专利名称：一种具有自旋功能的废气处理生物填料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于废气生物处理装置的填料，特别涉及一种用于废气生物滴滤装置的填料。
背景技术：
废气生物处理技术相比物理和化学吸附法被公认为处理成本低，二次污染小。近年来，该技术被广泛研究并得到一定规模的工程应用。生物滴滤法具有生物量大，运行条件易于控制等优点，是一种高效废气生物处理技术。生物膜填料是生物滴滤装置中微生物附着和物质传递的载体，其性能直接影响着废气净化的效果。填料自身较重对生物反应器结构强度要求较高，会增加废气处理装置造价。填料理化性质不稳定会造成运行期间需频繁更换并可能形成二次污染。填料比表面积及其表面粗糙程度直接关系到其附着的生物量。填料孔隙率大小直接影响填料层阻力降。当单位体积填料负载的微生物量过少，废气净化效率和污染物去除负荷就会偏低；当填料微生物过度积累造成堵塞时，生物反应器内阻力降增大，运行能耗增大，污染物去除率下降，甚至使整个装置处于瘫痪状态。因此，理想的生物填料除应满足堆积密度小、理化性质稳定、比表面积及空隙率大、易于微生物挂膜等一般要求外，还应具有合理的空间结构，便于老化、脱落的生物膜及时随喷淋水从填料间隙排出，避免因生物膜过度积累引起填料层堵塞。传统生物填料，主要有陶粒、火山岩、颗粒活性炭、煤渣以及拉西环、鲍尔环等常见化工填料，因存在比重过大、强度低或空隙率小等缺陷，已趋于淘汰或较少单独使用。中国专利200620107863. X,200820170724. O等生物填料对填料的空间结构有了较大改进。但填料自身是静态的，由于填料之间的接触和交叉现象，气、液产生偏流、沟流不可避免，严重时甚至部分填料不能充分湿润。造成填料各个部位获得的水分和营养基质不同，微生物在局部过度积累，在高污染物负荷或长期运行的条件下，容易发生短路或堵塞。因此，进一步开发高效的生物填料，具有较高的工程应有价值。
实用新型内容本实用新型要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提出一种具有自旋功能的废气处理生物填料。为解决技术问题，本实用新型的解决方案是提供一种具有自旋功能的废气处理生物填料，包括用于挂载微生物的叶片，所述叶片的外形呈半圆形；填料由球形支撑架和空心多面球体组成；其中，球形支撑架由两个半球面对接而成，各半球面均由若干交错的经线筋与纬线筋构成；两个半球面的对接处构成球形支撑架的赤道筋，各半球面顶点的纬线筋构成旋转轴套； 半球面的经线筋的一端与赤道筋连接，另一端则交汇于该半球面顶点的纬线筋；空心多面球体由旋转轴和若干个以直边固定于旋转轴上的叶片组成，叶片以旋转轴为中心呈发散状均匀分布，相邻叶片构成栅格单元；[0011]所述空心多面球体的旋转轴的两端装设于球形支撑架的两个半球面顶点的旋转轴套之中，且空心多面球体能够在球形支撑架内自由旋转。作为一种改进，所述半球面的经线筋呈均匀分布。作为一种改进，所述半球面上顶点的纬线筋与赤道筋之间至少设置一条纬线筋。作为一种改进，对接后的两个半球面上的经线筋呈相互交错布置。作为一种改进，所述叶片的表面设有波浪状或网状纹路或均布有凸点、毛刺或凹陷部位。作为一种改进，所述球形支撑架的内径为25 200mm,球形支撑架与空心多面球体组合后，二者之间的间隙为0. 5 10mm。作为一种改进，所述半球面上的纬线筋为1 3条，经线筋为4 10条。作为一种改进，所述叶片为5 12个，叶片厚度为0. 5 2mm。作为一种改进，所述的旋转轴的端部外径为0. 5 5mm，旋转轴套与旋转轴之间的间隙为0. 2 1. 5謹。作为一种改进，所述叶片的直边与旋转轴之间呈3 15°的倾角。本实用新型中的的填料可以是一个球形支撑架和一个空心多面球体组成的单体， 也可以是是若干个单体按照一定方式排列、固定后形成的整体。