以改性玄武岩纤维为载体的生物接触氧化污水处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种生物接触氧化污水处理系统，尤其是一种以改性玄武岩纤维为载体的生物接触氧化污水处理系统，属于黑臭河道污水处理设备技术领域。

背景技术：

对于日益严重的河道黑臭废水现象，目前国内大多采用生物接触氧化法进行治理净化。生物接触氧化技术被广泛应用于污染河道治理，取得了良好的净化效果并大量应用于各中小污染河流的治理，其技术实质之一是在反应器内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，污水与填料上的生物膜相接触，在生物膜上的微生物新陈代谢作用下，污水得以净化。

以弹性立体填料为典型填料的开发使用使生物接触氧化技术在我国广泛应用，逐渐应用在生活污水、纺织印染、食品加工与酿造等工业废水的处理中。例如专利号为201220702938.4的中国专利公开了一种生物接触氧化池，氧化池内设有弹性立体填料。弹性立体填料具有比表面积大、组装方便、成本较低等优点，同时也存在着挂膜时间较长、污染物去除率较低等不足。

由于生物接触氧化法工艺的核心为生物载体材料，因此开发出新型环保、经济适用的生物载体材料成为当前主要的研究方向。玄武岩纤维的原材料是天然的玄武岩，采用玄武岩纤维作为微生物生长的载体，替代传统的组合填料、弹性填料等，可以有效缩短挂膜时间，提升污染物去除效率。

玄武岩纤维是一种源于自然、环境友好、具备生物活性并拥有我国自主知识产权的高性能纤维。目前玄武岩纤维材料的应用主要集中于工业用料等领域，在水处理领域的应用近年来逐渐引起研究人员的重视。虽然玄武岩纤维有很多优点，但是也存在许多不足。玄武岩纤维表面光滑不易挂膜，作为污水处理填料暂未有成品销售。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种以改性玄武岩纤维为载体的生物接触氧化污水处理系统，该系统采用改性玄武岩纤维作为载体，有效改善传统填料存在的不足，提高系统的污染物处理效率。

本实用新型解决其技术问题的技术方案如下：

一种以改性玄武岩纤维为载体的生物接触氧化污水处理系统，包括依次相连通的进水室、主体反应室和出水室，所述主体反应室由沿污水流动方向依次布置的曝气区、填料反应区和清水区组成，在所述填料反应区内设置有一填料架，所述填料架内装有改性玄武岩纤维生物载体。

本实用新型进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述进水室设有进水管，在所述进水室与主体反应室之间设置有竖直的上隔板，所述上隔板的下方具有连通进水室和主体反应室的污水通道。

上述结构中，进水室设上隔板，采用下进水方式，污水通过进水管进入进水室后由位于上隔板下方的污水通道进入主体反应室，可以使污水在主体反应室下部的曝气区充分与空气接触，以利于污染物的去除。

优选地，所述主体反应室的内部由下至上依次划分为曝气区、填料反应区和清水区，在所述清水区的一侧设置有出水室。所述出水室上与清水区相连的一侧上部具有溢流口，所述出水室的另一侧设有出水管。

这样，采用上出水方式，处理后污水由清水区溢流至出水室，最终由出水管排出。

优选地，在所述曝气区内设置有一组微孔曝气盘。

本实用新型的主体反应室主要分为三个部分：底部为曝气区，中部为填料反应区，上部为清水区。曝气区安装有微孔曝气盘进行曝气，微孔曝气盘相较于传统的曝气管，其曝气更加均匀，且不易堵塞，气水比控制在4:1左右。

优选地，所述填料架主要由多个框架结构拼接而成，在所述框架结构的顶面设有多个沿其宽度方向均布的第一固定杆，所述第一固定杆上设有一组沿其轴向均布的第一悬挂件，该悬挂件呈十字形，用于悬挂玄武岩编织绳。

