CN102531158B - 一种曝气装置 - Google Patents
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Abstract
曝气装置，该曝气装置是由含有硅砂的多孔材料构成的成型体，所述成型体内包括空腔，所述多孔材料的微孔直径为100-480微米，孔隙率为5-10％。本发明提供的曝气装置兼具曝气功能和冲洗功能，克服了现有技术的曝气装置的表面易堵塞，反冲洗周期短的问题，此外，本发明提供的曝气装置的制作过程简单、成本低，可以实现污水处理的连续运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种曝气装置。
背景技术
为了保证污水处理池中活性污泥的活性，需要在污水处理过程中利用曝气装置向曝气池内供应氧气或者空气。曝气不仅使池内液体与空气或者氧气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中的转移，从而完成充氧的目的。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。但是，现有技术的曝气装置的功能单一，不利于实现长时间、稳定的处理污水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的兼具曝气功能和冲洗功能的曝气装置。
本发明的发明人发现，在进行长时间的污水处理后，由于污水处理用的过滤装置，如生物膜过滤膜的表面很容易被阻塞，反冲洗周期较短，因此，需要暂停装置的运行，对生物膜过滤膜进行反冲洗以将附着在膜表面的污垢冲走后才能使过滤膜继续良好的工作，因此，无法实现连续的污水处理，从而增加了污水处理的运行成本，降低了处理效率。
本发明提供了一种曝气装置，其中，该曝气装置是由含有硅砂的多孔材料构成的成型体，所述成型体内包括空腔，所述多孔材料的微孔直径为100-480微米，孔隙率为5-10％。
本发明提供的曝气装置主要成分为硅砂和粘结剂，因此，一方面可以方便地通过调节硅砂的颗粒大小、形状和粘结剂的用量调整构成成型体的多空材料的微孔直径和孔隙率，使得通入空腔中的空气或氧气能够从曝气装置表面均匀地排出，一方面能够完成充氧的目的以及加强污水中的有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用，另一方面，同时能够冲刷掉过滤膜上粘附的污垢，延长过滤膜的反冲洗周期而有利于够长时间、稳定的工作。再者，也正是由于本发明提供的曝气装置主要成分为硅砂和粘结剂，使得本发明提供的曝气装置具有很强的抗腐蚀的能力。此外，还是由于本发明提供的曝气装置主要成分为硅砂和粘结剂，因此，制备过程简单，成本低。因此，本发明提供的曝气装置特别适合规模化的工业应用。
附图说明
图1为本发明提供的曝气装置的立体图；
图2为本发明提供的曝气装置的正视图；
图3为本发明提供的曝气装置的A-A剖视图；
图4为本发明提供的曝气装置的B-B剖视图；
1为进气口，2为空腔。
具体实施方式
按照本发明，所述曝气装置是由含有硅砂的多孔材料构成的成型体，所述成型体内包括空腔，由于本发明所述曝气装置的主要成分为硅砂和粘结剂，因此，可以方便地通过调节硅砂的颗粒大小、形状和粘结剂的用量调整构成成型体的多空材料的微孔直径和孔隙率，使得通入空腔中的空气或氧气能够从曝气装置表面均匀地排出，优选情况下，为了更易于气体的排出以及综合考虑成本，所述多孔材料的微孔直径为100-480微米，更优选为200-420微米；孔隙率为5-10％，更优选为5-8％。
其中，所述多孔材料的微孔直径可以通过电子显微镜测得。所述多孔材料的孔隙率可以通过本领域技术人员所公知的排水法测得。例如：先测量曝气板的长度、宽度、厚度，计算出其总体积V；并根据空腔体积计算气体通道的体积V1；将曝气板缓慢放入盛满水的容器(记录水的体积)中，测量溢出水的重量，根据水的密度(ρ水＝1g/cm3)计算溢出的水的体积V2，即曝气板所用砂子和树脂所占的体积；曝气板孔隙率ρ空隙＝(V-V1-V2/V)×100％。
本发明对所述曝气装置的形状以及空腔的形状没有特别要求，可以为各种形状。为了便于制备，且利于实现被鼓出的气体的冲刷效果，所述成型体为板状，所述空腔的形状为柱状，例如，长方体、正方体或圆柱体。另外需要说明的是，所述板状成型体仅为本发明所述曝气装置的优选结构，本发明曝气装置不限于上述结构，还可以为其它的任意结构，如球体，椭球体等，以适应应用中的不同外观的需求。
