专利名称：Ufo球蝶形磁性生物填料的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种新型的UFO球蝶形磁性生物填料，适用于各种有机污染废水生化处理工艺单元，具有各种优越性能和广泛的适用范围。
现在国内外常用的有A、B两种类型。A类为各种盘片组成的球型，典型的有辅片球形填料，其形状如附图4所示，其材料是用聚乙烯混有少量的聚丙烯注塑而成。它由一根中心轴与若干半园形辅片组成。其大小一般为40～60mm。其使用方法是在生化池中装填20％～25％的容积。该填料具有结构简单、成本低，比表面积大，易于挂膜，特别适用于厌氧生化池。其缺点是挂膜不牢靠，不适用好氧曝气生化池，因为球体在池内水中经气泡鼓动、互相拼碰，各球辅片互相啮合括摩，生物膜特别易于掉落。虽然经塑料改性使表面带正电荷(因为细菌带负电荷)，此问题仍不能克服。
B类为网笼形生物填料，典型的有NP型生物填料，其形状如附图5所示。其材料是用聚乙烯混有少量的聚丙烯和其他充填粉料压注成形。比重接近于1。外形由两个网格状半球扣合成一个网格球形。扣合面中心有一个网格状园柱穿过球体，与网格球形成一个整体。网格球内盘绕网格园柱有若干圈纤维丝。塑料网格球笼及其内纤维丝均经过改性带有正电荷。塑料件在注塑前在原料中还微量地参有促进菌体代谢生长的某种酶。
该NP型生物填料，外笼表面积小，但其内纤维丝的比表面积特大。
该填料易于菌体生长挂膜，网格球内有较多的菌膜处于兼氧和厌氧状态，便于有机物被不同生物相菌体降解；有利于有机氮的硝化和反硝化；有利于有机磷的降解和去除。
其缺点有如下几点，一是球内的生物膜不易更新脱落；二是球内的好氧菌膜占比例较少。好氧菌膜、兼氧菌膜、厌氧菌膜交织在一起，容易堵塞填料，使球内外、菌膜间传质性能不佳。这两点造成了该填料只适用于好氧生化池，不太适用于厌氧生化池；在用于好氧接触氧化生化池中，其充填比只有8～14％，使得生化池容积特大，总体工程太大；也使得曝气充氧强度较高，以大量的曝气使球体在水中作较大的不规则运动来克服上述缺点。这样能耗运行费用较高。
该填料的另一个缺点是其扣合面的法线方向能承受较大的破坏性压力，而扣合面的水平方向不能承受轻微的压力，因此扣合面须用树脂胶胶合。这样在曝气生化池中运行，当水池进行检修等非正常状态时，球体不至于被自重压坏；这样也可以用于生物滤塔中和滴滤型生物滤池中，有足够的强度使底层填料承受上层填料的压力而不至破坏。这种胶比较昂贵，手工操作量大，由于污水处理须大量的球，这使得球填料的成本昂贵得难于开发。
该填料中混入促进菌落代谢生长和挂膜的某种酶和使填料表面带电荷的物质成本也昂贵，且绝大部分包裹在塑料体中心内，表面曝露极少，这也是造成成本昂贵的一个主要原因。
上述两种球型填料各有优缺点。无论何种生化处理工艺单元，无论采用上述哪种填料或其他的填料，其培菌周期较长，一般长达30天至75天，移植菌种，投加营养物较麻烦，菌种的驯化较难，菌种难于优化组合。
为了综合上述两种生物填料的优点，克服其缺点；为了使生化处理工程易于调试培菌和驯化，优化菌种组合及缩短调试培菌时间，节约工程投资，本发明设计了一种新型的UFO球蝶形磁性生物填料。如附
图1、图2、图3。
该UFO球蝶形磁性生物填料其特征是外型象一个飞蝶状网笼体。
该球蝶形网笼体内放置有表面积极大的塑料薄片和齿片球，塑料材料是通过改性使整个网格球蝶体内外均带有微弱的磁场；另一个主要特征是网格球蝶体内放置有缓释海棉体药条和缓释菌群种海棉条，这两个海棉体均被防湿纸严密包封，且所用材料为塑料经磁粉和活性炭粉改性。
该UFO填料特征是它由两个网格状半球蝶(301)插扣合为一个整球蝶形网格笼(300)，网格半球蝶(301)的外周内边有8个插(302)和扣(303)相间交错等距排列。
网格球蝶内在球与蝶的相贯线上有4个立柱插扣(305)，直径约4～6mm；其高h3＝h1-2～3mm。相间交错等距排列。
按黄金分割律，蝶环(310)的高h1与球蝶(300)高h2之比为0.618±0.075；球蝶(300)相贯线直径D2与球蝶外园直径D1之比为0.618±0.075。网格球蝶(300)h2高一般取60～100mm，球蝶外园直径D2一般取100～160mm。
网格球蝶(300)的纬(311)一般取10圈或12圈，经(312)一般取间隔15度，共24条。
经和纬的厚约2mm，宽约3mm。
网格半球蝶(301)的材料用聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05比例混合，再分别参与6％～12％的氧化铁(或)和高铁酸钡等磁粉和活性炭粉，注塑成形后的总比重为0.98～0.996。
在网格环蝶(310)内环绕4根立柱(305)放置有两个海棉条(306)和(307)。海棉条(306)中含有培菌调试时所用的菌群种，海棉条(307)中含有培菌驯化时所须和各种营养物质和辅酶及促进菌群种适应环境而产生遗传变异的激素类物质。海棉条(307)、(308)宽约10mm～15mm，厚约10mm～15mm，长约360mm±10mm。这两个海棉条(306)、(307)均被防潮湿的纸严密包封。这和纸一般用双胶纸。将其浸泡于水中，纸能较快地渗透水份，在菌群的腐蚀作用下，纸破裂，菌种和药物通过扩散作用慢慢缓释入水体中。
