一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷的制作方法

本发明涉属于污水处理领域，具体涉及一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷及其制备方法。

背景技术：

目前过滤池、污水处理池、过滤箱等需要进行污水过滤处理，现污水处理大多采用生物过滤方式，而过滤工具是生物过滤的核心部分。过滤毛刷是一种常用的过滤工具。过滤毛刷主要是由铁丝(钢丝)作骨架，上面带有许多排列整齐，向外伸展的刷毛构成。过滤毛刷具有物理过滤和生化过滤的作用，而生化过滤作用是利用生物膜的生长代谢来实现的，即利用水中的污染物作为微生物的营养，来对污染物进行去除。

过滤毛刷的挂膜特性是指有益菌类在过滤器材上的生长情况，菌类在过滤器材上的数量越多过滤特性越好。现有的过滤毛刷通常采用直线形或曲线形的刷毛，表面较为光滑，有益菌不宜附着在其表面，在刷毛上的有益菌的生长数量有限，挂膜特性不理想，降低了过滤毛刷的过滤效果。

普通过滤毛刷的刷毛一般都是由尼龙丝(pa)，聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、涤纶树脂(pet)等材料直接构成，亲水性能和亲生物性较差，刷毛表面生物膜上的有益菌(包括硝化菌、反硝化菌、异养有机物氧化菌等)生长数量有限，生长速度缓慢，导致挂膜速度、挂膜量以及膜的紧密度不足，污水处理效率低。

技术实现要素：

为克服现有技术中挂膜特性不理想、污水处理效率低的不足，本发明的目的在于提供一种能提高挂膜特性、增强毛刷表面的亲生物和亲水性能的新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷，同时提供该毛刷的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷，其特征在于：过滤毛刷的刷毛横截面为十字四角菱形，菱形的四条边为凹弧；

所述刷毛为直条形或曲条形；

所述刷毛的原料组分包括树脂、磁粉、碳粉、钙盐和硬脂酸镁，具体质量百分配比如下：

树脂89％-93％、磁粉1.5％-2.5％、碳粉2.5％-3.5％、钙盐2.5％-3.5％、硬脂酸镁0.5％-1.5％。

所述刷毛的原料组分最佳的质量百分配比为：树脂91％、磁粉2％、碳粉3％、钙盐3％、硬脂酸镁1％。

所述的树脂为pet或pp；

所述的磁粉为氧化铁；

所述的钙盐为氯化钙或硫酸钙。

上述一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷的制备方法包括以下步骤：

(1)称取原料：按照以下配比树脂89％-93％、磁粉1.5％-2.5％、碳粉2.5％-3.5％、钙盐2.5％-3.5％、硬脂酸镁0.5％-1.5％称取原料；

(2)将树脂进行干燥；再将磁粉、碳粉、钙盐和硬脂酸镁加入树脂中混合均匀；

(3)将步骤(1)混合均匀的物料送入挤出机筒内，熔融共混后从机头的空腔呈十字四角菱形的模具中挤出，经冷却、拉伸、定型得到横截面为十字四角菱形的刷毛；

(4)将刷毛和不锈钢丝通过机械定型、剪毛、定长剪断，制成不同长度的、刷毛呈放射状固定在不锈钢丝上的过滤毛刷。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.通过将光滑的刷毛设计成横截面为十字四角菱形，菱形的的四条边为凹弧，经过棱角化处理的刷毛对气泡具有更好的切割作用，提高溶解氧的利用率，降低曝氧电耗。

2.刷毛主体侧面为凹弧面，能有效抵抗水平方向(进出水流产生)及垂直方向(曝气产生)的水流冲刷，形成许多适合微生物“栖息”的港湾，使生物膜具有更强的抗水力冲击负荷能力，在成膜初期使菌种易于寄生、繁殖，克服了圆形刷毛由于表面光滑较难成膜的缺点。

3.刷毛添加的磁粉可形成微弱的磁场，可适当提高微生物的生长量，促进微生物的活性和代谢，提高微生物硝氮去除率。刷毛添加的碳粉和营养缓释物质，能够给微生物定向提供碳源和营养，刷毛上的营养物质和碳源被微生物利用后，表面可形成大量空隙，比表面积可达到普通毛刷的数十倍；且能增大对水流的摩擦阻力，减少微生物的流失，促进微生物的生长、代谢，让微生物较易、较好地附着，大大增加挂膜特性，增强过滤效果。

4.本发明过滤毛刷使用寿命长、耐腐蚀、耐老化，且加工工艺简单、操作简便。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步的说明:

