专利名称：生物介质装置及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种生物介质(biomedia)装置；更具体地说，涉及一种用于 废水处理的环线型(looped cord)生物介质装置。
发明内容
本发明涉及一种生物介质装置及其使用方法。
在一个实施方式中，本发明的生物介质装置包含细长的中部核心、至 少一个与该中部核心相结合的加强部件、以及沿该中部核心长度方向布置 的多个环(loop)。
在另一个实施方式中，本发明的生物介质装置包含细长的中部核心， 其中该中部核心的宽度不大于约10.0毫米，且沿着该中部核心布置有多个 环。
在又一个实施方式中，生物介质装置包含细长的中部核心和沿该中部 核心布置的用于从水中收集有机体(organism)的多个环，其中该装置在每英 尺上适合容纳约150.0到约300.0磅所搜集的有机体。
本发明的一个方法实施方式包括如下步骤提供生物介质装置，该生 物介质装置包含细长的中部核心、至少一个与该中部核心相结合的加强部 件、以及沿该中部核心布置的多个环；提供包含至少一种有机体的水；以 及用该生物介质装置从水中收集至少一种有机体。
通过附图对本发明的某些实施方式进行了说明。应当理解，附图不一 定是按比例的，而且其细节对于理解本发明而言并非必要的，或者使其它
细节难以被感知(perceive)的细节可以忽略。应当理解，本发明当然不必受 限于本文所描述的具体实施方式
。
图1是根据本发明的环线型生物介质的透视主视图；且 图2是图1所示环线型生物介质的后视图。
具体实施例方式
本文所使用的措辞"生物介质"是指用于与水处理相关的应用的任何 材料或物质。本发明涉及一种环线型生物介质，其包含细长的中部核心和 沿该中部核心布置的多个环。本文所使用的措辞"细长的"是指垂直方向 的尺寸大于横向尺寸。在一个实施方式中，本发明还包含与该中部核心相 结合的加强部件。本发明的生物介质可以用在滴流塔(trickletower)中，或者 用于各种其它与水处理有关的应用。
现在参考图1,其显示了本发明的环线型生物介质IO的一个实施方式。 图1所示的生物介质包括包含第一侧14和第二侧16的细长的中部核心12、 从第一侧14和第二侧16中的每一个横向延伸的多个环18，以及与该中部 核心相结合的加强部件20。生物介质10还包括前部21和后部23。
中部核心12可以用多种材料以多种方式构建。在一个实施方式中，中 部核心12是编织的。中部核心12的编织部分可包括数个(例如四个到 六个)纵向的缝线行22。中部核心12可由类纱线材料(yarn-like)形成。合 适的类纱线材料可包括，例如，聚酯、聚酰胺、聚偏氯乙烯、聚丙烯和其 它本领域技术人员所公知的材料。类纱线材料可以是复丝结构(continuous filament construction)或短纤维纺纱(spun staple yarn )。中部核心12的横 向宽度/相对较窄并且可以改变。在某些实施方式中，横向宽度/不大于约 10.0毫米，并且通常在约3.0毫米到约8.0毫米之间或者在约4.0毫米到约 6.0毫米之间。
如图1所示，多个环18从中部核心12的第一侧14和第二侧16横向延 伸。如图所示，上述多个环设计用来从水中收集各种不同类型的有机体。 上述多个环使外形具有弹性，以适应有机体的生长集群(growing colonies)。 同时，多个环18允许空气流通，这样，当该生物介质用在滴流塔中时，有 机体的生长集群能消耗足够的氧来存活足够长的时间，以去除废水中的毒 素。
多个环18通常由与中部核心12相同的材料构成，还可具有可变的横 向宽度/'。多个环18中的每一个的横向宽度/，均可在约10.0毫米到约15.0 毫米的范围内。如果环太大，它们可能被有机体所饱和，这会降低或丧失 俘获更多有机体的能力。
如图所示，与多个环中每个环的总横向宽度相比，中部核心12的横向 宽度可忽略不计。即，中部核心12占该生物介质装置总横向宽度的约1/7 到1/5。事实上，当观察生物介质装置10的后部23时，几乎察觉不到中部 核心12。如图2所示，在视觉上中部核心几乎完全被横向延伸的多个环18 所遮挡。
