CN107651748A - 一种用于污水处理的微生物载体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于污水处理的微生物载体，包括依次由外向内间隔设置的外圈、中间圈、内圈，外圈和中间圈以及中间圈和内圈之间分别通过支撑架固连，外圈的外圆周面和内圆周面分别设有第一凸起条及第二凸起条，中间圈的内外侧及内圈的内外侧均设有第三凸起条；外圈、中间圈、内圈及多个支撑架的材料均由如下重量百分比的组分组成，其中基础料：低压聚乙烯为90％～95％；辅料：滑石粉为2％～3％；亲水功能料：矿渣粉或聚乙烯醇为2.5％～5.5％、焦炭为0.8％～2.8％。本发明采用低压聚乙烯作为基础料，具有较高的刚性、韧性和耐磨性，机械强度好介电性能，耐环境应力开裂性均较好，非常适用于微生物载体的工作环境；在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸碱盐腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种用于污水处理的微生物载体。
背景技术
应用于城市污水和工业污水处理中，目前最常用的生物处理方法是活性污泥法和生物膜法。活性污泥法与1914年在英国曼城斯特建成试验场开创以来，已有将近90年的历史，它是污水生物处理领域内使用最早、最为成熟的工艺。但是活性污泥工艺在使用过程中存在诸多问题，如：占地面积大、剩余污泥量大、脱氮效果差、管理费用高、易发生污泥膨胀和污泥流失等。而生物膜法有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积、节省投资。此外，采用生物膜法运行管理时不存在污泥膨胀和污泥回流问题。
微生物载体作为生物膜提供附着生长固定表面的材料，是生物膜处理工艺的关键。它直接影响生物反应的处理效果，且微生物载体的污水处理效率以及使用费用在生物反应处理系统的建设投资中占据较大的比重。由于污水处理系统的占地和使用空间越来越受限以及较为恶劣的污水环境，现有的微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率以及处理效率越来越不能满足现有生产的需求。此外，微生物载体一般采用弹性立体填料，不能提高微生物活性，也无法提高附着微生物的代谢处理能力。
发明内容
本发明提供了一种用于污水处理的微生物载体，解决了以上所述的技术问题。
本发明解决上述技术问题的方案如下：一种用于污水处理的微生物载体，所述微生物载体包括依次由外向内间隔设置的外圈、中间圈、内圈，所述外圈和中间圈以及所述中间圈和内圈之间分别通过支撑架固定连接，所述外圈的外圆周面和内圆周面分别设有第一凸起条及第二凸起条，所述中间圈的内外侧及所述内圈的内外侧均设有第三凸起条；所述外圈、中间圈、内圈及多个支撑架的原材料均由如下重量百分比的组分组成，其中基础料：低压聚乙烯的含量为90％～95％；辅料：滑石粉的含量为2％～3％；亲水功能料：矿渣粉或聚乙烯醇的含量为2.5％～5.5％、焦炭的含量为0.8％～2.8％。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于污水处理的微生物载体，具有以下优点：1、通过采用低压聚乙烯作为微生物载体的基础料，低压聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，无毒、无味，密度在0.940～0.976g/cm3范围内；结晶度为80％～90％，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃；它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好。在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀，具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。它还具有较高的刚性、韧性和耐磨性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性均较好，非常适用于微生物载体的工作环境；2、将微生物载体设计为外圈、中间圈、内圈三层，层层吸附微生物膜，提高微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率；通过在外圈、中间圈及内圈的内外表面均设有凸起条，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大污水池容量的要求，容易增加系统内微生物浓度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述外圈、中间圈、内圈及多个支撑架的原材料还包括酶促活性成分Fe(OH)3：Fe(OH)3的含量为0.53％～1.77％。
