜載體，反應器中自下而上以較大的水流流速或曝氣氣流實現使載體呈懸浮流動狀態，增大了生物膜與水體的接觸面積和氧傳質效率，進而提高水處理的能力。但傳統懸浮載體在保證其機械強度的同時很難兼顧其懸浮性，導致其需要較高的水流或曝氣強度才能懸浮起來，造成運行成本偏高。上述載體比表面積過小，致使微生物附著量普遍偏低。

發明內容
本發明的目的是提供一種新型的生物附著載體，具體為蒲公英種子式生物懸浮載體，該載體耐酸鹼性強、比表面積大。一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，該載體的材料為親水性纖維，結構包括頭部(I)和基部(2 )兩部分，基部(2 )為纖維絲束通過熔融方式連接在一起形成的熔融節點，頭部(I)為纖維絲束未熔接的端部部分。

基部(2)熔融方式連接使纖維絲束結合牢固不脫落，基部(2)可以為球體、橢球體等任何形狀，基部熔融體大小可以根據不同反應器水流流速特點進行確定。優選上述載體頭部(I)纖維絲束長度為3mm-7mm，以保證載體在水體中懸浮翻滾時互不纏繞，纖維絲直徑20 μ m-50 μ m,每個載體的表面積為565.2mm2-1318.8mm2 ;進一步優選載體在水中自然堆積密度0.038g/cm3，水中自然堆積密度指將載體置於水中自然堆積且未經振實的載體質量除以載體在水體中所佔的總體積。根據實際應用纖維應使得每個載體在水中不溶解、不分散，且纖維耐酸鹼性，纖維優選的是高性能的，使得該載體耐酸鹼性強、比表面積大。另外纖維的比重接近水，比重一般大於等於水。由基部將纖維絲束固定使其如蒲公英種子茸毛般散開，這樣就增大了纖維絲束與水體的接觸面積，利於微生物的附著和生長。由於熔融基部比重比纖維絲略高，使載體為非對稱結構，更容易隨水流動而懸浮、翻滾起來，增大了載體上生物膜與水接觸的機會，有利於傳質。由於材料具有較好的耐酸、鹼性，同時載體具有較好的隨水流懸浮性，該懸浮載體填料適合應用於微生物懸浮生長的生物反應器中，如生物流化床、曝氣充氧的好氧生物反應池等，具有廣闊的應用前景。本發明的優點在於:主體由高分子親水性纖維絲束構成，比重接近水，在較小的水流或曝氣強度下就能懸浮翻滾起來，使衰老的生物膜更易脫落，利於維持合適的膜厚度和良好的生物膜活性；同時纖維絲束靠熔融連接固定，在保證纖維絲束結合牢固的前提下使纖維絲束充分延展伸開(如圖1所示)，載體的比表面積大，有利於微生物附著，可有效縮短載體生物掛膜時間和反應器啟動時間；高性能纖維還具有較強的耐酸、鹼性和機械強度，在水體中不易分解損壞，經濟耐用，使用時間長的優點。


圖1是本發明一種新型蒲公英式生物載體的結構示意圖；I頭部，2基部。
具體實施例方式如圖1所示，一種新型蒲公英種子式生物懸浮載體，頭部(I)由親水性高分子纖維絲束構成，可為比重比水略高如聚酯纖維，纖維絲束靠熔融方式將其連接固定成型，構成其基部(2 )，基部(2 )可以為球體、正方體、長方體和橢球體幾種形式。上述載體纖維絲長度為3mm-7mm，每個載體的表面積為565.2mm2-1318.8mm2,水中自然堆積密度0.038g/cm3,纖維絲直徑20 μ m-50 μ m。載體整體比重略大於水，且基部(2)比頭部(I)比重略高,載體為非對稱結構,在水體中更容易成懸浮、翻滾狀態。以上所述僅為本發明的實施例，並不完全代表本發明，如在本領域內對其加工修改均應屬於本發明權利要求範圍之內。下面以具體應用實例來說明本發明在水處理中的具體實施過程。實施例1
將本生物載體放置於硫氧化細菌生物流化床中，反應區下面設篩板，用以防止載體隨水流流失，曝氣頭置於篩板下面，單側曝氣，使載體在反應器內成懸浮翻滾狀態。其中載體的堆積體積與反應器有效容積比為1:4。當進水S2_濃度在200mg/l左右時，其處理能力能達到5.71kg/m3.do實施例2將本生物載體放置於A2/0水處理工藝的好氧處理階段，為了使懸浮載體翻滾起來，需對傳統的曝氣池進行改造，在其中加入擋板，每一隔室曝氣為單側曝氣。該載體的堆積體積與好氧池的有效容積比為1:5，添加該載體後的好氧池生物脫氮能力明顯提高，N負荷是不加該填料反應池的4倍。
權利要求
1.一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，該載體的材料為親水性纖維，結構包括頭部(I)和基部(2 )兩部分，基部(2 )為纖維絲束通過熔融方式連接在一起形成的熔融節點，頭部(I)為纖維絲束未熔接的端部部分。
2.按照權利要求1的一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，載體頭部(I)纖維絲束長度為3mm-7mm。
3.按照權利要求1的一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，載體頭部(I)纖維絲直徑 20 μ m-50 μ m。
4.按照權利要求1的一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，每個載體的表面積為 565.2mm2-1 318.8mm2。
5.按照權利要求1的一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，纖維比重一般大於等於水。
6.按照權利要求1的一種蒲公英種子式生物懸浮載體，其特徵在於，載體在水中自然堆積密度 0.038g/cm3。
全文摘要
一種蒲公英種子式生物懸浮載體，屬於水處理領域。該載體的材料為親水性纖維，結構包括頭部和基部兩部分，基部為纖維絲束通過熔融方式連接在一起形成的熔融節點，頭部為纖維絲束未熔接的端部部分。該載體耐酸鹼性強、比表面積大。
文檔編號C02F3/34GK103102017SQ20131003124
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者楊宏, 顧運, 吳宣, 杜強強, 尚海源, 胡希佳, 陶慕翔, 趙月蘭, 王玉潔, 姚仁達 申請人:北京工業大學