一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体的制作方法

1.本实用新型属于污水及废气生物处理的技术领域，涉及一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，环境污染问题日益突出，环境保护成为关注的热点。生物处理因其经济高效性而占据污水及废气处理的主导地位。对于污水处理，高氨氮低碳污水、含有有毒难降解有机物的工业废水等会对微生物的生长产生抑制作用，使得生物处理后污水难以达标排放。对于废气处理，微生物的高效附着生长是废气生物处理成败的关键。因此，越来越多的研究者专注于污水及废气生物处理强化技术。生物填料用于强化污水及废气的生物处理效果已广泛应用于工程实践中。
3.传统的生物填料多采用软性载体、半软性载体、弹性载体、组合式载体等。这些传统载体多采用纤维或细丝结构以提高有效的比表面积。但在实际应用中，普遍存在因载体结团或变形使实际比表面积大幅减小的问题。
4.中国实用新型专利zl01238829.7公开了一种叠片弧形展开式悬浮生物载体、实用新型专利zl200520040593.0中公开了外罩式叠片弧形展开悬浮生物载体，两者皆是通过向污水生物处理反应池内投加填料并使其呈流化状态以强化污水好氧生化处理效果。但一方面其存在着悬浮载体易破碎、堵塞管道、损坏设备，难以在反应池内均匀分布而降低反应池的有效利用等问题。另一方面，该实用新型的叠片弧形展开式悬浮载体多用于规模较小的污水生物处理中且多用于污水的好氧生物处理，难以用以污水的厌氧或缺氧处理及废气的生物处理，限制了其规模化的工程应用。另外，该实用新型的叠片弧形展开式悬浮载体形成的气水流道呈四周发散型，微生物仅能附着于部分流道内，载体利用效率不高，其亦难以用于废气的生物处理。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，能够克服现有强化污水及臭气生物处理效果填料的不足，可广泛应用于强化污水及臭气的生物处理效果，尤其适用于强化污水的厌氧或缺氧生物处理效果。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，包括多层叠片，所述叠片呈半圆形，相邻每层叠片之间保持间隔且错开焊缝连接，所述叠片表面形成的焊缝平行且所述焊缝与叠片的直径边形成夹角；多层所述叠片可展开或折叠；所述叠片表面还设有多个孔洞；展开状态下，顶层叠片与底层叠片可连接以使所述叠片展开式生物载体一体形成球形载体，且在所述球形载体上形成贯穿载体内部的蜂窝状同向通道，所述蜂窝状同向通道在载体上由表及里呈截面逐渐变小。
7.优选地，每层所述叠片的形状和面积相同。
8.优选地，所述叠片的层数为10～50层。
9.更优选地，当多层叠片用于污水生物处理时，所述叠片的层数为26～50层；当多层叠片用于废气生物处理时，所述叠片的层数为10～17层。
10.优选地，同一所述叠片表面上相邻焊缝的间距为4～21mm。
11.更优选地，当叠片用于污水生物处理时，同一所述叠片表面上相邻焊缝的间距为11～21mm；当叠片用于废气生物处理时，同一所述叠片表面上相邻焊缝的间距为4～7mm。
12.优选地，所述焊缝与叠片的直径边之间的夹角为10～30
°
。
13.优选地，所述孔洞的形状选自圆形或多边形中的一种。
14.优选地，所述孔洞的孔径为2～5mm。
15.优选地，所述孔洞设于焊缝之间的区域。
16.更优选地，同一所述焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距为10～40mm。
17.进一步优选地，当载体用于污水生物处理时，同一所述焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距为20～40mm；当载体用于废气生物处理时，同一所述焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距为10～30mm。
18.更优选地，不同所述焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距为4～21mm。
19.进一步优选地，当载体用于污水生物处理时，不同所述焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距为11～21mm；当载体用于废气生物处理时，不同所述焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距为4～7mm。
20.优选地，不同层所述叠片上相邻孔洞间距为2～16mm。
21.更优选地，当载体用于污水生物处理时，不同层所述叠片上相邻孔洞间距为5～16mm；当载体用于废气生物处理时，不同层所述叠片上相邻孔洞间距为2～5mm。
22.优选地，所述叠片的直径边设有凹槽。
23.优选地，所述蜂窝状同向通道的横截面为圆形或多边形。
24.优选地，所述蜂窝状同向通道与形成蜂窝状同向通道的叠片的直径边的延伸方向呈10～30
°
的夹角。
25.优选地，所述球形载体的直径为30～150mm。
26.更优选地，当所述球形载体用于污水生物处理时，所述球形载体的直径为80～150mm；当所述球形载体用于废气生物处理时，所述球形载体的直径为30～50mm。
27.如上所述，本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，具有以下有益效果：
28.(1)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，既可以用于强化污水生物处理，也可以用于强化废气的生物处理，其比表面积大且载体的所有表面皆能充分发挥微生物的附着作用，微生物附着量大且微生物相丰富。
29.(2)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，展开后载体表面形成多个倾斜的蜂窝状同向通道，在附着微生物的同时切割水流，促进污水与微生物的接触及微生物膜的更新生长，提高污水污染物去除效果。
30.(3)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，展开后载体的倾斜的蜂窝状同向通道从外至里呈收缩态，从里至外又呈放大态，废水或废气流经载体的蜂窝状同向通道时受切割形成束状流，使反应器内的流态利于废水或废气的混
合。另外，由于微生物生长于蜂窝状同向通道内侧、外侧的叠片平面上，完全避免了板结现象。
