CN108423802B - 一种用于悬浮快滤池的滤料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于悬浮快滤池的滤料，包括聚氨基甲酸酯海绵，所述聚氨基甲酸酯海绵内嵌有多孔石英球。本发明的滤料适于悬浮快滤池生化功能，不仅具有对悬浮污染物良好的截留和吸附效果，还具有良好的微生物附着、生物膜形成以及对生物膜的保护作用，从而能够更好的发挥其快速过滤和生化处理作用。

Description

一种用于悬浮快滤池的滤料

技术领域

本发明涉及一种用于悬浮快滤池的滤料。

背景技术

合流制排水区域雨天时，随着降雨量的增加，雨水径流量相应的增加，当管道流量超过截流干管的输送能力时，将出现溢流，部分雨污混合污水经过溢流井或泵站排入受纳水体而产生溢流，该部分雨污水即为合流制溢流(combined sewer overflows，CSO)。在城市点源污染被逐步控制后，城市CSO作为典型的非点源污染已成为世界城市水环境污染、生态系统失衡的重要原因，若城市CSO不加控制，直接排入天然水体的污染物质将严重破坏城市水体水质并影响水体功能的恢复。

合流制溢流水质波动大，部分水质远高于污水，因而初期雨水和CSO等对受纳水体的污染极其严重，而CSO控制措施主要可分为源头控制、管道系统控制、储存调蓄和末端处理四大类，但目前我国多采用调蓄等控制手段，并没有完整的针对这些水量较大的污染源的处理设施。悬浮快滤池作为一种CSO末端处理工艺，可应用于管网末端，对入河雨污水进行快速处理。运行时，待过滤水进入悬浮快滤池由下而上的通过滤料进行过滤，滤料靠浮力和水流冲击力压实，截留污染物，从而有效地控制合流制溢流污染，对雨污水的SS和COD产生良好的去除效果。因此，滤料品质的优劣很大程度上决定了悬浮快速过滤池对CSO的处理效果，选择并设计合适的滤料，用以处理合流制溢流污水实有必要。

此外，部分区域由于合流制溢流造成的天然水体环境恶化已十分严重，加之合流制雨天溢流发生的频率相较晴天为低，导致悬浮快滤池在不发生溢流时处于闲置状态。因此，为了提高悬浮快滤池的利用效率，同时提高其对由于合流制溢流造成的水体污染负荷的削减水平，进一步开发悬浮快滤池的生化功能，对已经产生污染的水体进行生化处理意义重大。要开发悬浮快滤池的生化功能，滤料的选择十分关键。

目前，已经有各种滤料类专利、产品对污水处理进行了研究。但现有各类滤料主要针对工业废水或日常污水处理进行设计，尚无专门为悬浮快滤池快速过滤功能及生化功能的开发而专门设计的滤料种类。

例如，名为“一种椰子壳水处理滤料的生产工艺”(申请号：201410501983.7，公开号：CN104324552A)的发明专利，采用椰子壳为原料，经加工处理后，适用于石油炼化企业的水处理，对含油污水处理效果显著。但由于其原料为椰子壳，因此其密度远大于水，然而，若运用于CSO悬浮快滤装置，则要求其滤料比重小于水，方可形成悬浮滤层对CSO进行过滤。再例如，名为“一种石英砂水处理滤料”(申请号：201410507721.1，公开号：CN104289034A)的发明专利，以石英砂颗粒为基质，并加入高岭石黏土，焙烧后粉碎，其密度在2.66g/cm3左右，最佳水力负荷为2.2m/h(水力停留时间为1.4h)；相同地，名为“一种沸石水处理滤料”(申请号：201310529538.7，公开号：CN104587746A)的发明专利，其基质为沸石颗粒，加高岭石黏土焙烧后再粉碎成滤料，其粒径为1.0-2.5mm，水力停留时间为1.4h，密度为2.55用于矿化净化水质，去除COD及氨氮。但上述两种滤料均密度过大，且运行时所需水力停留时间过长，对于CSO快速处理装置并不适用。

目前的滤料多为比重较大或需较长水力停留时间的滤料，若要运用于水流自下而上过滤的悬浮快滤池内，需寻找满足比重小于水、表面粗糙、有棱角、粒径适当等特性的滤料，否则滤料无法悬浮于水中，则无法挤压成层并形成滤层，导致其对CSO的处理效果不佳。针对上述问题，也有部分研究者开发了比重较轻、适用快速过滤的滤料。

