CN100344555C - 一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用 - Google Patents

一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种天然植物丝瓜络的应用。一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用，其特征在于：将天然植物丝瓜成熟果实或半成熟果实处理成丝瓜络，以丝瓜络为基材的动态膜应用于动态膜生物反应器中。该天然植物丝瓜络中空纤维材料作为动态膜材料应用于动态膜生物反应器中，具有膜透水率高、成本低的特点，天然植物丝瓜中空纤维材料可生物降解，不会形成二次污染。

Description

一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用
技术领域
本发明涉及一种天然植物丝瓜络的应用。
背景技术
丝瓜系一年生攀援植物，全国各地都有栽培。除丝瓜肉可食外，由于丝瓜络(又称丝瓜瓤)为重叠式的网络体，丝瓜络可用于鞋垫类、沐浴用品类，如：1、专利号CN00100043.8，发明名称：丝瓜络医疗保健鞋垫及其制备方法。2、专利号：CN91220236.X，发明名称：天然健肤浴巾，属于日常沐浴用品。
目前公知的动态膜生物反应器(或称膜生物反应器，主要分为一体式、分体式两大类)多是生物反应器系统和人工合成的有机聚合物膜组件构成的，膜组件(或称动态膜)通过真空泵抽吸或利用膜组件上部的水头压差出水。普通的动态膜生物反应器有两个主要缺点：1、采用人工制备的有机聚合物材料为基材，外面用筛绢密封，导致动态膜过滤阻力大，出水量小，价格较为昂贵，老化的滤材形成二次污染，其处理处置极为困难，对环境构成潜在危害。2、分体式MBR膜的冲洗强度弱、膜的污染较重、膜透水率较低，单位面积膜通量一般仅为50-80L/m2·h。
目前公知的过滤材料根据其采用原料的不同，可分为无机滤料、有机高分子滤料和植物型滤料，常见的无机滤料有陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐等，有机高分子滤料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。有机高分子滤料易老化脱落，易污染，易堵塞，且价格昂贵，容易形成二次污染。天然无机滤料中石英砂由于密度大，比表面积小、孔隙率小，当污水流经滤层时阻力很大，生物量少，因此滤池负荷不高，水头损失大，现在应用的不多。轻质陶粒滤料比表面积及孔隙率大、生物量大，因此滤池负荷较大、水头损失较小、取材方便、价格低廉，国内对其研究较多。植物型滤料主要以核桃壳等坚果干壳为主。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用，该天然植物丝瓜中空纤维材料作为动态膜应用于动态膜生物反应器中，具有膜透水率高、成本低的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用，其特征在于：将天然植物丝瓜成熟果实或半成熟果实处理成丝瓜络，以丝瓜络为基材的动态膜应用于动态膜生物反应器中。
由于丝瓜络为重叠式的网络体结构，本发明的天然植物丝瓜中空纤维材料(即丝瓜络)作为动态膜应用于动态膜生物反应器中，具有如下特点：1.可再生性能：由天然植物丝瓜的成熟果实或半成熟果实制得，制备成本低廉，属于可再生资源；2.具有良好的可生物降解性能：当用做污水生物处理的动态膜时，在经过一定的使用时间后，可在天然植物丝瓜中空纤维材料表面自动生长出好氧纤维素分解菌和厌氧芽孢梭菌，将该材料分解为CO2和H2O等物质(当用于其他领域需要更换时，可以投加含好氧纤维素分解菌或厌氧芽孢梭菌的活性污泥，完成其彻底降解)，不会形成二次污染；3.优良的微生物挂膜性能：由于该天然植物丝瓜中空纤维材料具有优良的植物活性，微生物很容易粘附在其表面，能有效减少微生物挂膜时间，降低运行控制精度，运行能耗更低，性能更好；4.为重叠式的网络体结构，其表面粗糙、多微孔，强度高、孔隙率大、比表面积大，作为动态膜，其透水率高，处理能耗低；5.该天然植物丝瓜中空纤维材料的化学和物理稳定性好，与聚氯乙烯等形状规则的动态膜相比，具有性能良好等优点；6.该天然植物丝瓜中空纤维材料的水流流态好、过滤周期长、反冲洗容易进行、截污能力强。
附图说明
图1为本发明应用于动态膜生物反应器中的工艺流程图
图中：1-原水，2-格栅，3-调节池，4-第一泵，11-第二泵，13-第三泵，5-动态膜，6-中气泡曝气器，7-生物反应器，8-小气泡曝气器，9-第一阀门，10-第二阀门，12-第三阀门，14-出水水箱。
具体实施方式
一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用，将天然植物丝瓜(又名：布瓜；英文名称：Luffa cylindrical Roem)成熟果实或半成熟果实处理成丝瓜络，在活性微生物作用下，形成以丝瓜络为基材的动态膜应用于动态膜生物反应器中。
如图1所示，动态膜生物反应器(一体式)主要由格栅2、调节池3、第一泵4、动态膜5、中气泡曝气器6、生物反应器7、小气泡曝气器8、第一阀门9、第二阀门10、第二泵11、第三阀门12、第三泵13、出水水箱14组成，原水1经格栅2后进入调节池3，调节池3由水管、第一泵4打入生物反应器7内，同时在生物反应器7内接种活性微生物，并富集培养，直到活性微生物达到一定的浓度(2-5g/l)时，将底端封口、顶端缝有筛绢出水管的丝瓜络(即天然植物丝瓜中空纤维材料)置于生物反应器7内的中气泡曝气器6的上部，活性微生物细胞很快(2-5天内)在天然植物丝瓜中空纤维材料的外表面形成活性生物膜，进而形成动态膜，污水经动态膜分离、净化后由动态膜组件出水管或抽吸泵引出动态膜单元，进入出水水箱14。
对一个规模为12m3/d居住区污水回用工程分别采用公知的一体式动态膜生物反应器(动态膜材料的基材为人工合成有机高分子材料)和本发明的一体式动态膜生物反应器(动态膜的基材为天然植物丝瓜中空纤维材料)进行了初步的能耗分析和比较。
公知的一体式动态膜生物反应器：生物反应器高3米，气水比为30∶1，即总曝气量为35m3/h，曝气压力为26kPa，曝气效率为0.48，处理单位水量的能耗为0.58kW·h/m3。
本发明的一体式动态膜生物反应器：生物反应器3米，供氧曝气量为12m3/h，曝气压力为15kPa；膜的冲刷曝气量为15m3/h，曝气压力为8kPa；总气水比也是30∶1，曝气效率为0.54，处理单位水量的能耗为0.38kW·h/m3。
比较得出：利用本发明材料制作的一体式动态膜生物反应器处理单位水量的能耗比公知的一体式动态膜生物反应器低33％的能耗。

Claims (1)

1.一种天然植物丝瓜中空纤维材料的应用，其特征在于：将天然植物丝瓜成熟果实或半成熟果实处理成丝瓜络，以丝瓜络为基材的动态膜应用于动态膜生物反应器中。
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