网格环蝶(310)内松散地环绕4根立柱(305)在海棉条(306)，(307)的上下外围放置有总长约8～14M，宽约6～10mm，厚约0.2～0.3mm的塑料薄片(308)。薄片由塑料棒车削而成，塑料棒用聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05混合，再分别参入6％～12％的氧化铁或高铁酸钡等磁粉和活性炭粉，注塑成形后的比重为0.98～0.996。
该UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是在该填料的网格状球蝶中放置有一个齿片球(320)如附图3所示，在中空短管(321)外围辅射状地排列着半园弧齿片(322)，齿片数约8～16片，一般取12片，齿片厚约2～2.5mm。中心短管高约50～90mm，一般取70mm±2mm。短管中心孔直径约8～10mm，外周直径约12～16mm。齿片园弧半径约50～90mm，一般取70±2mm。
该齿片球(320)由聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05的比例混合，再分别按6％～12％的比例参入氧化铁和高铁酸钡等磁粉和活性炭粉而注塑成形，成形后的比重为0.98～0.996。
当UFO球蝶形磁性生物填料组装完成后，让其穿过磁场强度为1000～3000高斯的磁场，使UFO填料离开磁场后其内外永久性地带有微弱磁场，磁场方向任意。
三、其工作原理如下当该UFO球蝶形磁性生物填料放置于生化工艺单元中后，投入有机污染废水进行厌氧或好氧运行时，球蝶内海棉体相应的菌群种辅酶等物质缓释出来，几天(好氧)或几十天(厌氧)就在球内外不同区域挂满不同组相的生物膜。当生物膜适应污水环境，即完全驯化后，UFO球蝶形磁性生物填料内的两个海棉条变成了菌群种保存区域。当生化单元中途停止运行数月后再启动，也不须再移植菌种。这样采用该生物填料的生化工程从开始调试驯化培菌到中途随时启动均免去了移植菌种的烦琐。
由于该填料形体各向受力强度都很高，各方向都能承受较高的压力而不变形破坏，因此能广泛地应用于各种生化单元中，比如，生物滤塔、滴滤滤池、接触氧化池、曝气生物滤池、厌氧池，压溶生化罐等中作为生物载体。
由于各向受力强度高，使得其在接触氧化池中的充填比，由8～14％可以提高到30～40％，这样就使得土建工程投资下降40％以上。
在正常运行时，两个海棉体缓释出菌群种和药物后就成为专性厌氧区域，使生物填料具有对污水的有机氮具有专性反硝化区域和功能，而填料内好氧区和兼氧区正常运行不受厌氧区菌种的干挠和影响。使整个球蝶不仅对各种有机物有极强的降解能力，而且具有极强的脱氮除磷功能。由于整个球蝶内外均带有永久性微弱磁场，及各处表面植有活性炭粉，各种菌群在此磁场下都会得到良好的代谢刺激作用。新生的菌膜极易挂于填料各表面上，而衰老的菌尸体也极易脱落，使整个生化工程性能稳定可靠，显示出生物磁效能和生物活性炭功能。
由于塑料片松散布置在网格环蝶区内，这使得该区无须大量的充氧曝气就能避免其厌氧结团失效，因此作为好氧生化池中的填料时，其充氧耗能极为经济。
四、该添料的设计例如下球蝶高为80mm，环蝶高30mm。球蝶相贯线直经D280mm，环蝶外圆周直径D1130mm。
塑料薄片宽8mm，厚0.2mm。
网格球蝶经纬条厚2mm，宽3mm。
网格环蝶内塑料薄片长14M。
齿片球直径72mm。
海绵条两条，宽10mm，高10mm，长360mm。
所用所有塑料材质用聚乙烯和ABS按1∶0.03～0.05的比例混合，再参入6.5％的氧化铁和参人7％的活性炭粉。注塑成形或成形后再车削成形，总比重为0.987。
外加磁场强度为1800高斯。
该填料完成装配后带有永久性磁场，球蝶内平均强度约为60高斯±5高斯。
当其应用于压溶电解，压溶生化多功能气浮成套装置中的压溶生化罐中时，对于处理1万M3/d城市综合污水的规格，其压溶生化罐有4台，每台直径为6000mm，高4800mm。总停留时间50min，总容积350M3，每个罐内填充该UFO球蝶形磁性生物填料20M3，填充比23％。每个罐内共用该UFO球蝶形磁性生物填料约22000个。
在压溶电解压溶生化多功能气浮成套装置投入运行时，无须对整个装置投加菌种和营养物质，城市综合污水不停的满负荷流过该成套装置，约七天内，压溶生化罐该生物填料就挂膜驯化成功。
当入罐水质为CODcr＝600mg/L，BOD5＝250mg/L时，出罐水质即为CODcr小于等于180mg/L，BOD5小于等于60mg/L。水体再进入气浮池再被物化处理后，成套装置出水水质为CODcr小于等于60mg/L，BOD5小于等于20mg/L，SS小于等于20mg/L。达到国家排水一级标准(GB8978-96)。
