CN102862252A - 塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯加入模具；烘箱烘烤，该过程中温度为190℃～320℃，时间为45～120分钟，对模具施压0.5至2MPa；冷却至80℃以下出模，形成多孔的圆锥形本体，中空，壁厚在4～10毫米之间，其孔隙孔径在80～120微米之间，圆锥角在60°～120°之间。按本发明的方法，由于超高分子量原料特性，在加热烧结过程中颗粒原料在融熔过程中呈外表光滑的类似球形体，它们之间相互堆积而形成均匀的空洞结构，球形体相对光滑的表面不易滋生吸附微生物，再因其均匀的壁厚，降低了空气流动阻力。本发明的曝气元件是曝气器的一个最重要组成部分，本元件的应用直接影响到水处理过程中的充氧性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及生物法污水处理领域，特别涉及一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件的制作方法。
背景技术
曝气器是生物法处理污水普遍使用的一种水处理方法，通常采用压缩空气通过曝气器在污水中进行有效的气水接触，使空气中的氧向水中转移，有利于污水中的好氧微生物的代谢作用，分解水中可降解有机物，从而达到生物污水处理的目的。
有鉴于此，寻求一种将压缩空气在污水中产生有效的气泡，达到空气中的氧向水中进行转移的曝气元件制作方法成为该领域技术人员的追求目标。
发明内容
本发明的任务是提供一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，它克服了现有技术的困难，曝气元件的微孔结构用于分散气体，形成密而小规格的气泡，与污水进行充分接触，是曝气器的重要组成部分。
本发明的技术解决方案如下：
一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，包括以下步骤：
（1）将超高分子量聚乙烯加入模具；
（2）烘箱烘烤，该过程中温度为190℃～320℃，时间为45～120分钟，对模具施压0.5至2Mpa；
（3）冷却至80℃以下出模，形成多孔的圆锥形本体，圆锥形本体中空，其壁厚在4～10毫米之间，其孔隙孔径在80～120微米之间，圆锥角在60°～120°之间。
所述步骤（1）之前还包括在模具的型腔部涂一层脱模剂。
所述超高分子量聚乙烯原料的平均分子量45×105至25×105。
所述超高分子量聚乙烯初始状态的颗粒尺寸大于200微米，小于等于400微米。
所述圆锥形本体的内壁与外壁上均分布有若干圆弧形突起。
所述圆锥形本体的底角大于17.5°。
所述圆锥形本体的圆锥角为90°。
按本发明的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，由于超高分子量原料特性，在加热烧结过程中颗粒原料在融熔过程中呈外表光滑的类似球形体，这些球形体之间相互堆积而形成均匀的空洞结构，球形体相对光滑的表面不易滋生吸附微生物，再因其均匀的壁厚，降低了空气流动阻力。
本发明的曝气元件具有以下特点：
1、曝气元件具有一个全贯穿多孔的、成型孔隙的孔径在规定范围内基本上具有固有稳定性的成形体。
2、曝气元件外形呈圆锥形塔状，并形成一定的圆锥角。
3、曝气元件内腔与锥外形对应具有圆弧波浪环形，形成均匀的壁厚，壁的厚度一般控制在4～10毫米之间。
4、曝气元件锥体顶部呈弧形球面。
5、曝气元件锥形体斜表面呈圆弧波浪环形，圆弧下端面，即易积污泥面，要求该面与水平产生的夹角应大于17.5°。
6、曝气元件由平均分子量45×105至25×105的超高分子量聚乙烯原料在初始状态为细颗粒粉料组成。
7、超高分子量聚乙烯初始状态的颗粒尺寸应在>200≤400微米的范围内。
附图说明
图1为本发明的一种曝气元件的结构示意图。
图2为本发明的一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法的流程图。
附图标记：
1为圆锥形本体，2为圆形底盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
参看图1和图2，本发明提供一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，包括以下步骤：
（1）将超高分子量聚乙烯加入模具。在加入模具之前，在模具的型腔部涂一层脱模剂（如硅脂）。
（2）烘箱烘烤，该过程中温度为190℃～320℃，时间为45～120分钟，对模具施压0.5至2Mpa。
（3）冷却至80℃以下出模，形成一种由超高分子量聚乙烯烘烤成全贯穿多孔的圆锥形本体1。
该圆锥形本体1中空，且壁厚均匀，壁的厚度在4～10毫米之间。圆锥形本体1的内壁与外壁上均分布若干圆弧形突起。圆锥形本体1的多孔的孔隙孔径在80～120微米之间，圆锥角在60°～120°之间。如图1中所示，圆锥形本体的底角a大于17.5°。
实际使用中，超高分子量聚乙烯原料的平均分子量45×105至25×105。超高分子量聚乙烯初始状态的颗粒尺寸大于200微米，小于等于400微米。圆锥形本体1的圆锥角优选为90°。
