一種生物膜載體的製作方法

2023-11-10 14:07:27

專利名稱：一種生物膜載體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物膜載體，具體地，涉及一種用於廢水處理的生物膜載體。
背景技術：
生物接觸氧化法是從生物膜法派生出來的一種廢水生物處理法，是介於活性汙泥法與生物濾池之間的生物處理技術，即在生物接觸氧化池內裝填一定數量的生物膜載體，利用生長在載體上的生物膜和充分供應的氧氣，通過生物氧化作用，將廢水中的汙染物氧化分解，達到廢水淨化目的。生物接觸氧化法兼有活性汙泥法和生物膜法的優點，該工藝具 有高效節能、佔地面積小、耐衝擊負荷、運行管理方便等特點，自出現以來得到了越來越多研究者的重視，目前已經被廣泛應用於各行各業的汙水處理系統。生物膜載體作為微生物賴以棲息的場所，是生物接觸氧化法的核心部分，其性能優劣直接決定著工藝的處理效果和投資效益。通常，生物接觸氧化法使用的懸浮載體密度接近於水，使用時直接放置與生物接觸氧化池中，微生物在載體表面生長，形成一層複雜的生物膜，在曝氣時載體固定或者懸浮於水中，使膜、液、氣三相充分接觸，從而使得汙染物質快速降解。生物接觸氧化法的生物膜載體形狀一般為環狀或立體球形等，形狀規則，空隙率大，比表面積從幾百到幾千不等。載體多採用聚烯烴類(如聚乙烯、聚丙烯)及其改性材料、聚氯乙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫等塑料製成。目前，生物載體主要有固定式載體、懸掛式載體(軟性、半軟性、組合式載體)、懸浮載體及新型生物載體等。但是，在實際應用中，這些載體在掛膜速度、掛膜量及膜與載體的緊密度方面存在不足。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種生物膜載體，，該該生物膜載體具有較大的比表面積和良好的掛膜性能。為了實現上述目的，本實用新型提供一種生物膜載體，其中，該生物膜載體包括柱狀的外管體和設置在所述外管體之內的翅片，該外管體的高度為H，該翅片的外側邊與所述外管體的內壁相連且該外側邊與所述外管體的中心軸線之間的距離為R，該翅片包括分隔翅片和短翅片，該分隔翅片的長度為R並且內側邊在所述中心軸線處相交，該短翅片長度為r且設置在相鄰的分隔翅片之間，其中r < R，相鄰的所述翅片之間的所述外管體向外突出。優選地，所述外管體包括沿高度方向相對並相互分離的上管體和下管體，該上管體和下管體半徑都為R且間距H2，所述翅片的外側邊與所述上管體和下管體的內壁相連，相鄰的所述翅片之間的所述上管體和下管體向外突出。優選地，所述中心軸線位於所述短翅片所在的平面上。優選地，相鄰的所述翅片之間的所述外管體形成為半徑小於R且向外突出的弧面。[0010]優選地，所述分隔翅片 等分所述外管體，每兩個所述分隔翅片之間的所述短翅片的數量相等，且所述短翅片等分兩個所述分隔翅片之間的外管體。優選地，所述分隔翅片總數量為3η，η為整數且2彡η彡10。優選地，所述外管體的側壁和/或所述翅片的表面為波紋狀表面或具有突起的表面。優選地，所述外管體的側壁和/或翅片的厚度為O. 05_-3_。優選地，所述上管體和下管體的高度相等均為H1，所述生物膜載體的高度優選地，H1M為 O. 1-0. 4。優選地，！1/21 為0.2-4。優選地，r/R為 O. 1-0. 9。優選地，所述生物膜載體的比重為O. 90-0. 99。通過上述技術方案，本實用新型的生物膜載體包括柱狀的外管體和設置在外管體之內的翅片。該生物膜載體對生物反應池內的水力衝擊具有良好的緩衝作用，使載體表面的生物膜不易流失；具有較大的空隙率和良好的通氣性能和過水性能，使得載體內部不易堵塞或結團；增大了生物膜載體的比表面積，加大了單位體積載體的微生物負載量，提高了生物反應池的容積負荷；為不同種群的微生物提供不同的附著空間，形成不同的生化反應功能區；結構相對簡單，生產成本較低。本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖I是本實用新型一種優選實施方式的生物膜載體的側視圖；圖2是本實用新型一種優選實施方式的生物膜載體的俯視圖圖3是本實用新型另一種優選實施方式的生物膜載體的側視圖；圖4是本實用新型另一種優選實施方式的生物膜載體的俯視圖。附圖標記說明I外管體 11上管體12下管體 21分隔翅片22短翅片