图1为刷毛局部立体放大图；

图2为刷毛横截面放大图；

图3为过滤毛刷结构示意图。

图中标号所示为：

1-刷毛主体、2-刷毛横截面、3-凹弧、4-不锈钢丝。

具体实施方式：

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施案例对本发明做进一步的说明。

本发明提供一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷，参照图1-2，过滤毛刷的刷毛制成可以为直条形或曲条形，刷毛的横截面2为十字四角菱形。经过菱角化处理的刷毛对气泡具有更好的切割作用，可提高溶解氧的利用率，降低曝氧电耗。菱形的四条边为凹弧3，使刷毛主体4个侧面均为凹弧面，能有效抵抗水平方向(进出水流产生)及垂直方向(曝气产生)的水流冲刷，形成许多适合微生物“栖息”的港湾，使生物膜具有更强的抗水力冲击负荷能力，在成膜初期使菌种易于寄生、繁殖，克服了圆形刷毛由于表面光滑较难成膜的缺点。

刷毛的原料组分包括树脂、磁粉、碳粉、钙盐和硬脂酸镁，具体质量百分配比如下：

树脂89％-93％、磁粉1.5％-2.5％，碳粉2.5％-3.5％，钙盐2.5％-3.5％，硬脂酸镁0.5％-1.5％。

上述的树脂为pet或pp，磁粉为氧化铁，钙盐可以为氯化钙或硫酸钙。

刷毛添加的磁粉可形成微弱的磁场，可适当提高微生物的生长量，促进微生物的活性和代谢，提高微生物硝氮去除率。刷毛添加的碳粉和钙盐等营养缓释物质，能够给微生物定向提供碳源和营养。刷毛上的营养物质和碳源被微生物利用后，表面可形成大量空隙，比表面积可达到普通毛刷的数十倍；且能增大对水流的摩擦阻力，减少微生物的流失，促进微生物的生长、代谢，让微生物较易、较好地附着，大大增加挂膜特性，增强过滤效果。

实施案例1：

本发明最佳实施案例：一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷，其制备方法包括以下步骤：按照质量百分比称取以下原料：pet91kg、氧化铁2kg、碳粉3kg、氯化钙3kg、硬脂酸镁1kg。将pet原料干燥后，把氧化铁、碳粉、氯化钙和硬脂酸镁加入pet中混合均匀，再把混合均匀的物料送入挤出机筒内，设定挤出机温度为235℃，使其实际温度控制在230℃-240℃之间，熔融共混后从机头的空腔呈十字四角菱形的模具中挤出，经冷却、拉伸、定型得到横截面为十字四角菱形的刷毛。将刷毛和不锈钢丝通过机械定型、剪毛、定长剪断，制成不同长度的、刷毛呈放射状固定在不锈钢丝上的过滤毛刷，如图3所示。

实施案例2：

一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷，其制备方法包括以下步骤：按照质量百分比称取以下原料：pet93kg、氧化铁1.5kg、碳粉2.5kg、硫酸钙2.5kg、硬脂酸镁0.5kg。将pet原料干燥后，把氧化铁、碳粉、氯化钙和硬脂酸镁加入pet中混合均匀，再把混合均匀的物料送入挤出机筒内，设定挤出机温度为235℃，使其实际温度控制在230℃-240℃之间，熔融共混后从机头的空腔呈十字四角菱形的模具中挤出，经冷却、拉伸、定型得到横截面为十字四角菱形的刷毛。将刷毛和不锈钢丝通过机械定型、剪毛、定长剪断，制成不同长度的、刷毛呈放射状固定在不锈钢丝4上的过滤毛刷，结构如图3所示。

实施案例3：

一种新型结构的亲生物亲水的过滤毛刷，其制备方法包括以下步骤：按照质量百分比称取以下原料：pp89kg、氧化铁2.5kg、碳粉3.5kg、硫酸钙3.5kg、硬脂酸镁1.5kg。将pp原料干燥后，把氧化铁、碳粉、硫酸钙和硬脂酸镁加入pp中混合均匀，再把混合均匀的物料送入挤出机筒内，设定挤出机温度为210℃，使其实际温度控制在200℃-220℃之间，熔融共混后从机头的空腔呈十字四角菱形的模具中挤出，经冷却、拉伸、定型得到横截面为十字四角菱形的刷毛。将刷毛和不锈钢丝通过机械定型、剪毛、定长剪断，制成不同长度的、刷毛呈放射状固定在不锈钢丝上的过滤毛刷，如图3所示。

本实施案例1-3制成的过滤毛刷的各项指标如下表：

此外，本发明工艺可结合本领域的公知常识，得出不同树脂相对应的具体的挤出工艺参数，实现本发明专利，因此该工艺的具体参数不在此详细说明。

以上所述为本发明的较佳实施案例，但本发明不应该局限于该实施案例所公开的内容。所以，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围内。