一种好氧生物填料及其布置方法与流程

本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种好氧生物填料及其布置方法。

背景技术：

工业废水大多是具有高氨氮的有机废水，传统活性污泥法对其处理能力有限，而物化法会使处理成本大大增高，工程处理中常通过投加填料作为微生物的载体来提高反应池中的微生物数量和种类。填料上附着生长的生物膜，由内向外形成了厌氧环境、缺氧环境和好氧环境，可实现厌氧菌、兼性菌和好氧菌的同步代谢，有助于实现同步硝化反硝化，达到污水脱氮的目的。同时，填料上附着生物膜所形成的稳定环境，有利于增长速率低、代时长的细菌，如硝化细菌的生长繁殖。

常用的生物填料多由聚丙烯、聚乙烯材料制成，使用完成后其可降解能力差。工程运行中，曝气池会出现布水布气不均匀现象，填料在死角大量堆积。为避免曝气池出现填料堆积现象，通常会增大曝气量，因而运行能耗增高。工业废水较低的碳氮比，不利于同步反硝化的进行，需要在缺氧池进行反硝化，会增加占地面积和建设运行成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种好氧生物填料及其布置方法，为解决现有生物填料在工程运行中出现的大量堆积、运行能耗较高及使用后的填料可降解能力差的问题，提供一种适用于高氨氮工业废水的新型生物填料，开发出生物性能好、传质效率高、生物脱氮能力强、能同时完成短程硝化反硝化，制作成本低、安装更换管理方便的环保可降解的新型生物填料。

本发明提供了一种好氧生物填料。好氧生物填料的原材料为聚乙烯-壳聚糖衍生物。壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的一类可降解有机物。壳聚糖特殊的分子结构，使其能发生烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，从而改变了聚乙烯的物理化学性能，具有更广阔的应用范围。本发明中采用聚乙烯-壳聚糖衍生物作为生物填料的制备原料，其制备成本低、生物性能好、环保。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案有两种，分别如下：

方案一：一种好氧生物填料，所述的填料采用聚乙烯-壳聚糖衍生物制备而成，填料组成包括空心圆管和与其同心的实心圆柱，所述的空心圆管与实心圆柱之间通过三个互成120°的支架连接，所述的空心圆管外直径为30~50mm，空心圆管高度为40~50mm，空心圆管壁厚为1.0~1.5mm，所述的实心圆柱直径为5.0~10.0mm；所述的空心圆管外圆周面沿轴向平行开有多个螺旋形凹槽，每相邻两个所述的螺旋形凹槽之间间距为8.0~10.0mm，每个螺旋形凹槽深度为1.5mm，每个螺旋形凹槽宽度为1.0~2.0mm；所述的空心圆管内圆周面沿径向设置有多个凸起鳞片，所述的多个凸起鳞片沿空心圆管内圆周面均匀设置，每个凸起鳞片的厚度为1.0mm，高度为3.0~5.0mm。

一种上述好氧生物填料在曝气池中的布置方法，所述方法具体步骤如下：

取多根耐酸碱腐蚀韧性高的尼龙绳，将多个所述的填料逐个串到每根尼龙绳上，在每根尼龙绳上每隔60mm打一个结，使每个填料能固定在尼龙绳的两个结点之间，控制每根尼龙绳的长度在4.0m；用耐酸碱腐蚀的不锈钢焊接成正方体框架，将串好的填料均匀固定在正方体框架上；曝气池池底平铺曝气管，通过空气压缩机对水体进行曝气；将均匀固定有多个填料的正方体框架的底部设置在曝气管上方50cm处，上部使填料处于水面之下。

方案二：一种好氧生物填料，所述的填料采用聚乙烯-壳聚糖衍生物制备而成，填料组成包括两端开圆形孔的空心圆球，所述的圆形孔的两端关于球心对称，所述的空心圆球的外圆面直径为30~50mm，空心圆球的壁厚为2.0mm，圆形孔的直径为5.0~10.0mm；空心圆球的外圆球面平行开有多个螺旋形凹槽，每相邻两个所述的螺旋形凹槽之间的间距为8.0~10.0mm，每个螺旋形凹槽的深度为2.0mm，空心圆球内圆球面沿着两圆形孔的方向均匀分布有多个高度不等的凸起鳞片，每个所述的凸起鳞片的高度为3.0~5.0mm，厚度为1.0mm。