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下、左、右」通常是指示說明書附圖中所示的方向，「內、外」通常是指本實用新型的生物膜載體的管體所圍的空間的內部和外部。本實用新型提供一種生物膜載體，其中，該生物膜載體包括柱狀的外管體I和設置在所述外管體I之內的翅片，該外管體I的高度為H，該翅片的外側邊與所述外管體I的內壁相連且該外側邊與所述外管體I的中心軸線之間的距離為R，該翅片包括分隔翅片21和短翅片22,該分隔翅片21的長度為R並且內側邊在所述中心軸線處相交，該短翅片22長度為r且設置在相鄰的分隔翅片21之間，其中r < R，相鄰的所述翅片之間的所述外管體I形成為半徑小於R且向外突出的弧面。在本實用新型的生物膜載體的柱狀的外管體I包圍的空間中設置有翅片，該翅片的外側邊與外管體I的內壁相連,並且該外側邊與外管體I的中心軸線之間的距離為R。而該翅片包括分隔翅片21和短翅片22,該分隔翅片21的長度為R,也就是說該分隔翅片21的外側邊與外管體I的內壁連接，分隔翅片21的內測邊在外管體I的中心軸線處相互連接。這樣，外管體I至少有一部分的內壁位於底面半徑為R的圓柱面上。短翅片22的長度為r 並且設置在相鄰的分隔翅片21之間，而且短翅片22的長度r小於分隔翅片21的長度R，翅片的內側邊優選為如圖2和圖4所示的相互不相連，這樣外管體I之內為一個相互連通的空間。當然，翅片之間也可以相互連接，這樣就會在外管體I之內分隔出小的空間，這樣還能為不同種群的微生物提供不同的附著空間，形成不同的生化反應功能區。另外，在相鄰的翅片之間，即相鄰的短翅片22之間或相鄰的分隔翅片21和短翅片22之間，外管體I向外突出，也就是相鄰的翅片之間的外管體I形成為向外突出的弧面。也就是說，本實用新型的生物膜載體的外管體I優選地形成一個花朵形的柱狀管體，而對分隔翅片21和短翅片22的形狀並不加以限制，即可以採用平面的形狀也可以採用其他形狀例如弧面，當翅片為弧形或者其他不規則形狀時，短翅片的長度指翅片的內側邊和外側邊之間的直線距離。本實用新型的生物膜載體的外管體I圍成一個空間，並且該空間通過分隔翅片21間隔成多個相互分隔的小空間。這樣的結構具有較大的空隙率，便於流體流過生物膜載體，提高通氣性能和過水性能，從而使得載體內部不易堵塞或結團。而且這樣的結構對生物反應池內的水的衝擊具有良好的緩衝作用，從而保護該生物膜載體使其不易流失。並且，翅片的設置使得生物膜載體的比表面積增大，提高了單位體積載體的微生物負載量，提高了生物反應池的容積負載。其中，分隔翅片21將外管體I所圍的空間分成了若干相互分隔的小空間，因此為不同種群的微生物提供不同的附著空間，形成不同的生化反應功能區。另外，本實用新型的生物膜載體的結構簡單，生產成本較低。通過上述技術方案，本實用新型的生物膜載體包括柱狀的外管體和設置在外管體之內的翅片。該生物膜載體對生物反應池內的水力衝擊具有良好的緩衝作用，使載體表面的生物膜不易流失；具有較大的空隙率和良好的通氣性能和過水性能，使得載體內部不易堵塞或結團；增大了生物膜載體的比表面積，加大了單位體積載體的微生物負載量，提高了生物反應池的容積負荷；為不同種群的微生物提供不同的附著空間，形成不同的生化反應功能區；結構相對簡單，生產成本較低。