31.(4)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，展开后生物载体具有蜂窝状同向倾斜通道，通过合理布置蜂窝状同向倾斜通道朝向与废水或废气流向的相对关系，可以使生物载体的整个表面都充分发挥作用，避免了现有同类生物载体因四周发散性通道而使载体表面利用率不高、强化生物处理效果不良问题。
32.(5)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，用于废气生物处理时水、气在同向通道内充分切割、接触，提高水、气与微生物之间的传质速率，有利于微生物膜的生长、加速臭气中污染物的转移及去除。
33.(6)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，通过同向蜂窝状通道及其上的流道实现高效的混合、传质，避免短流。
34.(7)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，孔洞间流道的存在减少了传质阻力，节省了动力消耗且减轻了载体分布装置受力、安全性更高。
35.(8)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，展开前为折叠式，运输方便。
36.(9)本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，其大小及展开后蜂窝状同向通道大小可灵活选择，适用性强。
附图说明
37.图1显示为本实用新型的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体的多层叠片的结构图。
38.图2显示为本实用新型的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体的棱台形同向蜂窝状通道的结构图。
39.图3显示为本实用新型的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体的圆台形同向蜂窝状通道的结构图。
40.附图标记
[0041]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
叠片
[0042]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
焊缝
[0043]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹槽
[0044]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
孔洞
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直径边
[0046]
d1
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同一焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距
[0047]
d2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
不同焊缝之间的区域上相邻孔洞的间距
[0048]
d3
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不同层叠片上相邻孔洞间距
[0049]
α
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焊缝与叠片的直径边之间的夹角
具体实施方式
[0050]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0051]
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0052]
本实用新型提供一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，如图1-3所示，包括多层叠片1，所述叠片1呈半圆形，相邻每层叠片1之间保持间隔且错开焊缝连接，所述叠片1表面形成的焊缝2平行且所述焊缝2与叠片1的直径边5形成夹角α；多层所述叠片1可展开或折叠；所述叠片1表面还设有多个孔洞4；展开状态下，顶层叠片与底层叠片可连接以使所述叠片展开式生物载体一体形成球形载体，且在所述球形载体上形成贯穿载体内部的蜂窝状同向通道，所述蜂窝状同向通道在载体上由表及里呈截面逐渐变小。
[0053]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图1所示，每层所述叠片1的形状和面积相同。
[0054]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述叠片1的材质为聚乙烯或聚丙烯。
[0055]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述叠片1的层数为10～50层。所述叠片1层数根据所需的生物载体大小和展开后载体表面的同向通道大小确定。
[0056]
在一个优选的实施例中，当多层叠片1用于污水生物处理时，所述叠片1的层数为26～50层；当多层叠片1用于废气生物处理时，所述叠片1的层数为10～17层。
[0057]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述相邻每层叠片1之间保持间隔且错开焊缝连接是指，相邻每层叠片1的叠放不重叠且保持一定距离的位移错开，并且相邻每层叠片1除了经焊缝连接的线性区域外彼此之间保持间隔不贴合，便于在展开时形成蜂窝状同向通道。
[0058]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图1所示，同一所述叠片1表面上相邻焊缝2的间距为4～21mm。
[0059]
同一所述叠片1表面上相邻焊缝2的间距根据所需的载体表面通道大小确定。
[0060]
在一个优选的实施例中，当叠片1用于污水生物处理时，同一所述叠片1表面上相邻焊缝2的间距为11～21mm；当叠片1用于废气生物处理时，同一所述叠片1表面上相邻焊缝2的间距为4～7mm。
[0061]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图1所示，所述焊缝2与叠片1的直径边5之间的夹角α为10～30
°
。用于使载体易形成倾斜的蜂窝状同向通道，充分利用载体表面积。
[0062]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述孔洞4的形状选自圆形或多边形中的一种。