填料的制作材料采用PP、 PE、PVC等高分子合成材料或它们的混合物；叶片的表面经亲水性改性。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)叶片在气、液流的推动下使得空心多面球体可自由旋转，也使填料的各个部位湿度和营养条件基本一致，有利于微生物在填料表面均匀生长、分布，进而有利于提高单位体积填料的微生物负载量、废气净化效率与负荷。(2)空心多面球体的旋转和气、液的冲刷强化了对生物膜的剪切和摩擦，促使老化的生物膜及时脱落并随循环水从填料间隙带走，避免了填料层发生短路或堵塞。(3)具有足够大的比表面积和空隙率，确保了微生物生长所需的表面和空间；粗糙且亲水性的表面提高了与微生物的亲和性，适于微生物快速大量附着；中空及发散状叶片结构提供了很好的气液传质性能，有利于减小阻力及排出脱落的生物膜。
图1是自旋功能废气生物填料结构示意图；图2是自旋功能废气生物填料结构分解示意图；图3是自旋功能废气生物填料叶片俯视图；图4是图3的A-A剖视图；图5是旋转轴与叶片连接示意图。图6是图5中所示结构的右视图。图中的附图标记为1球形支撑架、2空心多面球体、3赤道筋、4纬线筋5对接后将构成赤道筋的纬线筋、6旋转轴套、7经线筋、8旋转轴、9叶片、10栅格单元。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。[0034]本实用新型中的具有自旋功能的废气处理生物填料，是由球形支撑架I和空心多面球体2组成，空心多面球体2可在球形支撑架I内自由旋转。球形支撑架I由两个相同的若干交错筋条构成半球面对接而成，对接处构成球面的赤道筋3。两个半球面的连接可采用粘接、焊接或穿接方式，对接后两个半球面上的经线筋相互交错布置。半球面上均匀分布若干经线筋7，经线筋7 —端与赤道筋3连接，另一端顶点汇交于球体顶点纬线筋。球体顶点纬线筋构成旋转轴套6。半球面上顶点纬线筋(旋转轴套6)与赤道筋5之间设置一条或多条纬线筋7，纬线筋7与纬线筋4和赤道筋3连接于一体。空心多面球体2由若干绕旋转轴8呈发散状均匀分布的半圆形的叶片9围合而成，相邻叶片构成栅格单元10。叶片9与旋转轴8连接于一体。旋转轴8的两个顶端置于球形支撑架I的旋转轴套6内，空心多面球体2可在球形支撑架I内自由旋转。本实施例中，所述的球形支撑架I和空心多面球体2组合后，球形支撑架内径 25mm,空心多面球体外径23mm, 二者之间具有Imm的间隙,旋转轴端部直径Imm,旋转轴套内经I. 5_，二者之间具有O. 25mm的间隙，空心多面球体可在球形支撑架内自由转动。本实施例中，半球面支撑架设置经线筋6条，推荐4 10条；半球面支撑架设置纬线I条，当然也可以多条；两个半球面支撑架经线筋交错布置，交错角度30°，当然也可以其它角度；叶片9与旋转轴8环成5°倾角均匀分布，推荐3° 15° ;旋转轴8直径中部为2mm,旋转轴端部直接Imm,长度27mm ;半圆形的叶片9的直径为23mm,厚度为I. 5mm薄片，数量为6片，推荐5 12片。本实施例中，叶片9表面经亲水性改性并设有波浪状纹路，当然也可以是网状纹路，还可以是均布有凸点、毛刺、凹陷等。本实施例中，填料的制作材料为PP材料，当然还可以采用PE、PVC等高分子合成材料或它们的混合物。以下是静态生物填料与本实用新型的填料试验比较。平行试验建立直径200mm、高800mm透明有机玻璃塔的生物滴滤床装置I组2套， 塔内分别安装规格均为Dg25的纹翼多面球和自转多面球2种填料，填料层高度500mm，2只塔并联运行，进气负荷和营养液喷淋等工艺条件相同。试验处理苯和甲苯混合废气，处理流量2 X I. 5m3/h，废气从塔底进入生物滴滤塔， 营养液从塔顶部喷淋，气液逆流运行，其中苯浓度324 438mg/m3,甲苯浓度242 374mg/ m3，连续运行6个月，结果表明，本实用新型所述的自转多面球和静态纹翼多面球相比，在达到挂膜稳定运行时，能附着较多的微生物量且填料表面生物膜厚度均匀，并取得较好的处理效果。试验运行后期(4个月后)，装有纹翼多面球填料的生物滴滤塔内发生轻微堵塞， 填料上部生物膜较厚，下部较薄，而自转多面球填料表面生物膜厚度均匀，填料层保持低阻力降，处理效果明显优于装纹翼多面球填料的生物滴滤塔。填料规格和具体试验数据见表I。表I、填料规格和试验数据表