采用上述进一步方案的有益效果是：铁为载体的一种酶促活性成分，与铁结合后的载体具有亲水性好、生物附着力强、易挂膜、附着力好、不易脱落的特点；采用人为调控酶促技术强化微生物活性的研究策略，利用铁参与电子传递作用与酶促反应激活剂作用的原理，强化铁离子介入微生物生化反应过程，达到提高功能微生物代谢反应活性、提升生物脱氮除磷效率的目的。同时对活性污泥微生物群落结构及其功能多样性产生积极影响，促进了微生物的生长，丰富了微生物多样性，提高了微生物抵抗外界环境因素变化的能力，提高附着微生物的代谢处理能力。
进一步，所述第一凸起条的横截面为半椭圆形。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将第一凸起条的横截面设计为椭圆形，增大了外圈与污水物的接触面积，从而提高了污水处理效率。
进一步，所述第二凸起条的横截面为等腰梯形。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将第二凸起条的横截面设计为等腰梯形，增大了外圈与污水物的接触面积，从而进一步提高微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率。
进一步，所述第三凸起条的横截面为等腰梯形。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将第三凸起条的横截面设计为等腰梯形，增大了外圈与污水物的接触面积，从而进一步提高微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率。
进一步，所述外圈、所述中间圈、所述内圈、多个所述支撑架、所述第一凸起条、所述第二凸起条及所述第三凸起条为一体式成型。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将所述外圈、所述中间圈、所述内圈、多个所述支撑架、所述第一凸起条、所述第二凸起条及所述第三凸起条设计为一体式成型，其制造安装简单且结构稳固。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例提供的一种用于污水处理的微生物载体的结构正视图；
图2为图1所示的一种用于污水处理的微生物载体的左视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100、微生物载体；10、外圈；11、第一凸起条；12、第二凸起条；20、中间圈；30、内圈；40、支撑架；50、第三凸起条。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1及图2所示，本发明提供了一种用于污水处理的微生物载体，所述微生物载体100包括依次由外向内间隔设置的外圈10、中间圈20、内圈30，所述外圈10和中间圈20以及所述中间圈20和内圈30之间分别通过支撑架40固定连接，所述外圈10的外圆周面和内圆周面分别设有第一凸起条11及第二凸起条12，所述中间圈20的内外侧及所述内圈30的内外侧均设有第三凸起条50；所述外圈10、中间圈20、内圈30及多个支撑架40的原材料均由如下重量百分比的组分组成，其中基础料：低压聚乙烯的含量为80％～85％；辅料：滑石粉的含量为2％～3％；亲水功能料：矿渣粉或聚乙烯醇的含量为2.5％～5.5％、焦炭的含量为0.8％～2.8％。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于污水处理的微生物载体，具有以下优点：1、通过采用低压聚乙烯作为微生物载体的基础料，低压聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，无毒、无味，密度在0.940～0.976g/cm3范围内；结晶度为80％～90％，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃；它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好。在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀，具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。它还具有较高的刚性、韧性和耐磨性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性均较好，非常适用于微生物载体的工作环境；2、将微生物载体设计为外圈、中间圈、内圈三层，层层吸附微生物膜，提高微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率；通过在外圈、中间圈及内圈的内外表面均设有凸起条，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大污水池容量的要求，容易增加系统内微生物浓度。
将本实施例所制备的用于污水处理的微生物载体投加到工业废水好氧生物处理系统中，其中可提高微生物量达30％。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述外圈10、中间圈20、内圈30及多个支撑架40的原材料还包括酶促活性成分Fe(OH)3：Fe(OH)3的含量为0.53％～1.77％。