例如，名为“一种水处理用的纤维滤料”(申请号：03104773.4，公开号：CN1432423A)的发明专利，该滤料由丝束节和固定在其中的丝束圈和尾丝丝束构成，其中丝束圈和尾丝丝束由植物纤维或亲水性人造纤维中的一种或两种以上的单丝纤维集束而成，丝束节为塑料、陶瓷、橡胶或金属制成的实心体或带孔的多孔体，主要用于污水中各种悬浮杂质的分离，特别适合含有油类或脂类的悬浮杂质分离。该滤料虽适用快速过滤，密度较小，接近于水，但若要形成滤层，其比重仍旧过大，且其为纤维滤料，长期使用后纤维丝之间易相互缠绕，因此仍不适用于在CSO快速处理装置内使用。再例如，名为“新型水处理滤料”(申请号：00205026.9，公开号：CN2411246Y)的实用新型专利，该滤料由塑料发泡后挤出成型，在其内设过滤通道和微孔，但其只适用于对水质较好的水进行精滤，而合流制溢流较脏，并不适用，且其滤料内部结构复杂，制造工艺相对麻烦，成本较高。再例如，名为“一种除铁除锰悬浮滤料及其制备方法”(申请号：201410437905.5，公开号：CN104150587A)的发明专利，该滤料由锰砂、膨胀珍珠岩及塑料粒子经人工合成，其比重小于水，可悬浮于水中，但该滤料由于其制造材质，主要针对污水中的铁离子、锰离子进行设计，因此对于处理合流制溢流污水效果可能不佳。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，针对上述各类滤料存在的缺陷，如密度过大或过小；所需水力停留时间过长，不利于快速过滤；不利于微生物的附着及生物膜的形成，或虽然能够形成生物膜，但易受到水力冲击负荷的影响，等等问题，提供一种用于悬浮快滤池的新滤料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于悬浮快滤池的滤料，包括聚氨基甲酸酯海绵，所述聚氨基甲酸酯海绵内嵌有多孔石英球。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵为立方体形。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵的立方体边长为10-50mm。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵的立方体边长为15-25mm。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵的立方体边长为20mm。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵的孔隙密度为30-40ppi。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵的孔隙密度为35ppi。

进一步地，所述石英球的粒径为5-8mm。

进一步地，所述石英球密度为1500-1700kg/m³。

进一步地，所述石英球密度为1660kg/m³。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵密度为70-85kg/m³。

进一步地，所述聚氨基甲酸酯海绵密度为78.5kg/m³。

本发明的滤料具有如下特性和优点：

(1)本发明的滤料密度略小于水且与水接近，比重略小于水，进行过滤时滤料能浮于水面上。

(2)本发明的滤料，聚氨基甲酸酯海绵表面具有粗糙性，截留和粘附污染物效果好。

(3)本发明的滤料优选为立方体形，在反冲洗时，其棱角利于相互摩擦洗脱截留、附着的污染物，且易于加工。

(4)本发明的滤料优选为立方体形，边长优选为10-50mm，更优选为15-25mm，最优选为20mm，优选的粒径避免造成滤料颗粒彼此之间空隙较大，从而提升了过滤效果，同时，也不会因为粒径过小而引起过滤压头上升，增大动力消耗，从而节约了能耗。

(5)本发明滤料的聚氨基甲酸酯海绵和内嵌的石英球为多孔结构，大大提高滤料的比表面积，为生物膜的附着提供了便利，使微生物能够在滤料内部生长，同时为生物膜提供了保护。

(6)本发明滤料的聚氨基甲酸酯海绵和内嵌的石英球材料性质稳定，无有害物质溶出，且不易被微生物降解。

本发明提供适于悬浮快滤池生化功能的优质滤料，不仅具有对悬浮污染物良好的截留和吸附效果，还具有良好的微生物附着、生物膜形成以及对生物膜的保护作用，从而能够更好的发挥其快速过滤和生化处理作用。第一，在对合流制溢流污水进行快速过滤时，本发明滤料能够压实，从而除去大部分的颗粒性污染物；第二，在没有发生溢流，悬浮快滤池发挥生化作用时，本发明滤料能够以接近流化态的形式悬浮于水中，从而延长微生物与污染物的接触时间，提高生化处理效率；第三，本发明滤料能够对附着于其上的生物膜具有一定的保护作用，使其不致在快滤过滤时较大的水力冲击负荷下发生严重的脱落，而影响其后续的生化作用；第四，本发明滤料在反冲洗时能够很好的膨胀，通过相互间的碰撞摩擦洗脱截留、附着的污染物；第五，本发明滤料在进行反冲洗时，滤料不会栓塞在反应装置内，从而不会影响反冲洗的效果。

本发明的聚氨基甲酸酯海绵内嵌多孔石英球的滤料满足比重略小于水、表面粗糙、有棱角及粒径适当的要求，对于悬浮快滤池快速过滤CSO，去除CSO中大部分颗粒性污染物效果显著，能有效降低雨天合流制溢流污水中的SS及COD浓度；同时，还满足了易于微生物附着并形成生物膜、保护生物膜防止被冲击脱落的要求，对于悬浮快滤池在没有溢流产生时，进行生化作用处理受污染的水体，能够有效降低水体中的NH3-N及COD等污染指标的水平。反冲洗进行时，在反冲洗水头作用下滤料层膨胀，通过相互碰撞摩擦便可洗脱滤料上附着物，清洗时快捷简便。加之聚氨基甲酸酯和石英球的性质稳定，且本滤料构造简单，利于大规模生产制造，因此其对于进一步开发悬浮快滤池生化功能而言，是理想的滤料。