優選地，所述外管體I包括沿高度方向相對並相互分離的上管體11和下管體12，該上管體11和下管體12半徑都為R且間距H2，所述翅片的外側邊與所述上管體11和下管體12的內壁相連，相鄰的所述翅片之間的所述上管體11和下管體12向外突出。首先需要說明的是，如圖3所示，本實用新型的上管體11和下管體12沿高度方向相對，指的是上管體11和下管體12的中心的連線即為上管體11和下管體12的中心軸線，並且上管體11和下管體12的形狀一致且相互對應。這樣，本實用新型的生物膜載體具有理想的空隙率，流體能夠較為順暢地通過該生物膜載體，而且還能增大載體的比表面積，加大微生物的負載量，並提高生化反應的速率。如圖4所示，翅片的上部和下部分別於上管體11和下管體12的內壁連接。優選地，翅片的上側邊與所述上管體11的上邊緣共面，下側邊與所述下管體12的下邊緣共面。翅片在本實用新型的生物膜載體中起到了主要的連接和支撐作用。上管體11和下管體12被翅片劃分為多個分隔空間，而且上管體11和下管體12之間具有一定間距，也就是說在上管體11和下管體12之間的部分，汙水能夠從側面與翅片相接觸，這樣不僅增大了生物膜載體的比表面積，而且在載體內部劃分出來多個相互分離的空間以提供不同的微生物種群的附著空間。優選地，所述中心軸線位於所述短翅片22所在的平面上。在本優選實施方式中，如圖2和圖4所示，短翅片為平面形狀，短翅片22所在的平面經過外管體1的中心軸線，也就是說翅片的外側邊圍繞外管體I的中心軸線設置在半徑為R的圓柱面上，這樣各個翅片沿該圓柱面的徑向方向設置，而且分隔翅片21優選地也為平面形狀且長度為R，因此分隔翅片21恰好設置在半徑上，而短翅片22的長度小於半徑，也就是說短翅片的內側邊相互分離，相鄰分隔翅片21之間的短翅片22能夠將該分離翅片21和外管體1所圍的空間進一步劃分，但仍然保持連通。這樣能夠適當地將外管體1之內的空間劃分為多個不同的生化反應功能區，而又不會影響生物膜載體的通氣和過水性能。根據本實用新型的優選實施方式，外管體1包括上管體11和下管體12，如圖2和圖4所示，翅片的外側邊圍繞上管體11和下管體12的中心軸線設置在半徑為R的圓柱面上，分隔翅片21恰好設置在半徑上，而短翅片22的長度小於半徑，相鄰分隔翅片21之間的短翅片22能夠將該分離翅片21和上管體11和下管體12所圍的空間進一步劃分，但仍然保持連通。優選地，相鄰的所述翅片之間的所述外管體I形成為半徑小於R且向外突出的弧面。根據本實用新型的生物膜載體，翅片之間的外管體1形成為向外突出的弧面，在本優選實施方式中，該弧面為半徑小於R且向外突出的弧面，這樣可以使得相鄰兩個翅片與外管體1所圍成的空間的形狀更加規則，有利於流體通過該空隙。而且，也可以使得外管體I的各個弧面的半徑都相等，這樣可以使得整個生物膜載體內部的空隙均勻分布，使得流體能夠均勻流過該生物膜載體。並且，該弧面的半徑的大小還能根據實際需要進行設置和調整，從而便於調整生物膜載體的空隙率，提高生物膜載體的性能。本方案對於本實用新型的外管體1包括上管體11和下管體12的優選實施方式也適用，翅片之間的上管體11和下管體12形成為向外突出的弧面，並且上管體11和下管體12向外突出的弧面的半徑可以相同也可以不相同。優選地，所述分隔翅片21等分所述外管體1，每兩個所述分隔翅片21之間的所述短翅片22的數量相等，且所述短翅片22等分兩個所述分隔翅片21之間的外管體1。在本優選實施方式中，生物膜載體的分隔翅片21將外管體1等分為多個相互分隔的空間，這樣就為不同種群的微生物提供不同的附著空間，形成不同的生化反應功能區。而且，分隔翅片21將外管體1所圍的空間等分，從而使得流體能夠均勻地通過生物膜載體。另外，每兩個相鄰的分隔翅片21之間的短翅片22的數量相等，並且所述短翅片22將相鄰兩個分隔翅片21之間的外管體I平分。需要說明的是，根據不同的實際需要，本實用新型的生物膜載體的分隔翅片21也可以設置為不平分外管體1，而且分隔翅片21之間的短翅片22的數量可以不同，也可以不平分相鄰兩個分隔翅片21之間的外管體I。