如图1所示，按照一种优选的实施方式，本发明提供的曝气装置为板状成型体，图2为图1所示的板状成型体的主视图，如图3所示(所述图3为曝气装置的A-A剖视图)，进气口1设置在所述成型体的一侧并与内部的空腔相通。如图4所示(所述图4为曝气装置的B-B剖视图)，为了更利于气体的均匀分布以及均匀鼓出，所述柱状空腔的个数优选为多个，且多个柱状空腔平行排列，更优选情况下，多个平行排列的柱状空腔等距。
本发明对所述空腔的总体积没有特别要求，例如，可以为成型体的体积的10-90％，出于效果和成本的综合考虑，所述空腔的总体积为成型体的体积的20-60％，更优选为20-40％。
按照本发明，所述曝气装置还可以包括附着在成型体至少部分表面的集气层，所述集气层用于聚集来自空腔的气体，使得所述气体在被集气层覆盖的成型体的表面分区域排出，以提高冲刷的强度而进一步改善冲刷效果。
本发明对所述集气层的形状和材质没有特别限定，只要满足上述要求即可，例如，所述集气层可以为不允许水和气透过的板状物(例如，塑料板)，板状物上具有多个通孔，所述通孔用于聚集来自空腔的气体，使得所述气体在被集气层覆盖的成型体的表面沿多个通孔排出。更优选情况下，所述通孔在板状物上均匀分布，例如，每平方米的面积上，所述通孔的个数可以为100-235，更优选为120-150；所述通孔的孔直径可以为1-2厘米，优选为1-1.5厘米；相邻通孔间的间距可以为0.3-0.8厘米，优选为0.4-0.6厘米。
按照本发明，所述集气层在成型体表面的附着面积没有特别限定，为了提高冲刷效果并同时满足曝气量的需要，优选使所述集气层附着在成型体至少90％的表面上。
按照本发明，将所述集气层附着在成型体表面的方法可以为本领域所公知的各种常规的方法，例如，用粘合剂将集气层粘结在成型体的表面上，或者用固定装置，如螺栓固定在成型体的表面。本发明对所述集气层的厚度没有特别限定，一般可以为0.1-0.5厘米，优选为0.3-0.5厘米。例如，可以在集气层和成型体表面之间形成粘结剂层，所述粘结剂层使集气层和成型体紧密贴合；所述粘结剂层的厚度只要能够保证使集气层和成型体紧密贴合并能够同时满足集气层的集气要求即可，优选情况下，所述粘结剂层的厚度可以为5-30微米。所述形成粘结剂层的方法可以包括将粘结剂进行涂覆、喷涂或滚涂的方法。所述形成粘结剂层的粘结剂可以为各种常规的粘结剂，例如，环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、水玻璃、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚胺脂树脂和硅酸盐水泥中的一种或多种；优选为疏水性粘合剂。
按照本发明，如图1或图2所示，为了便于将空气或者氧气通入所述曝气装置中，以实现气体从空腔通过曝气装置表面被鼓出，该成型体还包括至少一个进气口，具体如图3所示，所述进气口与空腔连通。所述进气口的个数可以为一个，该进气口可以与任意一个空腔相通，所述进气口的个数也可以为多个，使每个空腔均对应至少一个进气口。所述进气口可以设置在所述成型体的任意一个表面，只要保证能够与空腔相连通，保证能够相所述曝气板内鼓入空气即可，优选情况下，所述板状成型体中包括多个圆柱形空腔，为了方便操作，并节省空间，可以在成型体的侧面开设进气口，更优选在与空腔的两个端部临近的成型体的侧面设置进气口，使其与空腔相连通，并可以间歇或者连续向其中鼓入空气或者氧气。曝气装置根据需要还可以做成不同的规格，例如，所述曝气装置的长宽高可以分别为150毫米×150毫米×30毫米，所述曝气装置内部具有4-8个圆柱形空腔，空腔直径可以为0.6-0.8厘米，在所述曝气装置的表面具有集气层，集气层厚度可以为0.3-0.5cm(其中一个空腔与进气口相通)。如图2所示所述曝气装置的长宽高分别为400毫米×250毫米×25毫米，所述曝气装置内部具有10-14个圆柱形空腔，空腔直径可以为0.6-0.8厘米，在所述曝气装置的表面具有集气层，集气层厚度可以为0.3-0.5厘米(其中一个空腔与进气口相通)。
按照本发明，所述多孔材料是通过将硅砂和第一粘结剂混合并经固化而形成的。
本发明对于上述固化的条件也没有特别限定，只要所述固化的条件足以使所述第一粘结剂固化即可。本发明中，所述固化是指胶粘剂由液态或半固态转变成为固态并具有一定的强度。一般地，所述固化的条件包括：温度为20-150℃，时间为1-80小时。优选地，所述固化的条件包括：温度为30-120℃，时间为3-72小时。其中，在多孔材料中形成空腔的方法可以为一次成型。