一种上述好氧生物填料在曝气池中的布置方法，所述方法具体步骤如下：

取多根耐酸碱腐蚀韧性高的尼龙绳，将多个所述的填料逐个串到每根尼龙绳上，在每根尼龙绳上每隔60mm打一个结，使每个填料能固定在尼龙绳的两个结点之间，控制每根尼龙绳的长度在4.0m；用耐酸碱腐蚀的不锈钢焊接成正方体框架，将串好的填料均匀固定在正方体框架上；曝气池池底平铺曝气管，通过空气压缩机对水体进行曝气；将均匀固定有多个填料的正方体框架的底部设置在曝气管上方50cm处，上部使填料处于水面之下。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

（1）生物填料制备原材料为聚乙烯-壳聚糖衍生物。传统生物填料的材质为聚乙烯、聚丙烯等，达到其使用年限后失去使用价值，成为新的固体废弃物，需要妥善处理以保护环境。本发明中的新型生物填料，聚乙烯掺杂壳聚糖后，其可生物降解性增强，可通过化学及生物作用降解为对环境无害的物质。

（2）生物填料通过细绳及正方体金属框架分布在水中，其位置相对固定，避免了传统曝气池中因水力死角而出现的生物填料堆积现象，更好地发挥了生物填料的作用。

（3）生物填料在水中成串分布，使其在上升气流的作用下能够绕绳旋转。填料绕绳旋转的过程中与水流、气流发生碰撞，填料内部的鳞片不断与气泡发生剪切碰撞，气泡被剪切得更加细小。在填料与气流、水流碰撞的过程中，填料上附着生长的微生物与水中的氧气、污染物发生传质过程，能够提高20%~30%的传质效率。

生物填料在曝气池中分散均匀，氧传质效率高，使得曝气量大大降低，降低了能耗和运行成本。同时，曝气池中的较低溶解氧促进了曝气池内短程硝化反硝化反应的进行。相比与全程硝化反硝化脱氮过程，短程硝化反硝化脱氮过程能够节省25%的供养能耗和硝化过程中40%的碳源需求量。

附图说明

图1为本发明具体实施方式一中所述填料的俯视图；

图2为本发明具体实施方式一中所述填料的主视图；

图3为本发明具体实施方式五中所述填料的俯视图；

图4为本发明具体实施方式五中所述填料的主视图；

图5为本发明具体实施方式一或五所述填料的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。

具体实施方式一：如图1和图2所示，本实施方式记载的是一种好氧生物填料，所述的填料采用聚乙烯-壳聚糖衍生物制备而成，填料组成包括空心圆管1和与其同心的实心圆柱2，所述的空心圆管1与实心圆柱2之间通过三个互成120°的支架3连接，所述的空心圆管1外直径为30~50mm，空心圆管1高度为40~50mm，空心圆管1壁厚为1.0~1.5mm，所述的实心圆柱2直径为5.0~10.0mm；所述的空心圆管1外圆周面沿轴向平行开有多个螺旋形凹槽4，每相邻两个所述的螺旋形凹槽4之间间距为8.0~10.0mm，每个螺旋形凹槽4深度为1.5mm，每个螺旋形凹槽4宽度为1.0~2.0mm；所述的空心圆管1内圆周面沿径向设置有多个凸起鳞片5（空心圆管1与多个凸起鳞片5一体制成），所述的多个凸起鳞片5沿空心圆管1内圆周面均匀设置，每个凸起鳞片5的厚度为1.0mm，高度为3.0~5.0mm。

具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种好氧生物填料，所述填料的比表面积为800~950m²/m³。

具体实施方式三：如图5所示，一种具体实施方式一或二所述的好氧生物填料在曝气池中的布置方法，所述方法具体步骤如下：

取多根耐酸碱腐蚀韧性高的尼龙绳6，将多个所述的填料逐个串到每根尼龙绳6上，在每根尼龙绳6上每隔60mm打一个结，使每个填料能固定在尼龙绳6的两个结点之间，控制每根尼龙绳6的长度在4.0m；用耐酸碱腐蚀的不锈钢焊接成正方体框架7，将串好的填料均匀固定在正方体框架7上；曝气池池底平铺曝气管，通过空气压缩机对水体进行曝气；将均匀固定有多个填料的正方体框架7的底部设置在曝气管上方50cm处，上部使填料处于水面之下（正方体框架7高度依水厂曝气池高度而定）。