权利要求1.一种具有自旋功能的废气处理生物填料，包括用于挂载微生物的叶片，其特征在于， 所述叶片的外形呈半圆形；填料由球形支撑架和空心多面球体组成；其中，球形支撑架由两个半球面对接而成，各半球面均由若干交错的经线筋与纬线筋构成； 两个半球面的对接处构成球形支撑架的赤道筋，各半球面顶点的纬线筋构成旋转轴套；半球面的经线筋的一端与赤道筋连接，另一端则交汇于该半球面顶点的纬线筋；空心多面球体由旋转轴和若干个以直边固定于旋转轴上的叶片组成，叶片以旋转轴为中心呈发散状均匀分布，相邻叶片构成栅格单元；所述空心多面球体的旋转轴的两端装设于球形支撑架的两个半球面顶点的旋转轴套之中，且空心多面球体能够在球形支撑架内自由旋转。
2.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述半球面的经线筋呈均匀分布。
3.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述半球面上顶点的纬线筋与赤道筋之间至少设置一条纬线筋。
4.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，对接后的两个半球面上的经线筋呈相互交错布置。
5.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述叶片的表面设有波浪状或网状纹路或均布有凸点、毛刺或凹陷部位。
6.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述球形支撑架的内径为25 200mm，球形支撑架与空心多面球体组合后，二者之间的间隙为0. 5 10_。
7.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述半球面上的纬线筋为1 3条，经线筋为4 10条。
8.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述叶片为5 12个，叶片厚度为0.5 2mm。
9.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述的旋转轴的端部外径为0.5 5mm， 旋转轴套与旋转轴之间的间隙为0. 2 1. 5mm。
10.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述叶片的直边与旋转轴之间呈3 15°的倾角。
专利摘要本实用新型涉及填料领域，旨在提供一种具有自旋功能的废气处理生物填料。该填料由球形支撑架和空心多面球体组成；球形支撑架由两个半球面对接而成，各半球面均由若干交错的经线筋与纬线筋构成；空心多面球体由旋转轴和若干个以直边固定于旋转轴上的半圆形叶片组成，其旋转轴的两端装设于球形支撑架的旋转轴套之中，且空心多面球体能够在球形支撑架内自由旋转。本实用新型有利于微生物在填料表面均匀生长、分布，进而有利于提高单位体积填料的微生物负载量、废气净化效率与负荷；能促使老化的生物膜及时脱落并随循环水从填料间隙带走，避免填料层发生短路或堵塞；具有足够大的比表面积和空隙率，确保了微生物生长所需的表面和空间。
文档编号B01D53/84GK202343094SQ20112043959
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者周珍雄, 孙永强, 於建明, 蒋轶锋, 陈建孟 申请人:浙江工业大学