專利名稱：一種聚乙烯生物填料及復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器的新型聚乙烯生物填料以及復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器是一種新型的污水處理技術(shù)，屬于污水處理生物膜法。 該反應(yīng)器的反應(yīng)原理和反應(yīng)器的主體結(jié)構(gòu)是基于生物流化床的原理與技術(shù)，具有效率高， 占地少，易于設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和成套化等優(yōu)點(diǎn)，可以發(fā)展成組裝式的系列化產(chǎn)品，成為工業(yè)廢水處理和中小城鎮(zhèn)污水處理的領(lǐng)先技術(shù)，其應(yīng)用的關(guān)鍵在于生物填料的選取。在應(yīng)用生物膜法進(jìn)行廢水處理中，相關(guān)研究者曾嘗試了不同種類的載體沸石，活性炭，陶粒、塑料球，玄武石、爐渣、焦炭、無煙煤、細(xì)石英砂等，但是這些載體材料一般都是隨機(jī)選取，沒有針對性地根據(jù)流化床特點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計和加工制作，因而存在著諸如比重較大、容易粘連在一起或難于形成生物膜等缺陷。而且不同廢水水質(zhì)和曝氣情況會造成廢水密度及反應(yīng)器內(nèi)流態(tài)的改變，需要根據(jù)實際情況優(yōu)化填料結(jié)構(gòu)和密度，確保最佳處理效果， 因此，需針對流化床結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)制作新型的生物填料，提高流化床反應(yīng)器的處理效果， 顯示其在廢水處理領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種優(yōu)化生物填料結(jié)構(gòu)和密度，對有機(jī)物的去除率高，造價低，適用性強(qiáng)和效果穩(wěn)定的聚乙烯生物填料及復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的聚乙烯生物填料，它由外層、 內(nèi)層、連接筋組成，所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，外層與內(nèi)層表面具有為微生物提供更多附著空間的較大粗糙度與比表面積；所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成
聚乙烯(PE) 90 —110份， 黑膠粉50— 70份，
AC發(fā)泡劑6—10份，
氧化鋅6 —10份，
硬脂酸鋅5— 7份。所述的外層與內(nèi)層通過六根連接筋連接；它有如下配方和重量份數(shù)組成 聚乙烯(PE) 100份，
黑膠粉60份，
AC發(fā)泡劑8份，
氧化鋅8份，
硬脂酸鋅6份；其中所述的黑膠粉采用可以增大填料的表面粗糙度的廢舊輪胎制成。所述的聚乙烯生物填料的性能參數(shù)包括塊密度為0.7991 g/ml，骨架密度為 1.1159 g/ml，載體比表面積27. 257 m2/g，孔容0.3596 ml/g，孔隙率觀.64%，平均孔徑52. 9 nm0一種使用如上所述聚乙烯生物填料的復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器，它主要由器體， 中心筒降流區(qū)、外圈升流區(qū)、中部載體分離器以及頂部氣浮分離區(qū)組成，所述的外圈升流區(qū)的底部設(shè)置有連通外部空氣曝氣管的曝氣裝置；聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)的下端部又與外圈升流區(qū)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。所述的聚乙烯生物填料以15 20%的填充率安置在所述的外圈升流區(qū)內(nèi)，所述的器體中部設(shè)置有對聚乙烯生物填料進(jìn)行截流的載體分離器，器體的頂部設(shè)置有可實現(xiàn)水、 氣、固三相分離的氣浮分離區(qū)。所述的氣浮分離區(qū)包括一能產(chǎn)生氣體的集氣筒搜集降流區(qū)，一對懸浮污泥進(jìn)行加藥沉淀并集于氣浮分離區(qū)底部的加藥系統(tǒng)，在所述氣浮分離區(qū)底部設(shè)置有對污泥進(jìn)行排放的排泥系統(tǒng)，氣浮分離區(qū)的上部分別設(shè)置有對部分浮渣進(jìn)行排放的排渣系統(tǒng)、以及對澄清水進(jìn)行排放的出水堰。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)所述生物填料有合適的比重，可以隨污水的流動懸浮于水中而不漂浮，增加了污水與微生物的接觸機(jī)會，并且具有較大的比表面積和孔隙率。(2)所述生物填料具有足夠大的化學(xué)穩(wěn)定性和足夠大的強(qiáng)度，能應(yīng)付較高的生物負(fù)荷。(3)所述生物填料具有對有機(jī)物的去除率高，造價低，適用性強(qiáng)和效果穩(wěn)定等優(yōu)
點(diǎn)ο