具体实施方式四：具体实施方式三所述的一种好氧生物填料在曝气池中的布置方法，所述的填料密度为0.85~0.95g/cm³。

具体实施方式五：如图3和图4所示，本实施方式记载的是一种好氧生物填料，所述的填料采用聚乙烯-壳聚糖衍生物制备而成，填料组成包括两端开圆形孔8的空心圆球9，所述的圆形孔8的两端关于球心对称，所述的空心圆球9的外圆面直径为30~50mm，空心圆球9的壁厚为2.0mm，圆形孔8的直径为5.0~10.0mm；空心圆球9的外圆球面平行开有多个螺旋形凹槽10，每相邻两个所述的螺旋形凹槽10之间的间距为8.0~10.0mm，每个螺旋形凹槽10的深度为2.0mm，空心圆球9内圆球面沿着两圆形孔8的方向均匀分布有多个高度不等的凸起鳞片11（多个高度不等的凸起鳞片11与空心圆球9制为一体），每个所述的凸起鳞片11的高度为3.0~5.0mm，厚度为1.0mm。

具体实施方式六：具体实施方式五所述的一种好氧生物填料，所述的填料的比表面积为800~950m²/m³。

具体实施方式七：如图5所示，一种具体实施方式五或六所述的好氧生物填料在曝气池中的布置方法，所述方法具体步骤如下：

取多根耐酸碱腐蚀韧性高的尼龙绳6，将多个所述的填料逐个串到每根尼龙绳6上，在每根尼龙绳6上每隔60mm打一个结，使每个填料能固定在尼龙绳6的两个结点之间，控制每根尼龙绳6的长度在4.0m；用耐酸碱腐蚀的不锈钢焊接成正方体框架7，将串好的填料均匀固定在正方体框架7上；曝气池池底平铺曝气管，通过空气压缩机对水体进行曝气；将均匀固定有多个填料的正方体框架7的底部设置在曝气管上方50cm处，上部使填料处于水面之下（正方体框架7高度依水厂曝气池高度而定）。

具体实施方式八：具体实施方式七所述的一种好氧生物填料在曝气池中的布置方法，所述的填料密度为0.85~0.95g/cm³。

实施例1：

一种好氧生物填料，所述的填料采用聚乙烯-壳聚糖衍生物制备而成，填料组成包括空心圆管1和与其同心的实心圆柱2，所述的空心圆管1与实心圆柱2之间通过三个互成120°的支架3连接，所述的空心圆管1外直径为30mm，空心圆管1高度为40mm，空心圆管1壁厚为1.5mm，所述的实心圆柱2直径为5.0mm；所述的空心圆管1外圆周面沿轴向平行开有多个螺旋形凹槽4，每相邻两个所述的螺旋形凹槽4之间间距为8.0mm，每个螺旋形凹槽4深度为1.5mm，每个螺旋形凹槽4宽度为1mm；所述的空心圆管1内圆周面沿径向设置有多个凸起鳞片5（空心圆管1与多个凸起鳞片5一体制成），所述的多个凸起鳞片5沿空心圆管1内圆周面均匀设置，每个凸起鳞片5的厚度为1.0mm，高度为4.0mm。

实施例2：

一种好氧生物填料，所述的填料采用聚乙烯-壳聚糖衍生物制备而成，填料组成包括两端开圆形孔8的空心圆球9，所述的圆形孔8的两端关于球心对称，所述的空心圆球9的外圆面直径为40mm，空心圆球9的壁厚为2.0mm，圆形孔8的直径为5.0mm；空心圆球9的外圆球面平行开有多个螺旋形凹槽10，每相邻两个所述的螺旋形凹槽10之间的间距为8.0mm，每个螺旋形凹槽10的深度为2.0mm，空心圆球9内圆球面沿着两圆形孔8的方向均匀分布有多个高度不等的凸起鳞片11（多个高度不等的凸起鳞片11与空心圆球9制为一体），每个所述的凸起鳞片11的高度为4.0mm，厚度为1.0mm。