一种负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料的制作方法

本实用新型属于生物滴滤设备技术领域，具体涉及一种负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料。

背景技术：

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)，是工业废气的主要成分，是已被我国列入优先控制的四类气态污染物之一。目前，我国大气污染总体呈现复合型的特点，对于该现状的产生，VOCs具有不可忽视的作用。此外，部分VOCs还具有“三致”效应，危害人类身体健康。因此，研发经济、高效的VOCs治理技术，具有重要的环境、经济和社会效益。

生物净化是一种绿色治理技术，主要包括生物滴滤、生物过滤和生物洗涤技术等，利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源，经代谢后转化为无机物(CO₂、水等)及细胞组成物质，具有处理费用低、无二次污染等特点。其中，生物滴滤法除具有生物净化的普遍优点之外，还具有占地面积小、压力降较低、pH易于调节、气/液/固接触比表面积大等优点，因此得到广泛应用。

填料作为微生物的载体，是生物滴滤装置的核心组件，它既是微生物生长的支撑载体，又是气液两相的传质介质，因此，其性能直接影响污染物的去除效果。理想的填料一般应具有以下特性：高比表面积；高保湿能力；表面易于微生物生长；高机械强度；较低的堆积密度，高空隙率；高缓冲能力；营养物质丰富；易于获得，成本低，使用寿命长。目前，生物滴滤器所填充的填料可分为天然过滤填料和人工合成的滴滤填料，但这些填料本身都不能为微生物的生长繁殖提供营养，外界营养物质的供给成为了微生物生长繁殖的限制条件之一。因此，在喷淋液中必须加入大量按照一定配比配置的营养液，为微生物的代谢活动提供所需的水分和养分。按照目前的这种方式，除了配置营养液成本较高和过程较繁琐的缺点外，一旦营养液供应不及时，会造成微生物的大量死亡，降低生物滴滤器的净化性能，甚至堵塞生物滴滤器。

蚓粪是一种细碎类物质，黑色、均一，透气性、排水性、营养物质吸收和保持能力良好，高持水量，在水中不易松散。其呈多孔状的内部结构，有利于有益微生物、厌氧细菌生存。蚓粪的特点可概括为以下三个方面：(1)蚓粪中含有大量可被微生物直接利用的有机质，含有丰富的氮、磷、钾等。(2)蚓粪中过氧化氢酶、蛋白酶、脱氢酶、淀粉酶、纤维素酶、转化酵素、脲酶和磷酸酶等具有更高的活性，能够促进微生物的生长。(3)蚓粪中含有大量的细菌、放线菌和真菌等，具有较强的生物降解能力。

目前，尚未见到蚓粪与多孔空心球相结合作为生物滴滤器填料的报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料，以大幅度减少喷淋液中营养液的用量，同时提高生物滴滤器的净化性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料，包括一个大多孔空心球、一个小多孔空心球和蚓粪球；其中，小多孔空心球置于大多孔空心球内部，与大多孔空心球之间由两个旋转轴连接，蚓粪球置于两个空心球球壳之间，装填至充满状态，且蚓粪球的外径大于大多孔空心球的空隙。

所述大多孔空心球由两个相同半球面对接而成，各半球面均由一条以上的交错的经线筋和纬线筋构成；两个半球面的对接处构成空心球的赤道筋；半球面的顶点为旋转轴套；半球面经线筋的一端与赤道筋连接，另一端则交汇于该半球面的旋转轴套。

所述小多孔空心球由两个带旋转轴的半球面对接而成，两旋转轴位于顶点处沿空心球中心轴方向，各半球面均由一条以上的交错的经线筋和纬线筋构成，两个半球面的对接处构成空心球的赤道筋，经线筋的一端与赤道筋连接，另一端则交汇于该半球面的顶点；小多孔空心球的旋转轴的两端装设于大多孔空心球的旋转轴套之中。

作为一种改进，所述的旋转轴的主体外径为3～5mm,旋转轴的端部外径为主体外径的1/2，旋转轴套内径为旋转轴主体外径的3/4。

所述蚓粪球是用蚓粪加工成大小均一的球体。

作为一种改进，所述两个多孔空心球半球面的纬线筋和经线筋呈均匀分布。

作为一种改进，大多孔空心球纬线筋和经线筋的宽度均为2mm，小多孔空心球纬线筋和经线筋的宽度均为1mm。

作为一种改进，所述大多孔空心球的内径为80～100mm，所述小多孔空心球的内径为50～60mm，所述蚓粪球的外径为10～15mm。

作为一种改进，所述两个多孔空心球半球面上的纬线筋为5～7条，经线筋为16～20条。

所述的多孔空心球的制作材料选择以下材料的一种或几种的混合：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、改性聚乙烯(改性PE)、聚氯乙烯(PVC)；多孔空心球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)蚓粪中含有大量可被微生物直接利用的有机质，含有丰富的氮、磷、钾等，因此，可以大幅度减少营养液的用量，降低成本，方便易行。