Fe(OH)3为载体的一种酶促活性成分，与铁结合后的载体具有亲水性好、生物附着力强、易挂膜、附着力好、不易脱落的特点；采用人为调控酶促技术铁元素强化微生物活性的研究策略，利用铁参与电子传递作用与酶促反应激活剂作用的原理，强化铁离子介入微生物生化反应过程，达到提高功能微生物代谢反应活性、提升生物脱氮除磷效率的目的。同时对活性污泥微生物群落结构及其功能多样性产生积极影响，促进了微生物的生长，丰富了微生物多样性，提高了微生物抵抗外界环境因素变化的能力，提高附着微生物的代谢处理能力。
将本实施例所制备的用于污水处理的微生物载体100和纯低压聚乙烯直接制得的生物载体分别投加到市政污水好氧生物处理系统中，纯低压聚乙烯直接制得的生物载体挂膜所需时间为45天，本实施例所制备的亲水型生物载体挂膜所需时间为11天。挂膜所需时间缩短了34天，说明加入酶促活性成分铁所制得的亲水型生物载体具有很好的挂膜性能。
优选的，如图1所示，所述第一凸起条11的横截面为半椭圆形。通过将第一凸起条11的横截面设计为椭圆形，增大了外圈10与污水物的接触面积，从而提高了污水处理效率。
优选的，如图1所示，所述第二凸起条12的横截面为等腰梯形。通过将第二凸起条12的横截面设计为等腰梯形，增大了外圈10与污水物的接触面积，从而进一步提高微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率。
优选的，如图1所示，所述第三凸起条50的横截面为等腰梯形。通过将第三凸起条50的横截面设计为等腰梯形，增大了外圈10与污水物的接触面积，从而进一步提高微生物载体的比表面积、孔隙率和载体填充率。
优选的，所述外圈10、所述中间圈20、所述内圈30、多个所述支撑架40、所述第一凸起条11、所述第二凸起条12及所述第三凸起条50为一体式成型。通过将所述外圈10、所述中间圈20、所述内圈30、多个所述支撑架40、所述第一凸起条11、所述第二凸起条12及所述第三凸起条50设计为一体式成型，其制造安装简单且结构稳固。
本发明所述的用于污水处理的微生物载体100的制备方法为：
①按照上述重量百分比称取原料，将其进行均匀混合。
②将挤出机升温，机身温度达到135℃，机头温度达到130℃。
③将混合后的原料送入挤出机筒内，随着挤出机螺杆的转动原料被强制推向机头方向。
④从机头模具口挤出具有一定形状的产品，经定径、冷却定塑、切割定型即可得到灰黑色内部为十字支撑架的圆柱体，最好柱面的横截面积为齿形。
本发明的有益效果为：在载体的表面生长的微生物膜由于载体流化碰撞，曝气冲刷使微生物处于高活性的对数增长期，处理效率高，进而达到缩短水力停留时间的目的。微生物载体100中含有大量对生物活性的增强成份，促进了附着微生物的活性，提高了微生物对污染物的处理能力。实际使用过程中无需安装固定，具备适用性强、应用范围广，既可用于有机物去除，也可用于脱氮除磷；既可用于新建的污水处理厂，更可用于现有污水处理厂的升级改造提质扩容、中水回用生化处理、河道治理、水产养殖等。
经多次工程研究设计，本发明的一种微生物载体的材料通过特殊形式与酶促活性机理相结合，使其具有很大的比表面积和孔隙率，为微生物大量繁殖提供了舒适的生长环境，丰富了微生物种群结构，提高了单位容积内生物量。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于污水处理的微生物载体，其特征在于，所述微生物载体(100)包括依次由外向内间隔设置的外圈(10)、中间圈(20)、内圈(30)，所述外圈(10)和中间圈(20)以及所述中间圈(20)和内圈(30)之间分别通过支撑架(40)固定连接，所述外圈(10)的外圆周面和内圆周面分别设有第一凸起条(11)及第二凸起条(12)，所述中间圈(20)的内外侧及所述内圈(30)的内外侧均设有第三凸起条(50)；所述外圈(10)、中间圈(20)、内圈(30)及多个支撑架(40)的原材料均由如下重量百分比的组分组成，其中基础料：低压聚乙烯的含量为90％～95％；辅料：滑石粉的含量为2％～3％；亲水功能料：矿渣粉或聚乙烯醇的含量为2.5％～5.5％、焦炭的含量为0.8％～2.8％。
2.根据权利要求1所述一种用于污水处理的微生物载体，其特征在于，所述外圈(10)、中间圈(20)、内圈(30)及多个支撑架(40)的原材料还包括酶促活性成分Fe(OH)3：Fe(OH)3的含量为0.53％～1.77％。
3.根据权利要求1所述一种用于污水处理的微生物载体，其特征在于，所述第一凸起条(11)的横截面为半椭圆形。
4.根据权利要求1所述一种用于污水处理的微生物载体，其特征在于，所述第二凸起条(12)的横截面为等腰梯形。
5.根据权利要求1所述一种用于污水处理的微生物载体，其特征在于，所述第三凸起条(50)的横截面为等腰梯形。
6.根据权利要求1-5任一所述一种用于污水处理的微生物载体，其特征在于，所述外圈(10)、所述中间圈(20)、所述内圈(30)、多个所述支撑架(40)、所述第一凸起条(11)、所述第二凸起条(12)及所述第三凸起条(50)为一体式成型。
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