任选地，可以通过4吏用加强部件20来强化中部核心12，该加强部件通 常沿着中部核心伸展并且与其相连(interconnect)。本文所使用的术语"加强 部件"是指添加到中部核心上、且其构成材料与中部核心的材料不同的任 何材料或物质。加强部件20的材料的拉伸强度通常高于中部核心12的材 料的拉伸强度，且其断裂强度可以在约50.0磅到约1500磅的范围内。因此， 加强部件20可由多种材料制成，包括高强度合成丝、带、以及不锈钢丝或 其它金属丝。两种特别有用的材料为Kevlar 和Tensylon 。
根据本发明的另一方面，提供了一种生物介质装置的制造方法。该方 法包括如下步骤编织类纱线材料以形成中部核心12;以及从其中拉出 (pulling)多个环18，从而使这些环沿中部核心12布置。为了这一目的，可 采用来自意大利Comez SpA的编织机。此外，可以通过各种方式向中部核 心12添加一种或多种加强部件20。
可以加强生物介质10的第一种方法是在编织过程中，向核心12的炜 纱中添加一种或多种加强部件20。这些加强部件20可以布置成基本平行于 核心12的经纱并缝合进核心12的复合结构当中。可以理解，使用这些加 强部件使得中部核心12的宽度相对于已知生物介质的中部核心的宽度有所 减少，却不会显著损害中部核心的拉伸强度。
在一个实施方式中，使用了两种加强部件20，其中一种加强部件布置 在核心12的每一侧。再次参见图1，显示了外侧横撑(wale)形式的两个加强 部件24和26。
可以加强生物介质10的第二种方法是在编织步骤之后的缠绕操作 (twisting operation )中引入一个或多个加强部件20。该方法使得能够向中
部核心12中平行地引入张紧的加强部件，中部核心12包裹住这些加强部 件20。
此外，可将引入加强部件20的第一种和第二种方法结合起来。因此， 可在编制过程中在中部核心12内设置一个或多个加强部件20，然后可以在 后续的缠绕步骤中引入一个或多个加强部件20。这些加强部件20可以相同 或不同(例如在编织过程中可以使用Kevlar ,而在缠绕过程中可以引入 不锈钢丝)。
根据本发明的又一方面，提供了上述生物介质装置IO的使用方法。生 物介质装置IO可以在滴流塔中使用，或者在带有进水口 ( water intake )的 发电厂外部使用。
当在滴流塔中用于处理废水时，将多股(strand)环线型生物介质垂直 悬浮于滴流塔中。当废水滴落到该生物介质股上时，微生物在这些股上、 尤其是在环周围连续生长。
生物质(biomass)的重量增加使生物介质股有延伸或"蠕变(creep)" 的趋势。如果发生这种情况，生物介质股会下垂并蔓延到相邻物上；随着 生物介质的生长，这种由下垂引起的互相接近将导致细菌生长到一起，由 此产生会对废水净化过程带来不利影响的"桥接(bridging)"。然而，由于中 部核心12的尺寸较窄，上述生物介质结构有助于减轻这一 "蠕变"的问题， 因为滴流塔内的各生物介质占据相对小的横向宽度，所以使得在每个生物 介质装置之间存在更多的空间。
此外，加强部件20的存在有助于减少本发明的丝和纤维结构的延伸。 据此，相信与已知结构相比，本发明的生物介质IO在每英尺上可容纳更多 磅重量。本发明人已经发现，本发明的生物介质装置IO在每英尺上可以提 供高达300磅的重量。其优点在于降低了在滴流塔中使用时生物介质发生 弯垂(yielding)甚或中断的风险，并且使得滴流塔在需要进行清洁以减少微生 物的生长之前能够处理更大量的废水。
在修改的实施方式中，可在张紧条件下引入Kevlar(商标)、Tensylon (商 标)、丝等等，而无需缠绕步骤。以如下方式将当前的编织结构装入滴流塔 中所有的基底区域(foundationarea)均按相对于彼此的准确位置来放置；这 种构造使得可以有最大量空气通过介质结构。
在另一种实施方式中，本发明生物介质IO可用于处理进入发电厂进水 阀的水。在许多情况下，发电厂的进水阀会吸入幼虫形式的软体动物
(muscles)(通常称为贝苗(spat)),其通常生长在大型水体如湖泊中。这种 贝苗最终成长为发育完全的软体动物，其能够严重损害发电厂的过滤系统。 为解决这个问题，可将本发明生物介质10的框架浸没在发电厂进水阀的外 侧。由于多个环18能够在贝苗进入发电厂之前将其诱捕，因此减少了在目 标发电厂内部生长的软体动物，从而有助于尽可能降低对发电厂过滤系统 的上述损害。
在不脱离本发明精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员能够得 到本文所述技术方案的各种变化、修改和其它执行方案。因此，上述说明 并未以任何方式限制本发明。
权利要求