如图1所示，本发明还提供了一种曝气器，由上述圆锥形本体1和圆形底盘2组成，圆形底盘2粘结在圆锥形塔状本体1的底部。其工作过程是：通过压缩机将空气输送至微孔曝气元件底盘进气口，空气通过进气口进入微孔曝气元件型腔，再通过微孔曝气元件微孔层排出形成密而小的气泡与污水进行充分接触，微孔有利于高效氧气传输及利用。
本发明研发了一种具有全贯穿多孔的曝气元件成形体，该成形体在制作加热成型后其孔隙的孔径控制在80～120微米之间，在测试或使用时，可达到较为理想的气泡直径。曝气元件的外形为圆锥塔形结构，其圆锥角控制在60°～120°之间，圆锥角优选为90°。
曝气元件的锥形体斜表面设计为波浪环形状，波浪环形可使曝气射流气泡产生紊流，使气泡从多角度喷射形成，而波浪形状又加大了曝气元件的曝气有效面积，经测算，与普通拱形球表面积相比，本发明的曝气元件的曝气有效面积增加了18%～30%。每个环面下端（即易结污泥面）也与水平面形成一个应大于污泥自卸角17.5°的斜面，从而保证曝气元件外表面整体自洁的功能。
本发明的曝气元件基础原料采用的是平均分子量45×105至25×105的超高分子量聚乙烯颗粒粉料，其颗粒尺寸经筛选控制在200～400微米的范围内，在加热成型过程中这些颗粒料在融熔状态下呈不规则的球形体，这些球形体相互挤压、堆积、粘结并在模具内形成规定形状的曝气元件，颗料之间的间隙形成形状不规则的孔隙洞，其孔径也能达到80～120微米的孔径。当然改变孔隙的孔径大小，可选用超高分子量聚乙烯不同颗粒的原料进行加工，即可控制并达到所需的孔隙洞孔径尺寸大小。
由于超高分子量原料特性，在加热烧结过程中颗粒原料在融熔过程中呈外表光滑的类似球形体，这些球形体之间相互堆积而形成均匀的空洞结构，球形体相对光滑的表面不易滋生吸附微生物，再因均匀的壁厚，降低了空气流动阻力。
在实际应用时，本发明可采用以下具体的实施方式。
对原料的选用：采用平均分子量为45×105的超高分子量聚乙烯，用振动筛进行筛选，筛孔的孔径选择上端筛孔为200微米，下端筛孔为400微米；选用能通过200微米而通不过400微米的中间层原料待用。
采用曝气元件模具：根据曝气元件的形状并计算其塑料的收缩率制作上模、下模与模套的组合模具。
加热烧结过程：清洁模具，在型腔部涂上薄薄一层脱模剂（如硅脂），在模腔内加入称量的选用原料，合上上模，放入烘箱内。
实施例1：
采用经筛选的平均分子量为45×105的超高分子量聚乙烯颗粒料，加工曝气元件制品。加热后的模具进烘箱加热过程中，温度控制在200℃～300℃，时间为45～120分钟，烧结过程中对上模施压0.5～2MPa。烧结完毕，从烘箱内取出模具，再进行冷却至80℃以下出模，取出曝气元件制品。
实施例2：
采用经筛选的平均分子量为25×105的超高分子量聚乙烯颗粒料，加工曝气元件制品。加料后的模具进烘箱加热过程中，温度控制在190℃～280℃，时间45～120分钟，烧结过程中，对上模施压0.5～1.5Mpa，烧结完毕，从烘箱内取出模具，再进行冷却至80℃以下出模，取出曝气元件制品。
本发明的曝气元件是曝气器的一个最重要组成部分，本元件的应用直接影响到水处理过程中的充氧性能指标。本发明的曝气元件可与用普通的工程塑料制作的通用底盘连接，连接方式采用双组份环氧树脂直接与底盘粘结而成，使之成为整体型通用产品的曝气器。
本发明的曝气元件与底盘粘结后成为整体式通用曝气器，提高了工况条件下的氧气利用率和表面自洁功能，有效地解决了堵塞结垢问题；具有的优点是：简便的结构，超长的使用寿命，降低了能耗和使用维护成本。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (7)
1.一种塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将超高分子量聚乙烯加入模具；
（2）烘箱烘烤，该过程中温度为190℃～320℃，时间为45～120分钟，对模具施压0.5至2Mpa；
（3）冷却至80℃以下出模，形成多孔的圆锥形本体，圆锥形本体中空，其壁厚在4～10毫米之间，其孔隙孔径在80～120微米之间，圆锥角在60°～120°之间。
2.如权利要求1所述的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于：所述步骤（1）之前还包括在模具的型腔部涂一层脱模剂。
3.如权利要求1所述的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯原料的平均分子量45×105至25×105。
4.如权利要求1所述的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯初始状态的颗粒尺寸大于200微米，小于等于400微米。
5.如权利要求1所述的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于：所述圆锥形本体的内壁与外壁上均分布有若干圆弧形突起。
6.如权利要求1所述的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于：所述圆锥形本体的底角大于17.5°。
7.如权利要求1所述的塑料成型微孔波环型锥塔状曝气元件制作方法，其特征在于：所述圆锥形本体的圆锥角为90°。
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