(2)蚓粪中过氧化氢酶、蛋白酶、脱氢酶、淀粉酶、纤维素酶、转化酵素、脲酶和磷酸酶等具有更高的活性，能够促进微生物的生长，有利于缩短挂膜启动时间，并且提高单位体积填料的微生物负载量、废气净化效率与负荷。

(3)蚓粪中含有大量的细菌、放线菌和真菌等，具有较强的生物降解能力，对污染物的降解起到辅助作用。

(4)蚓粪无毒无臭，绿色环保。

(5)蚓粪来源广，可以对牛粪、猪粪等进行废物再利用，成本低，易操作。

(6)大多孔空心球与小多孔空心球的表面均可承载生物膜，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。

(7)蚓粪球在两个多孔空心球球壳之间均匀分布，使填料的各个部位湿度和营养条件基本一致，且蚓粪球与小多孔空心球外表面直接接触，有利于微生物在填料表面均匀生长、分布。

(8)小多孔空心球内不装填蚓粪球，既节约了制作成本，又有利于球壳间蚓粪球中有机质、活性组分等成分的高效利用。

附图说明

图1为负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料结构示意图。

图2为负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料的解体图。

图1中：1.大多孔空心球，2.小多孔空心球，3.蚓粪球。

图2中：4.赤道筋，5.纬线筋，6.经线筋，7.旋转轴套，8.旋转轴。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例1

本实用新型提供的一种负载蚓粪的多孔空心球生物滴滤器填料，如图1所示，是由大多孔空心球1、小多孔空心球2和置于两个空心球球壳之间的一个以上的蚓粪球3组成。大多孔空心球1和小多孔空心球2分别由两个相同的半球面对接而成，结构如图2所示，各半球面均由一条以上交错的经线筋6和纬线筋5构成。半球面的对接处构成空心球的赤道筋4。各半球面上均匀分布一条以上的经线筋6，每条经线筋6的一端与赤道筋4连接，另一端则交汇于大空心球的旋转轴套7或小空心球的顶点。旋转轴套7或顶点与赤道筋4之间的纬线筋5均匀分布，每一条经线筋6与该半球面上所有纬线筋5连接成一体。小多孔空心球2的旋转轴8的两端装设于大多孔空心球1的两个半球面顶点的旋转轴套7之中，起固定小多孔空心球2的作用。半球面的连接及旋转轴8与小多孔空心球2的连接可采用粘接、焊接或穿接方式。蚓粪被加工成大小均一的蚓粪球3，并置于两个空心球球壳之间，装填至充满状态，且蚓粪球3不能从大多孔空心球1的空隙中漏出。

本实施例中，所述的大多孔空心球内径为80mm，推荐80～100mm；小多孔空心球内径为60mm，推荐50～60mm；各半球面均设置纬线筋5条，推荐5～7条；各半球面均设置经线筋18条，推荐16～20条。为了让蚓粪球不从大多孔空心球的空隙中漏出，设置蚓粪球的外径为12mm，推荐10～15mm。

本实施例中，大多孔空心球和小多孔空心球的表面经亲水性改性。

本实施例中，大多孔空心球和小多孔空心球的制作材料为聚丙烯(PP)，也可以使用聚乙烯(PE)、改性聚乙烯(改性PE)或聚氯乙烯(PVC)等高分子合成材料或它们的混合物。

本实用新型提供的填料，充分利用蚓粪中有机质、活性组分和微生物含量丰富的特点，大幅度的减少营养液的用量，节约成本，且无毒无害，绿色环保。除此之外，小多孔空心球内置于大多孔空心球的结构，增加了承载生物膜的表面积，且装填于球壳间的蚓粪球与生物膜紧密接触，能够实现生物膜中微生物对蚓粪中营养物质的直接利用，大幅度的提高单位体积填料的微生物负载量，并且能够缩短生物滴滤器的启动挂膜时间。