也就是說分隔翅片21和短翅片22都可以根據實際需要而相應地設置。而且，針對本實用新型的外管體I包括上管體11和下管體12的優選實施方式，分隔翅片21和短翅片22等分上管體11和下管體12.優選地，所述分隔翅片總數量為3η，η為整數且2彡η彡10。在圖I-圖4所示的優選實施方式中，所述分隔翅片21為3個，所述短翅片22為6個。以上僅例舉了分隔翅片21和短翅片22的優選數量，如圖2和圖4所示，分隔翅片21為3個並且將外管體I平分成三個部分，每個部分所對應的圓心角為120°，短翅片22共為·6個，相鄰的兩個分隔翅片21之間具有兩個短翅片22，該兩個短翅片22將相鄰兩個分隔翅片21之間的外管體I三等分。也就是說，翅片的總數為3η個，其中分隔翅片21的數量為η個，短翅片22的數量為2η個。當然，本實用新型的分隔翅片21和短翅片22的數量並不限於此，還可以根據實際應用設置為其他數量。優選地，所述外管體I的側壁和/或所述翅片的表面為波紋狀表面或具有突起的表面。在本實用新型的生物膜載體中，外管體I的側壁和/或翅片的表面可以為光滑表面，通過增大比表面積來提高該生物膜載體的掛膜數量。此外，可以增加生物膜載體的表面的粗糙度，以進一步地有利於掛膜等。通常在外管體I的側壁和/或翅片的表面上形成能夠增加表面粗糙度的結構。優選的，外管體I的側壁和/或外壁為波紋狀表面或具有突起的表面。本實用新型的外管體I的內壁與翅片的外側邊連接，而外管體I的內壁和外壁也可以分別具有不同的表面形式，例如外壁為光滑表面，內壁為波紋狀表面或具有突起的表面，反之亦然。另外，翅片的表面也可以為波紋狀表面，或者具有突起的平面或弧狀表面，從而增加載體的表面粗糙度，以進一步地有利於掛膜等。而且該翅片的表面也可以為光滑表面，或者優選為波紋狀表面或具有突起的表面。需要說明的是，本實用新型對翅片的形狀並不加以限制，因此該翅片可以採用任何適宜的形狀，例如可以為平面形狀或弧面形狀。相應的，該翅片的平面或弧狀表面也可以波紋狀或具有突起。當然，該翅片的兩個面也可以分別具有不同的表面形式。需要說明的是，該波紋狀的表面指表面形成為波紋狀，該波紋可以為鋸齒狀波紋或圓弧狀波紋等，本實用新型對此不加以限制。另外，以上僅僅例舉了外管體I和翅片的表面的幾種優選實施方式，任何能夠增加本實用新型的生物膜載體的表面粗糙度的形式都可以應用到本實用新型中。而且，本實用新型的外管體I和翅片的各個表面也可以部分地形成為上述或者其他表面形式，也就是每個表面上可以具有多種不同的表面形式。另外，對於外管體I包括上管體11和下管體12的情況來說，該上管體11和下管體12的側壁也具有同樣的特性，而且上管體11和下管體12也可以具有不同的表面形式。優選地，所述外管體I的側壁和/或翅片的厚度為O. 05mm-3mm。[0057]由於外管體I和翅片的厚度會影響外管體I所圍成的空間的大小，因此本實用新型的生物膜載體的外管體I和翅片的厚度優選為O. 05mm-3mm,並且外管體I和翅片的厚度可以相等也可以不等。以上僅例舉了外管體I和翅片厚度的優選實施方式，本實用新型的生物膜載體並不限於此。對於外管體I包括上管體11和下管體12的情況來說，該上管體11和下管體12的壁厚也可以同樣地在該數值範圍內選擇設置。另外，上管體11和下管體12的壁厚也可以根據情況設置為不同，本實用新型對此不加以限制。優選地，所述上管體11和下管體12的高度相等均為H1，所述生物膜載體的高度 上管體11和下管體12的高度優選為相等，而且整個生物膜載體也可以看做一個管體，該管體內部設置有多個分隔翅片和短翅片，管體的中間具有周向環繞的縫隙，水流可以從載體的兩端和中間的縫隙的部分流入。優選地，H1/!!為O. 1-0. 4。以上僅例舉了本實用新型的生物膜載體的優選尺寸，但是本實用新型的生物膜載體並不限於此，而是可以根據實際應用情況相應地調整。優選地，H/2R為O. 2-4。優選地，r/R為O. 1-0. 9。優選地，所述生物膜載體的比重為 O. 90-0. 99。以上僅例舉了本實用新型的生物膜載體的優選尺寸，但是本實用新型的生物膜載體並不限於此，而是可以根據實際應用情況相應地調整為了使本實用新型的生物膜載體能夠懸浮在生物反應池中，該生物膜載體的比重優選為O. 90-0. 99。更優選地，該生物膜載體採用有機高分子材料，例如聚乙烯或聚丙烯等。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