本发明对所述第一粘结剂的种类没有特别限定，可以为本领域常用的各种粘结剂。本发明的发明人为了进一步完善曝气装置的性能，以优化所述曝气装置的透气不透水的功能，而使水不会回渗入曝气装置的空腔内而影响气体的鼓出，所述第一粘结剂优选为疏水性树脂胶粘剂。例如，疏水性环氧树脂胶粘剂、疏水性酚醛树脂胶粘剂、疏水性聚氨酯树脂胶粘剂、疏水性不饱和聚酯胶粘剂及疏水性硅树脂胶粘剂中的一种或多种，以实现更好的防水性。
按照本发明，所述第一粘结剂的用量可以在较大范围内变动，以100重量份硅砂为基准，第一粘结剂的量可以为1-15重量份，为了进一步保证所述由多孔材料构成的成型体的力学性能，以100重量份硅砂为基准，第一粘结剂的量优选为2-10重量份。
按照本发明，为了进一步提高由多孔材料构成的成型体的力学性能，以及保证使其具有更均匀一致的孔隙大小以达到均匀鼓气的效果，所述硅砂优选为覆膜硅砂，所述覆膜硅砂为表面包覆有包覆层的硅砂，所述包覆层为固化的第二粘结剂。
在确保最终的成型体的力学性能的前体下，从进一步降低成本的角度出发，第二粘结剂的用量使得以覆膜硅砂的总重量为基准，所述覆膜硅砂表面包覆的包覆层的含量为0.1-8重量％。
所述第二粘结剂可以为本领域常用的各种有机胶粘剂。优选地，以优化所述曝气装置的透气不透水的功能，而使水不会回渗入曝气装置的空腔内而影响气体的鼓出，所述第二粘结剂优选为疏水性树脂胶粘剂。上述胶粘剂对硅砂具有良好的粘附力，并且具有良好的耐候性，可以使得最终的成型体具有优异的综合性能。
进一步优选地，所述第二粘结剂为与所述第一粘结剂相同。在所述第二粘结剂为与所述第一粘结剂相同时，相同种类的粘结剂之间的相容性更好，可以进一步提高第一粘结剂与硅砂之间的界面强度，进而使得最终的成型体具有更高的强度。
优选情况下，所述疏水性树脂胶粘剂选自疏水性环氧树脂胶粘剂、疏水性酚醛树脂胶粘剂、疏水性聚氨酯树脂胶粘剂、疏水性不饱和聚酯胶粘剂和疏水性硅树脂胶粘剂中的至少两种，任意两种疏水性树脂胶粘剂之间的质量比为1∶0.1-10。按照该优选实施方式，可以进一步提高由覆膜硅砂形成的多孔材料成型体的防水性和透气性。
根据本发明，所述疏水性环氧树脂胶粘剂是指以疏水性环氧树脂为基料的一种热固性胶粘剂，含有疏水性环氧树脂和环氧树脂固化剂。使用前，所述疏水性环氧树脂与所述环氧树脂固化剂分开存放，使用时将二者混合即可。
按照本发明，所述疏水性环氧树脂可以为常规的各种为疏水性环氧树脂，优选为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、聚硫醇橡胶改性环氧树脂、聚酰胺树脂改性环氧树脂、聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂、聚酯树脂改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺树脂改性环氧树脂、糠醛树脂改性环氧树脂、乙烯树脂改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和硅树脂改性环氧树脂中的一种或多种。所述疏水性环氧树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
例如，所述疏水性环氧树脂可以通过如下的方法之一进行改性而获得：
方法一：将环氧树脂，如双酚A型环氧树脂，与油溶性的单体共聚，所述油溶性的单体可以选自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、乙酸烯丙酯、乙烯基磺酸钠、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸二乙氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的任一种。共聚的条件可以为：环氧树脂与油溶性单体的摩尔比可以为1∶0.1-0.5，共聚的温度可以为80-120℃，共聚的时间可以为2-6小时。所述共聚可以在反应介质中进行，反应介质可以为能够溶解所述反应原料并且不与所述反应原料反应的溶剂，如丙酮、四氢呋喃或二氯乙烷中的至少一种，反应介质的量只要满足使所述反应原料完全溶解即可。
方法二：将环氧树脂接枝改性剂，形成接枝聚合物；改性的条件可以包括：温度可以为80-150℃，时间可以为0.5-6小时，改性剂与环氧树脂的用量比为摩尔比可以为0.01-0.1∶1。所述改性剂可以选自硅氧烷、有机硅、聚氨酯或偏氯乙烯等中的至少一种。