优选地，在所述框架结构的中部设有一分层隔架，分层隔架将框架结构的内部空腔分隔成上下两层，所述分层隔架上设有多个沿其宽度方向均布的第二固定杆，所述第二固定杆上设有一组沿其轴向均布的第二悬挂件，上、下层中的悬挂件位置一一对应，并且第二悬挂件也呈十字形，用于悬挂玄武岩编织绳。

优选地，所述填料架内装有两层改性玄武岩纤维生物载体，每一层包含有多束按阵列形式布置的改性玄武岩纤维生物载体单元，改性玄武岩纤维生物载体在填料反应区的填充比为40%。

优选地，所述改性玄武岩纤维生物载体单元为螺旋式结构，所述螺旋式结构包括玄武岩编织绳和设于玄武岩编织绳上的多个纤维束，多个纤维束在玄武岩编织绳的外表面呈螺旋状分布。

优选地，所述玄武岩编织绳包括绳体和连接于绳体端部的绳环，所述绳环与悬挂件相连接，上端绳环可悬挂或系在悬挂件上；所述纤维束包括许多根均匀分布在玄武岩编织绳绳体四周的改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维呈长条状。

为了进一步提高改性的玄武岩纤维生物载体单位体积上附着的生物膜量，进一步增强生物膜活性，采取更加高效的结构形式就显得尤其重要。因此，结合改性玄武岩纤维的表面形态与其本身的特性，将改性玄武岩纤维制作成螺旋式结构的水处理填料。同时保证改性玄武岩纤维呈长条状，均匀分布在玄武岩编织绳四周。本实用新型采用改性试剂对玄武岩纤维进行表面改性，并对填料进行设计、制作，使得玄武岩纤维能够作为载体应用到生物接触氧化处理系统中。针对传统的组合填料和弹性填料存在的挂膜时间长、污染物去除效率低等不足，采用改性的玄武岩纤维作为生物载体的生物接触氧化工艺，能够有效改善传统填料存在的不足，有效提高本实用新型系统的污染物处理效率，污染物处理效果可以提高10～15%，同时更具环境亲和性。

优选地，所述曝气区的高度为50cm，所述填料反应区的高度为250cm，所述清水区的高度为50cm。

本实用新型的优点如下：

1.采用改性玄武岩纤维作为生物填料，能够有效改善现有传统填料存在的不足，缩短了系统挂膜时间，提高了填料的使用寿命和系统的污染物处理效果；

2.采用曝气盘曝气，与传统的曝气管相比，曝气盘布气更加均匀，间歇运行时不易堵塞，同时充氧效率更高，更加节能；

3.采用下进水上出水方式，进水在底部首先与空气充分接触，进行充氧，更加有利于污染物的去除。

附图说明

图1为本实用新型中系统俯视图。

图2为本实用新型中系统主视图。

图3为本实用新型中不锈钢填料架的结构示意图。

图4为本实用新型中改性玄武岩纤维生物载体单元的结构示意图。

图5为图4的局部放大图。

图中：1.进水室，101.进水口，102.上隔板，2.主体反应室，201.曝气区，202.填料反应区，203.清水区，3.出水室，301.出水口，302.溢流口,4.不锈钢填料架，401.长方体框架，402.第一固定杆，403.第一悬挂件，404.分层隔架，405.第二固定杆，406.第二悬挂件,5.改性玄武岩纤维生物载体单元，501.玄武岩编织绳，5011.绳体，5012.绳环，502.纤维束，5021.改性玄武岩纤维。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。但是本实用新型不限于所给出的例子。