圖1是本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明在復(fù)合式流化床反應(yīng)器中應(yīng)用示意圖。圖中標(biāo)號外層1、連接筋2、內(nèi)層3、出水堰4、加藥系統(tǒng)5、載體分離器6、升流區(qū) (好氧區(qū))7、生物填料8、進(jìn)水管9、曝氣管10、排渣系統(tǒng)11、排泥系統(tǒng)12、集氣筒13、降流區(qū) (缺氧區(qū))14、曝氣裝置15。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1、2所示，本發(fā)明主要由外層1、內(nèi)層3、連接筋2組成，所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，圖中所示的外層與內(nèi)層通過6根連接筋連接；外層1與內(nèi)層3表面具有較大的粗糙度與比表面積，微生物附著在外層1、內(nèi)層3、連接筋2的表面，外層1外表面由于碰撞頻繁，微生物負(fù)載量較少， 大部分的微生物附著在填料內(nèi)層、連接筋與外層1內(nèi)表面上。所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯(ΡΕ)90 —110份，
黑膠粉50— 70份，
AC發(fā)泡劑6—10份，
氧化鋅6 —10份，
硬脂酸鋅5— 7份。本發(fā)明優(yōu)選的配方和重量份數(shù)組成 聚乙烯(PE)100份，
黑膠粉60份，
AC發(fā)泡劑8份，
氧化鋅8份，
硬脂酸鋅6份；
其中所述的黑膠粉采用可以增大填料的表面粗糙度的廢舊輪胎制成。所述的聚乙烯生物填料的性能參數(shù)是塊密度為0. 7991 g/ml，骨架密度為1. 1159 g/ml，略大于廢水的密度，而其塊密度為0. 7991 g/ml，在混合液中粘附氣泡的同時受到曝氣作用，能夠極好的保持反應(yīng)器流態(tài)，達(dá)到理想的處理效果。載體比表面積達(dá)到27. 257 m2/ g，遠(yuǎn)大于陶粒填料5 m2/g左右的比表面積，孔容達(dá)到0. 3596 ml/g，孔隙率也達(dá)28. 64%，十分利于生物膜的生長及對污染物的吸附緩沖。性能參數(shù)如下所示
測試比表面積 ？L容 ’山‘又骨架密度平均孔徑
孔瞎率 C在0. BOpsia
項目 (m7g) (ml/g)(g/ml)(ran)
下)g/ml
結(jié)果 27.257 0.3596 28.64% 0.79911.115952.8
圖3所示，本發(fā)明所述的使用所述聚乙烯生物填料的復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器，它主要由器體，中心筒降流區(qū)14、外圈升流區(qū)7、中部載體分離器6以及頂部氣浮分離區(qū)組成，所述的外圈升流區(qū)的底部設(shè)置有連通外部空氣曝氣管10的曝氣裝置15 ；聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)的下端部又與外圈升流區(qū)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。所述的聚乙烯生物填料8以15 20%的填充率安置在所述的外圈升流區(qū)內(nèi)，所述的器體中部設(shè)置有對聚乙烯生物填料進(jìn)行截流的載體分離器6，器體的頂部設(shè)置有可實現(xiàn)水、 氣、固三相分離的氣浮分離區(qū)。所述的氣浮分離區(qū)包括一能產(chǎn)生氣體的集氣筒搜集降流區(qū)11，一對懸浮污泥進(jìn)行加藥沉淀并集于氣浮分離區(qū)底部的加藥系統(tǒng)5，在所述氣浮分離區(qū)底部設(shè)置有對污泥進(jìn)行排放的排泥系統(tǒng)12，氣浮分離區(qū)的上部分別設(shè)置有對部分浮渣進(jìn)行排放的排渣系統(tǒng)11、以及對澄清水進(jìn)行排放的出水堰4。附圖3所示，污水從底部進(jìn)入反應(yīng)器升流區(qū)7內(nèi)，升流區(qū)7底部安裝曝氣裝置15， 壓縮空氣經(jīng)曝氣管10進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)。聚乙烯(PE)生物填料8以15 20%的填充率投入復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器內(nèi)，處于升流區(qū)7內(nèi)的填料在曝氣作用下，形成上流趨勢，并翻入到降流區(qū)11，再從降流區(qū)11底部，回到升流區(qū)7內(nèi)，從而形成內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。反應(yīng)器中部設(shè)有載體分離器6，對生物填料進(jìn)行截留，保證生物填料不致流失。反應(yīng)器頂部設(shè)有氣浮分離區(qū)，實現(xiàn)水、氣、固的三相分離。集氣筒搜集降流區(qū)11產(chǎn)生氣體，懸浮污泥經(jīng)過加藥系統(tǒng)5 沉淀后，集于分離區(qū)底部，通過排泥系統(tǒng)12進(jìn)行排放，部分浮渣通過排渣系統(tǒng)11排放，澄清水通過出水堰4排放。反應(yīng)器對有機(jī)物的去除效率決定于生物填料的生物負(fù)載量與底物傳質(zhì)效果。該發(fā)明專利可明顯提高微生物濃度，通過測試可達(dá)到5飛g/L當(dāng)量懸浮污泥濃度， 由此，提高反應(yīng)器的處理有機(jī)負(fù)荷，而內(nèi)循環(huán)的流態(tài)方式可增強(qiáng)底物的傳質(zhì)效果，促使較多的有機(jī)物質(zhì)被降解，從而降低水力停留時間，減少占地面積。