方法三：将环氧树脂的亲水性基团(如羟基)与疏水的功能单体发生反应，将疏水的功能单体连接到环氧树脂上；疏水性的功能单体优选为苯甲醛和/或烷基苯甲醛，利用羟基与醛基的反应。所述烷基苯甲醛可以包括一个或多个烷基，每个烷基的碳原子数可以为1-10。
用于所述疏水性环氧树脂的固化剂可以为常规的各种用于疏水性环氧树脂的固化剂，例如，可以选自脂肪胺固化剂、脂环胺固化剂、芳香胺固化剂、聚酰胺固化剂、酸酐固化剂、叔胺固化剂中的一种或多种。
根据本发明，所述疏水性酚醛树脂胶粘剂是由热固性酚醛树脂制成的胶粘剂，所述疏水性酚醛树脂胶粘剂含有疏水性酚醛树脂和酚醛树脂固化剂。使用前，所述疏水性酚醛树脂与所述酚醛树脂固化剂分开存放，使用时将二者混合即可。
所述疏水性酚醛树脂可以为常规的各种疏水性酚醛树脂，优选为二甲苯改性酚醛树脂、环氧树脂改性酚醛树脂和有机硅改性酚醛树脂中的一种或多种。所述疏水性酚醛树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性酚醛树脂的固化剂可以为常规的各种用于所述疏水性酚醛树脂的固化剂，例如，六次甲基四胺。
根据本发明，所述疏水性聚氨酯胶粘剂可以为常规的各种疏水性聚氨酯胶粘剂，例如，由有机多异氰酸酯及聚醚、聚酯等低聚物中的一种或多种与多元醇制备而得。从方便操作和降低成本的角度出发，本发明优选将有机多异氰酸酯及聚醚、聚酯等低聚物和多元醇分开存放，使用时再将二者混合。所述疏水性聚氨酯树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性聚氨酯树脂的固化剂可以为常规的各种用于疏水性聚氨酯树脂的固化剂，例如，可以选自甲苯二异氰酸酯(TDI)和三羟甲基丙烷(TMP)的加成物、甲苯二异氰酸酯和含羟基组份的预聚物和甲苯二异氰酸酯的三聚体中的一种或多种。所述含羟基组份可以为二元醇、多元醇、醇胺、芳香族二元胺和二元羧酸(酐、酯)中的一种或多种。
根据本发明，所述疏水性硅树脂胶粘剂可以为常规的各种疏水性硅树脂胶粘剂。例如，由甲基三氯硅烷和/或苯基三氯硅烷交联得到，或者甲基三氯硅烷和/或苯基三氯硅烷与二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷中的一种或多种交联得到。所述疏水性硅树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性硅树脂的固化剂可以为常规的各种用于所述疏水性硅树脂的固化剂，例如，可以为二丁基二月桂酸锡和/或N，N，N′，N′-四甲基胍盐。
根据本发明，所述疏水性不饱和聚酯胶粘剂含有疏水性不饱和聚酯和不饱和聚酯固化剂。
所述疏水性不饱和聚酯可以为常规的各种为疏水性不饱和聚酯，例如，可以为双酚A型不饱和聚酯、乙烯基树脂、卤代不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯以及间苯型不饱和聚酯的一种或多种。所述疏水性不饱和聚脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性不饱和聚酯的固化剂可以为常规的各种用于疏水性不饱和聚酯的固化剂，例如，常温时可以为过氧化酮和环烷酸钴；加热时可以为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸酯、二烷基过氧化物、过氧化辛酸叔己酯和过氧化二碳酸双酯中的一种或几种。
上述用于不同疏水性树脂的固化剂的量可以为其常规含量，优选为所述疏水性树脂的10-40重量％。
按照本发明，所述覆膜硅砂的制备方法包括将硅砂与疏水性树脂和固化剂混合，搅拌均匀，成型固化。
所述固化的条件(覆膜硅砂的固化条件)可以根据第二粘结剂所使用的具体的胶粘剂的种类进行适当的选择，没有特别限定。一般地，所述固化的条件包括：固化的时间为0.5-30分钟，固化的温度为50-400℃。优选地，所述固化的条件包括：固化的时间为1-20分钟，固化的温度为80-240℃。所述疏水性树脂的用量只要保证包覆层的含量占具有包覆层的硅砂的总重量的0.1-8重量％即可。
优选情况下，该方法还包括冷却、破碎、筛分得到的覆膜硅砂的步骤，以控制疏水颗粒的粒径。对冷却的条件没有特别要求，优选冷却至室温。此外，可以采用常规的破碎和筛分方法。