综上所述，该UFO球蝶形磁性生物填料具有明显的科学先进性和实用性及新颖性。
该UFO球蝶形磁性生物填料与其他各种填料的实质区别在于1.该UFO球蝶形磁性生物填料由磁粉对塑料材质改性，其整个填料内外表面各处均带有刺激促进菌体良性生长代谢的微弱磁场。
2.该UFO球蝶形磁性生物填料内放置有缓释菌群种和辅酶和营养物的海棉条。
3.该UFO球蝶形磁性生物填料外形象飞蝶，具有各向受力强度均较高。
4.成本更低、效果更好，使生化工程投资下降，运行费下降。
5.该UFO球蝶形磁性生物填料还由活性炭粉对其改性，使整个填料还具有奇特的生物活性炭功能。
该填料具有结构简单、功能多、效果佳，投资极省和运行经济、操作管理简便等综合性优点。可广泛地应用于各种生化处理工艺单元之中。
权利要求
1.一种外形象飞蝶的新型生物填料，即UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是该填料由半球蝶形网笼，齿片球，塑料薄片、A海棉条、B海棉条等所组成。
2.根据权利要求1所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是球蝶形网笼展开平面是网格状，其园周边上有6～8个连接插扣。连接插扣的插和扣相间交错，两个半球蝶形网笼插扣合成一个整球蝶形网笼。
3.根据权利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是球的高为60～100mm。一般取80mm±5mm，环蝶的外径为96mm～150mm，一般取130±5mm；环蝶的高为25～40mm，一般取30±3mm。
4.根据权利要求1、2、3所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是环蝶的高与球直径之比为0.375～0.385；球直径与环蝶外径之比为0.61～0.62。
5.根据权利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是在该填料的网格状球蝶中放置有一个齿片球形生物磁性填料。
6.根据权利要求1、2、5所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是其中的齿片球形生物填料的形状是在中空短管外围辅射状地排列着半园弧齿片，齿片数约8～16片，一般取12片，齿片厚约2～2.5mm。中心短管高约50～90mm，一般取70±2mm。短管中心孔直径约8～10mm，外周直径约12～16mm。齿片园弧半径约50～90mm，一般取70±2mm。
7.根据权利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料是环蝶区内放置塑料薄片，塑料薄片宽约4～8mm，厚约0.2～0.3mm，总长约8～16m，松散地环绕若干圈。
8.根据权利要求1、2所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是环蝶区内放置有两条海棉条，尺寸约(10mm～15mm)×(10mm～15mm)×360mm。一个海棉体中含有各种辅酶和维生素、另一个海棉体内含有好氧或者厌氧菌群种。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是两个海棉体的表面分别包着一个严密的封袋，封袋用防湿的纸片做成。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是球蝶形网笼和齿片球所用材料由聚乙烯和ABS按重量1∶0.03～0.05的比例混合，再分别按6～12％的重量比混入一氧化铁或高铁酸钡等磁粉和活性炭粉。注塑成形后的比重为0.98～0.99。塑料薄片是用塑料棒车削而成；塑料棒是由聚乙烯和ABS按重量比1∶0.03～0.05的比例混合，再分别混入重量比为6～12％的一氧化铁磁粉和活性炭粉。注塑成形后的比重为0.98～0.99。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所述的UFO球蝶形磁性生物填料，其特征是在整个球蝶形填料装配完成后，让其穿过磁场使其永久地带有微弱磁场。
全文摘要
本发明公开了一种新型磁性生物填料,适应于各种有机污水生化处理工艺单元中,作为生物菌体的载体。其主要特征是其外形象飞蝶形,其中心球内放置有其他生物填料,两个海绵体,一个海绵体内含有各种生物菌体所需的辅酶和水溶性维生素等物质,另一个海绵体内含有菌群种。所用塑料经过磁改性和活性炭粉改性。该生物填料具有极好的传质性能,和多种生化功能,单位荷负率高,调试简单等综合性优点,适于各种生化处理工艺装置。
文档编号C02F3/10GK1263054SQ99115258
公开日2000年8月16日 申请日期1999年2月11日 优先权日1999年2月11日
发明者邬建平 申请人:长沙也去欧环保设备成套工程有限公司