本發(fā)明所述生物填料以高分子聚合物——聚乙烯(PE)為主要原料，聚乙烯具有較高的粘度，填料較易成型，并不會對微生物產(chǎn)生毒性作用。所述生物填料采用的黑膠粉來源于廢舊輪胎，以增大填料的表面粗糙度。所述生物填料通過加入AC發(fā)泡劑以增大填料的孔隙率，為微生物提供更多的附著面積，增大比表面積。所述生物填料通過加入氧化鋅與硬脂酸鋅作為潤滑助劑，改善加工工程中的材料潤滑度，提高生產(chǎn)效率。常規(guī)生物填料配方的親水性和生物親和性決定了填料的性能，進(jìn)而決定污水的處理效果，所述生物填料表面增加了新的親水性官能團(tuán)，同時改善了生物填料表面的生物相容性和親水性能，使得微生物的增值速率和粘附程度得到提高，并對微生物的活性也有一定的促進(jìn)作用。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯生物填料，它由外層、內(nèi)層、連接筋組成，其特征在于所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，外層與內(nèi)層表面具有為微生物提供更多附著空間的較大粗糙度與比表面積；所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯(PE) 90 —110份， 黑膠粉50— 70份，AC發(fā)泡劑6—10份，氧化鋅6 —10份，硬脂酸鋅5— 7份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯生物填料，其特征在于所述的外層與內(nèi)層通過六根連接筋連接；它有如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯(PE) 100份， 黑膠粉60份，AC發(fā)泡劑8份，氧化鋅8份，硬脂酸鋅6份；其中所述的黑膠粉采用可以增大填料的表面粗糙度的廢舊輪胎制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯生物填料，其特征在于所述的聚乙烯生物填料的性能參數(shù)包括塊密度為0.7991 g/ml，骨架密度為1. 1159 g/ml，載體比表面積27. 257 m2/ g，孔容 0. 3596 ml/g，孔隙率 28. 64%，平均孔徑(nm) 52. 9。
4.一種使用如權(quán)利要求1或2或3所述聚乙烯生物填料的復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器， 它主要由器體，中心筒降流區(qū)、外圈升流區(qū)、中部載體分離器以及頂部氣浮分離區(qū)組成，其特征在于所述的外圈升流區(qū)(7)的底部設(shè)置有連通外部空氣曝氣管(10)的曝氣裝置(15); 聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)(7)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)(14)的下端部又與外圈升流區(qū)(7)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器，其特征在于所述的聚乙烯生物填料(8)以15 20%的填充率安置在所述的外圈升流區(qū)內(nèi)，所述的器體中部設(shè)置有對聚乙烯生物填料進(jìn)行截流的載體分離器(6)，器體的頂部設(shè)置有可實現(xiàn)水、氣、固三相分離的氣浮分1 區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器，其特征在于所述的氣浮分離區(qū)包括一能產(chǎn)生氣體的集氣筒搜集降流區(qū)(11)，一對懸浮污泥進(jìn)行加藥沉淀并集于氣浮分離區(qū)底部的加藥系統(tǒng)(5)，在所述氣浮分離區(qū)底部設(shè)置有對污泥進(jìn)行排放的排泥系統(tǒng) (12)，氣浮分離區(qū)的上部分別設(shè)置有對部分浮渣進(jìn)行排放的排渣系統(tǒng)(11)、以及對澄清水進(jìn)行排放的出水堰(4)。
全文摘要
一種聚乙烯生物填料及復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器，所述的聚乙烯生物填料由外層、內(nèi)層、連接筋組成，其特征在于所述的外層與內(nèi)層通過至少三根連接筋連接，外層與內(nèi)層表面具有為微生物提供更多附著空間的較大粗糙度與比表面積；所述的聚乙烯生物填料由如下配方和重量份數(shù)組成聚乙烯90—110份，黑膠粉50—70份，AC發(fā)泡劑6—10份，氧化鋅6—10份，硬脂酸鋅5—7份；所述的復(fù)合式流化床生物反應(yīng)器主要由器體，中心筒降流區(qū)、外圈升流區(qū)、中部載體分離器以及頂部氣浮分離區(qū)組成，其特征在于所述的外圈升流區(qū)的底部設(shè)置有連通外部空氣曝氣管的曝氣裝置；聚乙烯生物填料安置在所述外圈升流區(qū)內(nèi)，且在外圈升流區(qū)的上端部與所述中心筒降流區(qū)連通，而所述中心筒降流區(qū)的下端部又與外圈升流區(qū)相連通，形成一種內(nèi)循環(huán)的流化狀態(tài)。
文檔編號C02F9/14GK102491504SQ20111040010
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者朱建龍, 李偉, 李熒, 陳呂軍 申請人:浙江雙益環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司