优选情况下，在将硅砂与疏水性树脂和固化剂混合之前，还可以先用油性物质浸泡所述硅砂颗粒，使浸泡后的颗粒具有更好的疏水效果，且更易于与疏水性树脂发生反应，所述油性物质可以选正己烷、120#溶剂油、菜子油、花生油、葵花子油、大豆油和色拉油中的至少一种。
本发明对搅拌的时间没有特别的要求，只要使疏水性树脂均匀地附着在硅砂颗粒的表面即可。搅拌时间优选为0.5-10分钟，优选为1-5分钟。
按照本发明，所述硅砂可以为各种可以硅砂，例如，可以选自风积沙、人造砂、再生砂、河沙和海砂和山砂中的一种或多种。所述硅砂的粒径可以根据具体的使用要求而定。优选情况下，所述硅砂的颗粒直径可以为100-480微米，优选为250-420微米。硅砂的圆球度越好，越能够保证硅砂直径的孔隙较小、且均匀，从而进一步提高均匀透气的效果。因此，所述硅砂的圆球度可以为0.5-0.95，优选为0.7-0.95。其中，“圆球度”指颗粒棱角的相对锐度或曲率的量度，也可以指颗粒接近球形的程度；圆球度的测定方法为本领域技术人员所公知，例如，可采用图版法进行测定。为了达到本发明所要求的圆球度要求，可以采用对硅砂进行球磨等本领域技术人员所公知的控制方法来满足硅砂圆球度的需要。
下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。
在下述制备实施例中，用电子显微镜测定得到的过滤层以及透水性支撑体层的微孔直径；并采用本发明所述的排水法测得孔隙率。
在以下实施例中，石英砂购自永登蓝天石英砂有限公司。
疏水性树脂及固化剂的厂家和牌号如下：
液体聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5415
聚酰胺树脂改性环氧树脂：福清王牌精细化工有限公司，Kingcure400
二甲苯改性酚醛树脂：山东圣泉化工股份有限公司，EXP0351
有机硅树脂：道康宁(美国)，EE1100
聚氨酯树脂：山东圣泉化工股份有限公司，EXP0329
环氧树脂改性酚醛树脂：山东圣泉化工股份有限公司，EXP0295
缩水甘油醚类环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5405
乙烯树脂改性环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5312
异氰酸酯改性环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5308
脂环族环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5311
聚酰胺固化剂：福清王牌精细化工有限公司，Kingcure540W60
脂环胺：江阴天星保温材料有限公司，TX-8100
六次甲基四胺固化剂：江阴天星保温材料有限公司
二丁基二月桂酸锡：上海元吉化工有限公司
TDI三聚体：顺德市勒流镇博高涂料厂，BG350TB
芳香胺：天津润升化工商贸有限公司，AncamineDL-50
制备实施例1
本实施例用于说明本发明提供的覆膜硅砂的制备。
分别将100克粒径为70目(224微米)、圆球度为0.8的石英砂颗粒和粒径为140目(105微米)、圆球度为0.8的石英砂颗粒加热至50℃，之后，加入液体聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂6克，充分搅拌，再加入聚酰胺固化剂1克，搅拌均匀，使得环氧树脂在石英砂颗粒表面覆膜；然而，冷却至室温，破碎、筛分后得到疏水颗粒，通过增重法，计算出，以具有聚合物包覆层的硅砂为基准，聚合物包覆层的含量为7重量％。
制备实施例2
本实施例用于说明本发明提供的覆膜硅砂的制备。
按照实施例1的方法，并利用如表1所示的原料，分别将100克粒径为40目(450微米)、圆球度为0.65的石英砂颗粒和粒径为70目(224微米)、圆球度为0.65的石英砂颗粒制备成具有聚合物包覆层的疏水颗粒。
制备实施例3-8
本实施例用于说明本发明提供的覆膜硅砂的制备。
按照实施例1的方法，并利用如表1所示的原料，分别制得疏水颗粒，其中，制备实施例3中所用的石英砂颗粒直径为280微米，制备实施例4中石英砂颗粒直径为154微米，制备实施例5和6中石英砂颗粒直径为315微米，制备实施例7中石英砂颗粒直径为355微米，制备实施例8中石英砂颗粒直径为200微米。
表1
通过增重法，计算出制备实施例2-8得到的表面包覆有包覆层的硅砂，以具有聚合物包覆层的硅砂为基准，聚合物包覆层的含量分别为7重量％、4重量％、5重量％、1重量％、6重量％、5.5重量％、0.8重量％。