權利要求1.一種生物膜載體，其特徵在於，該生物膜載體包括柱狀的外管體(I)和設置在所述外管體(I)之內的翅片，該外管體(I)的高度為H，該翅片的外側邊與所述外管體(I)的內壁相連且該外側邊與所述外管體(I)的中心軸線之間的距離為R，該翅片包括分隔翅片(21)和短翅片(22)，該分隔翅片(21)的長度為R並且內側邊在所述中心軸線處相交，該短翅片(22)長度為r且設置在相鄰的分隔翅片(21)之間，其中r < R，相鄰的所述翅片之間的所述外管體(I)向外突出。
2.根據權利要求I所述的生物膜載體，其特徵在於，所述外管體(I)包括沿高度方向相對並相互分離的上管體(11)和下管體(12)，該上管體(11)和下管體(12)半徑都為R且間距H2，所述翅片的外側邊與所述上管體(11)和下管體(12)的內壁相連，相鄰的所述翅片之間的所述上管體(11)和下管體(12)向外突出。
3.根據權利要求I或2所述的生物膜載體，其特徵在於，所述中心軸線位於所述短翅片(22)所在的平面上。
4.根據權利要求I或2所述的生物膜載體，其特徵在於，相鄰的所述翅片之間的所述外管體(I)形成為半徑小於R且向外突出的弧面。
5.根據權利要求I或2所述的生物膜載體，其特徵在於，所述分隔翅片(21)等分所述外管體(1)，每兩個所述分隔翅片(21)之間的所述短翅片(22)的數量相等，且所述短翅片(22 )等分兩個所述分隔翅片(21)之間的外管體(I)。
6.根據權利要求5所述的生物膜載體，其特徵在於，所述分隔翅片總數量為3n，n為整數且2彡η ( 10。
7.根據權利要求I或2所述的生物膜載體，其特徵在於，所述外管體(I)的側壁和/或所述翅片的表面為波紋狀表面或具有突起的表面。
8.根據權利要求I所述的生物膜載體，其特徵在於，所述外管體(I)的側壁和/或翅片的厚度為O. 05mm-3mm。
9.根據權利要求2所述的生物膜載體，其特徵在於，所述上管體(11)和下管體(12)的高度相等均為H1，所述生物膜載體的高度H=2Hi+H2。
10.根據權利要求9所述的生物膜載體，其特徵在於，H1M為O.1-0. 4。
11.根據權利要求I所述的生物膜載體，其特徵在於，H/2R為O.2-4。
12.根據權利要求I所述的生物膜載體，其特徵在於，r/R為O.1-0. 9。
13.根據權利要求I所述的生物膜載體，其特徵在於，所述生物膜載體的比重為O. 90_0· 99 ο
專利摘要本實用新型公開了一種生物膜載體，該生物膜載體包括外管體(1)和翅片，相鄰的所述翅片之間的所述外管體(1)向外突出。該生物膜載體對生物反應池內的水力衝擊具有良好的緩衝作用，使載體表面的生物膜不易流失；具有較大的空隙率和良好的通氣性能和過水性能，使得載體內部不易堵塞或結團；增大了生物膜載體的比表面積，加大了單位體積載體的微生物負載量，提高了生物反應池的容積負荷；為不同種群的微生物提供不同的附著空間，形成不同的生化反應功能區；結構相對簡單，生產成本較低。
文檔編號C02F3/34GK202785789SQ201220434840
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年2月29日
發明者桑軍強, 馬欣 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院