[0063]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述孔洞4的孔径为2～5mm。
[0064]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图1-3所示，所述孔洞4设于焊缝2之间的区域。
[0065]
在一个优选的实施例中，如图1所示，同一所述焊缝2之间的区域上相邻孔洞4的间距d1为10～40mm。所述孔洞4的间距为斜向间距。
[0066]
在进一步优选的实施例中，当载体用于污水生物处理时，同一所述焊缝2之间的区域上相邻孔洞4的间距d1为20～40mm；当载体用于废气生物处理时，同一所述焊缝2之间的区域上相邻孔洞4的间距d1为10～30mm。
[0067]
在一个优选的实施例中，如图1所示，不同所述焊缝2之间的区域上相邻孔洞4的间距d2为4～21mm。
[0068]
在进一步优选的实施例中，当载体用于污水生物处理时，不同所述焊缝2之间的区域上相邻孔洞4的间距d2为11～21mm；当载体用于废气生物处理时，不同所述焊缝2之间的区域上相邻孔洞4的间距d2为4～7mm。
[0069]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图2、3所示，不同层所述叠片1上相邻孔洞4间距d3为2～16mm。不同层所述叠片1展开时，会在不同层叠片1的相邻孔洞4上形成流道，所述流道的间距根据所需的载体表面通道大小确定。
[0070]
在一个优选的实施例中，当载体用于污水生物处理时，不同层所述叠片1上相邻孔洞4间距d3为5～16mm；当载体用于废气生物处理时，不同层所述叠片1上相邻孔洞4间距d3为2～5mm。
[0071]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述顶层叠片1与底层叠片1通过扎带连接。所述顶层叠片1与底层叠片1分别在现场使用时弧形展开。
[0072]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图1所示，所述叠片1的直径边5设有凹槽3。所述凹槽3相对于两侧直径边5向内凹进。
[0073]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图2、3所示，所述蜂窝状同向通道的横截面为圆形或多边形。以使所述蜂窝状同向通道在载体上由表及里形成圆台形或棱台形，使得水气流速不断变化，促进气液混合。
[0074]
具体来说，所述蜂窝状同向通道在载体用于污水生物处理如污水厌氧或缺氧生物处理时，蜂窝状同向通道朝向与污水流动方向相反，即蜂窝状同向通道在载体上由表及里呈截面逐渐变小的圆台形或棱台形，形成由表及里呈收缩态、由里及表呈放大态，废水流经蜂窝状同向通道及流道时，使得生物载体整个表面的蜂窝状同向通道内都易附着微生物并切割废水、传质，实现废水与微生物的充分接触并减轻水流阻力、节省能源，废水流速变化可促进其内生物膜的更新，同时废水流向变化易于废水的充分混合。
[0075]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，如图2、3所示，所述蜂窝状同向通道与形成蜂窝状同向通道的叠片1的直径边5的延伸方向呈10～30
°
的夹角。在附着微生物的同时切割水流，促进污水与微生物的接触及微生物膜的更新生长，提高污水污染物去除效果。
[0076]
所述蜂窝状同向通道在载体用于废气生物处理时，主要用作生物滴滤池的生物载体，用于强化废气生物滴滤处理效果，处理废气中易溶于水的vocs和vfas成分，使水、气在
同向通道及流道内充分切割、接触，同时气、水流向不断变化，提高水、气与微生物之间的传质速率，有利于微生物膜的生长、加速臭气中污染物的转移及去除。
[0077]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述球形载体的直径为30～150mm。
[0078]
在一个优选的实施例中，当所述球形载体用于污水生物处理时，所述球形载体的直径为80～150mm；当所述球形载体用于废气生物处理时，所述球形载体的直径为30～50mm。
[0079]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述球形载体用于污水生物处理时，配套适用于上海中耀环保实业有限公司发明的专利号为zl201720051634.9的一种用于污水处理的叠片展开式悬挂填料分布装置。用于强化污水的厌氧或缺氧生物处理。
[0080]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述球形载体用于污水生物处理时，处理负荷为360～720(m3/(m3·
h))。
[0081]
在上述用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体中，所述球形载体用于废气生物处理时，空床停留时间为5～20秒。
[0082]
下面结合图1-3，说明本实用新型中一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体的使用过程。
[0083]
使用者获得如图1-3所示的用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，现场使用时弧形拉开叠片1，并使用扎带将最外层的两片叠片1连接在一体，成为球形生物载体。用于污水生物处理的叠片展开式生物载体配套使用上海中耀环保实业有限公司发明的专利号为zl201720051634.9的一种用于污水处理的叠片展开式悬挂填料分布装置，使该叠片展开式生物载体均匀分布于污水生化池内且载体表面蜂窝状同向通道朝向与污水流动方向相反，生化池内的部分微生物附着生长于生物载体的倾斜同向通道内，废水流经生物载体时充分与微生物接触，强化废水生物处理效果。用于废气生物处理的叠片展开式生物载体置于生物滴滤池内，生物营养液、废气与微生物在生物载体内充分混合、接触、反应，用于强化生物滴滤池对废气的生物处理效果。
[0084]
综上所述，本实用新型提供的一种用于污水及废气生物处理的叠片展开式生物载体，比表面积大且微生物易于附着于生物载体的所有蜂窝状通道，载体利用率高，蜂窝状通道切割废水或废气，实现废水或废气与微生物的充分接触、反应，强化污水生物处理或废气生物处理效果，可广泛应用于强化污水的厌氧、缺氧生物处理效果及废气生物滴滤处理效果。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0085]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。