实施例1
本实施例用于说明曝气装置的制备。
制备如图1所示的板状曝气装置。将由制备实施例1制得的100重量份覆膜硅砂(50重量份70目覆膜硅砂和50重量份140目覆膜硅砂)与2重量份粘结剂液体聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂和0.2重量份聚酰胺固化剂混合得到的混合物置于模具中，在100℃下固化24小时并成型。得到具有6个平行排列的圆柱形空腔的板状成型体(成型体尺寸为长150毫米×宽150毫米×高30毫米，空腔直径为0.8厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率6.5％，孔直径为200微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
实施例2
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，在成型体的两个大表面上用液体聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂粘结剂粘合集气层。所述集气层为不透气不透水的塑料板，塑料板上均匀开设有多个通孔，每平方米面积上，通孔的个数为135个，通孔的孔直径为1厘米，相邻通孔间的间距为0.5厘米，集气层厚度为0.5厘米。
实施例3
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，用石英硅砂代替覆膜硅砂。
实施例4
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，将制备实施例2制得的100重量份覆膜硅砂(30重量份40目覆膜硅砂和70重量份70目覆膜硅砂)与5重量份粘结剂聚酰胺树脂改性环氧树脂和1重量份脂环胺固化剂混合的混合物置于模具中，在120℃下固化24小时并成型。得到具有6个平行排列的空腔的板状成型体(成型体尺寸为长150毫米×宽150毫米×高30毫米，空腔直径为0.8厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为5.6％，孔直径为362微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
实施例5
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，将制备实施例3制得的100重量份覆膜硅砂与8重量份粘结剂二甲苯改性酚醛树脂和1.6重量份六次甲基四胺固化剂混合的混合物置于模具中，在120℃下固化24小时并成型。得到具有6个平行排列的空腔的板状成型体(成型体尺寸为长150毫米×宽150毫米×高30毫米，空腔直径为0.8厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为5％，孔直径为325微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
实施例6
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，将制备实施例4制得的100重量份覆膜硅砂与10重量份粘结剂有机硅树脂和2重量份二丁基二月桂酸锡固化剂混合的混合物置于模具中，在120℃下固化24小时并成型。得到具有6个平行排列的空腔的板状成型体(成型体尺寸为长150毫米×宽150毫米×高30毫米，空腔直径为0.8厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为5.2％，孔直径为180微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
实施例7
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，将制备实施例5制得的100重量份覆膜硅砂与5重量份粘结剂聚氨酯树脂和1重量份TDI三聚体混合的混合物置于模具中，在120℃下固化24小时并成型。得到具有6个平行排列的空腔的板状成型体(成型体尺寸为长150毫米×宽150毫米×高30毫米，空腔直径为0.8厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率5.3％，孔直径为320微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