附图说明

图1为本发明用于悬浮快滤池的滤料一种实施例的立体示意图；

图2为本发明用于悬浮快滤池的滤料一种实施例的截面示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1至图2，在一种实施例中，一种用于悬浮快滤池的滤料，包括聚氨基甲酸酯海绵1，所述聚氨基甲酸酯海绵1内嵌有多孔石英球2。

在优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵1为立方体形。

在更优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵1的立方体边长为10-50mm。

在进一步优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵1的立方体边长为15-25mm。

在一个特别优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵1的立方体边长为20mm。

在优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵1的孔隙密度为30-40ppi。

在一个特别优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵1的孔隙密度为35ppi。

在优选的实施例中，所述石英球2的粒径为5-8mm。

在优选的实施例中，所述石英球2密度为1500-1700kg/m³。

在一个特别优选的实施例中，所述石英球2密度为1660kg/m³。

在优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵密度为70-85kg/m³。

在一个特别优选的实施例中，所述聚氨基甲酸酯海绵密度为78.5kg/m³。

实例

如图2所示，本发明用于悬浮快滤池的滤料选用聚氨基甲酸酯海绵1，内嵌多孔石英球2以提高其密度。所选聚氨基甲酸酯海绵的孔隙密度为35ppi，其表观密度远小于水，实际密度约为78.5kg/m³。聚氨基甲酸酯材料性质稳定，不易被微生物降解，且其表面粗糙。将其设计为立方体形，滤料的棱角利于滤料间相互摩擦，其尺寸(长×宽×厚)优选为20×20×20mm；内嵌的石英球2为多孔结构，利于微生物的附着，其密度约为1660kg/m³。

本发明为悬浮快滤池生化功能提供了一种高性能的滤料，使用时将聚氨基甲酸酯海绵内嵌多孔石英球滤料装入悬浮快滤池内。

本滤料采用聚氨基甲酸酯海绵与多孔石英球的复合型滤料，其材质性能稳定，使用中不易与污水发生反应，不易溶于水，且不易被微生物降解，因此损耗极小，且不会造成二次污染。

由于聚氨基甲酸酯海绵内嵌石英球滤料为多孔结构，微生物可在滤料内部生长并形成生物膜。同时滤料的多孔结构为内部生物膜结构具有一定的保护作用，有效地防止了生物膜因雨天溢流发生时，悬浮快滤池发挥过滤作用而产生的较大的水力冲击负荷使生物膜脱落，从而避免了过滤作用对后续的生化功能产生较大的影响。

此外，聚氨基甲酸酯海绵内嵌多孔石英球滤料可依靠悬浮快滤池过滤后的清水作为反冲洗水，依靠反冲洗水头进行反冲洗，同时其他滤室的滤后清水可为进行反冲洗的滤室提供反冲洗水，不需要提供额外的水与能量。在反冲洗时，本发明滤料由于密度变化有利于后期反冲洗时滤料的膨胀及摩擦，同时在反冲洗水头作用下洗脱附着物。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用悬浮快滤池进行合流制溢流污水处理的方法，其特征在于，包括：将用于悬浮快滤池的滤料装入悬浮快滤池内，所述滤料包括聚氨基甲酸酯海绵，所述聚氨基甲酸酯海绵内嵌有多孔石英球，应用时，聚氨基甲酸酯海绵内嵌石英球滤料的多孔结构使微生物在滤料内部生长并形成生物膜；

在雨天发生溢流时，所述悬浮快滤池利用所述悬浮滤料对合流制溢流污水进行快速过滤，所述悬浮滤料能够压实，从而除去大部分的颗粒性污染物；

在没有发生溢流时，所述悬浮快滤池利用所述悬浮滤料发挥生化作用，所述悬浮滤料能够以接近流化态的形式悬浮于水中，从而延长微生物与污染物的接触时间，提高生化处理效率；

在雨天发生溢流，对合流制溢流污水进行快速过滤时，滤料对其内部生物膜提供保护作用，防止在快滤过滤时的水力冲击负荷下发生脱落，以避免影响所述悬浮快滤池在没有溢流产生时利用所述悬浮滤料内部生物膜进行生化作用，处理受污染的水体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于,所述聚氨基甲酸酯海绵为立方体形。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于,所述聚氨基甲酸酯海绵的立方体边长为10-50mm。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于, 所述聚氨基甲酸酯海绵的立方体边长为15-25mm。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于, 所述聚氨基甲酸酯海绵的立方体边长为20mm。

6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于,所述聚氨基甲酸酯海绵的孔隙密度为30-40 ppi。

7.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于, 所述石英球的粒径为5-8mm。

8.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于,所述石英球密度为1500-1700 kg/m³。

9.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于,所述聚氨基甲酸酯海绵的密度为70-85 kg/m³。