1. 一种生物介质装置，其包含细长的中部核心；至少一个与所述中部核心相结合的加强部件；和沿所述中部核心的长度方向布置的多个环。
2. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述中部核心由类纱线 材料构成。
3. 根据权利要求2所述的生物介质装置，其中所述类纱线材料包含复 丝和短纤维纺纱中的至少一种。
4. 根据权利要求2所述的生物介质装置，其中所述的至少一个加强部 件的拉伸强度高于所述类纱线材料的拉伸强度。
5. 根据权利要求2所述的生物介质装置，其中所述类纱线材料选自聚 酯、聚酰胺、聚偏氯乙烯和聚丙烯。
6. 根据权利要求2所述的生物介质装置，其中所述类纱线材料为编织 结构，且至少一个加强部件缝合在所述中部核心内。
7. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述中部核心的宽度不 大于约5毫米。
8. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述中部核心的宽度为 所述生物介质装置总横向宽度的约1/7到约1/5。
9. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述至少一个加强部件 沿着所述中部核心延伸并与其相连。
10. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述至少一个加强部件至少部分编织到所述中部核心内。
11. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述至少一个加强部件 和所述中部核心互相缠绕。
12. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述至少一个加强部 件在张力下引入所述中部核心内。
13. 根据权利要求1所述的生物介质装置，其中所述至少一个加强部 件由选自高强度合成丝、带和不锈钢丝的材料构成。
14. 一种生物介质装置，其包含细长的中部核心，其中该中部核心的宽度不大于约10.0毫米；和 沿所述中部核心布置的多个环。
15. 根据权利要求14所述的生物介质装置，其中所述中部核心的宽度 尺寸为约3.0毫米到约8.0毫米。
16. 根据权利要求14所述的生物介质装置，其还包含至少一个加强部件。
17. —种生物介质装置，其包含 细长的中部核心；和用于从水中收集有机体的沿所述中部核心布置的多个环，其中所述装 置在每英尺上适合容纳约150.0到约300.0磅所搜集的有机体。
18. 根据权利要求17所述的装置，其还包含与所述细长核心相结合的 加强部件。
19. 一种方法，其包括以下步骤提供生物介质装置，所述生物介质装置包含细长的中部核心、至少一 个与所述中部核心相结合的加强部件、以及沿所述中部核心布置的多个环；提供包含至少一种有机体的水；和 用所述生物介质装置从水中收集所述至少一种有机体。
20. 根据权利要求19所述的方法, 中部核心。
21. 根据权利要求20所述的方法, 纱中至少 一种的类纱线材料。
22. 根据权利要求19所述的方法， 在滴流塔内的步骤。
23. 根据权利要求19所述的方法, 为浸没在水下的步骤。
24. 根据权利要求21所述的方法， 在水流中的步骤。其还包括提供由类纱线材料构成的 其还包括提供包含复丝和短纤维纺 其还包括将所述生物介质装置布置 其还包括将所述生物介质装置布置 其还包括将所述生物介质装置布置
25.根据权利要求19所述的方法，其还包括提供另一个包含细长的中 部核心、至少一个与所述中部核心相结合的加强部件、以及沿所述中部核 心布置的多个环的生物介质装置的步骤，其中所述生物介质装置和所述另 一个生物介质装置隔开放置。
全文摘要
本发明提供了一种生物介质装置，其包含细长的中部核心、以及沿该中部核心布置的用于从水中收集有机体的多个环。该生物介质装置还可包含至少一个与中部核心相结合的加强部件。在一个实施方式中，该生物介质装置在滴流塔中使用以处理废水。在另一个实施方式中，该生物介质装置在发电厂外部使用以尽可能减少通过进水阀吸入电厂内的贝苗。
文档编号C02F3/00GK101389571SQ200680053493
公开日2009年3月18日 申请日期2006年12月21日 优先权日2005年12月27日
发明者约翰·W·海利三世 申请人:生物进程H2O有限责任公司