实施例8
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，将制备实施例6制得的100重量份覆膜硅砂与5重量份粘结剂环氧树脂改性酚醛树脂和1重量份六次甲基四胺固化剂混合的混合物置于模具中，在120℃下固化24小时并成型。得到具有6个平行排列的空腔的板状成型体(成型体尺寸为长150毫米×宽150毫米×高30毫米，空腔直径为0.8厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为5％，孔直径为320微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
实施例9
本实施例用于说明曝气装置的制备。
按照实施例1的方法制备曝气装置，不同的是，将制备实施例7制得的100重量份覆膜硅砂与5重量份粘结剂缩水甘油醚类环氧树脂和1重量份六次甲基四胺固化剂混合的混合物置于模具中，在80℃下固化24小时并成型。得到具有12个平行排列的空腔的板状成型体(成型体尺寸为长400毫米×宽250毫米×高25毫米，空腔直径为0.6厘米)。该成型体为多孔材料，所述多孔材料的孔隙率5.2％，孔直径为360微米。并在所述板状曝气装置的侧面(与空腔的任意一个端部相临近的侧面)设置一个出水口，并使其与其中一个空腔相连通。
采用本发明提供的曝气装置进行曝气时，通过进气孔向曝气装置中鼓入空气或者氧气，使得通入空腔中的空气或氧气能够从曝气装置表面均匀地排出，一方面能够完成充氧的目的以及加强污水中的有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用，另一方面，同时能够冲刷掉过滤膜上粘附的污垢，延长过滤膜的反冲洗周期而有利于其长时间、稳定的工作。
Claims (14)
1.一种曝气装置，其特征在于，该曝气装置是由含有硅砂的多孔材料构成的成型体，所述成型体内包括空腔，所述多孔材料的微孔直径为100-480微米，孔隙率为5-10%，该装置还包括附着在成型体至少部分表面的集气层，所述集气层用于聚集来自空腔的气体，使得所述气体在被集气层覆盖的成型体的表面分区域排出。
2.根据权利要求1所述的曝气装置，其中，所述多孔材料的微孔直径为200-420微米，孔隙率为5-8%。
3.根据权利要求1所述的曝气装置，其中，所述成型体为板状，所述空腔的形状为柱状。
4.根据权利要求3所述的曝气装置，其中，所述柱状空腔的个数为多个，多个柱状空腔平行排列，多个平行排列的柱状空腔等距。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的曝气装置，其中，所述空腔的总体积为成型体的体积的10-90%。
6.根据权利要求1所述的曝气装置，其中，所述集气层为不允许水和气透过的板状物，板状物上具有多个通孔，所述通孔用于聚集来自空腔的气体，使得所述气体在被集气层覆盖的成型体的表面沿多个通孔排出。
7.根据权利要求6所述的曝气装置，其中，所述通孔在板状物上均匀分布，每平方米的面积上，所述通孔的个数为100-235个；所述通孔的孔直径为1-2厘米，相邻通孔间的间距为0.3-0.8厘米。
8.根据权利要求1所述的曝气装置，其中，所述集气层附着在成型体至少90%的表面上。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的曝气装置，其中，所述集气层的厚度为0.1-0.5厘米。
10.根据权利要求1、2-4和6-8中任意一项所述的曝气装置，其中，该成型体还包括至少一个进气口，所述进气口与空腔连通。
11.根据权利要求1所述的曝气装置，其中，所述多孔材料是通过将硅砂和第一粘结剂混合并经固化而形成的；以100重量份硅砂为基准，第一粘结剂的量为1-15重量份。
12.根据权利要求11所述的曝气装置，其中，所述硅砂为覆膜硅砂，所述覆膜硅砂为表面包覆有包覆层的硅砂，所述包覆层为固化的第二粘结剂。
13.根据权利要求12所述的曝气装置，其中，第二粘结剂的用量使得以覆膜硅砂的总重量为基准，所述覆膜硅砂表面包覆的包覆层的含量为0.1-8重量%。
14.根据权利要求1、11或12所述的曝气装置，其中，所述硅砂的颗粒直径为100-480微米，圆球度为0.5-0.95。
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