实施例1

如图1和图2所示，一种以改性玄武岩纤维为载体的生物接触氧化污水处理系统，包括依次相连通的进水室1、主体反应室2和出水室3，主体反应室2由沿污水流动方向依次布置的曝气区201、填料反应区202和清水区203组成，曝气区201的高度为50cm，填料反应区202的高度为250cm，清水区203的高度为50cm。在填料反应区202内设置有一不锈钢填料架4，不锈钢填料架4内装有制作好的改性玄武岩纤维生物载体。在不锈钢填料架4内填料（即改性玄武岩纤维生物载体）分两层安装，每一层包含有按18×13阵列形式布置的改性玄武岩纤维生物载体单元5，每层高度为100cm，每束改性玄武岩纤维生物载体单元5的直径约为20cm，改性玄武岩纤维生物载体作为填料在填料反应区202的填充比为40%。进水室1设有进水口101，进水口101中装有进水管，在进水室1与主体反应室2之间设置有竖直的上隔板102，上隔板102的下方具有连通进水室1和主体反应室2的污水通道，并且污水通道的高度（即上隔板101距底部高度）为15cm。主体反应室2的内部由下至上依次划分为曝气区201、填料反应区202和清水区203，在清水区203中与进水室1相对的一侧设置有出水室3。出水室3上与清水区203相连的一侧上部具有溢流口302，出水室3的另一侧设有出水口301，出水口301中装有出水管。另外，在曝气区201内设置有10个均匀布置的微孔曝气盘，微孔曝气盘的安装位置距底部高度为20cm。

如图3所示，不锈钢填料架4主要由两个长方体框架结构401沿宽度方向拼接而成，在长方体框架结构401的顶面设有13根沿其宽度方向均布的第一固定杆402，第一固定杆402上设有9个沿其轴向均布的第一悬挂件403，第一悬挂件403为十字形结构，用于悬挂改性玄武岩纤维生物载体单元5。另外，在长方体框架结构401的中部设有一长方形的分层隔架404，分层隔架404将长方体框架结构401的内部空腔分隔成上下两层，分层隔架404上设有13根沿其宽度方向均布的第二固定杆405，第二固定杆405上设有9个沿其轴向均布的第二悬挂件406，第二悬挂件406也为十字形结构，用于悬挂改性玄武岩纤维生物载体单元5，并且第一悬挂件403与第二悬挂件406的位置一一对应。

如图4和图5所示，改性玄武岩纤维生物载体单元5为螺旋式结构，该螺旋式结构包括玄武岩编织绳501和设于玄武岩编织绳501上的12个纤维束502，12个纤维束502在玄武岩编织绳501的外表面呈螺旋状分布。玄武岩编织绳501是由普通玄武岩纤维编织而成的绳子，玄武岩编织绳501由绳体5011和连接于绳体5011端部的绳环5012组成，绳环5012可与第一悬挂件403或第二悬挂件406相连接，即改性玄武岩纤维生物载体单元5的顶端悬挂在不锈钢填料架4的第一悬挂件403或第二悬挂件406上，底部不固定。纤维束502包括许多根均匀分布在绳体5011四周的改性玄武岩纤维5021，改性玄武岩纤维5021呈长条状，改性玄武岩纤维5021的改性方式为：采用kh550硅烷偶联剂浸润玄武岩纤维，时间为30min，然后进行干燥处理，得到改性玄武岩纤维5021，改性玄武岩纤维5021的表面会发生一定程度的粗糙化，为微生物提供良好的附着条件，微生物进行附着并生长繁殖，在纤维表面形成生物膜。每一束改性玄武岩纤维生物载体单元5的长度为100cm，并且每束改性玄武岩纤维生物载体单元5中包含有2200～2600根改性玄武岩纤维5021。

使用时，河道黑臭水体通过进水管首先进入进水室1，再从进水室1的上隔板102下方进入接触氧化的主体反应室2，在主体反应室2的底部曝气区201与空气充分接触后进入填料反应区202，在改性玄武岩纤维为载体的填料反应区202与生物膜接触，通过生物有效处理水中的污染物，最后从主体反应室2的上部清水区203溢流进入出水室3，通过设置在出水室3上的出水管最终排出处理后的水。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。