CN110054297A - 一种球形mbbr填料结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球形MBBR填料结构，其特征是：包括球形壳体，所述壳体由上下半圆形壳体扣合成整体结构，所述球形壳体表面镂空，镂空形状呈三角形，三角形的各边通过十字形或米字形的外部连接骨架围成网面状，骨架间空隙向壳体内部延伸形成内壁，所述内壁的内表面和外表面设有生物膜附着层，所述球形壳体内填充有海绵块填料。有益效果：与现有技术相比，本发明具有高效的脱碳能力，优越的硝化效果，稳定的出水水质，简捷的运行管理和较低的运行能耗：填料上的微生物污泥龄长，生物相多而且稳定化，同时微生物自身氧化分解，故系统污泥产生量少，相应减少了污泥处理费用。
Description
技术领域
本发明属于废水和污水生物处理技术领域，尤其涉及一种球形MBBR填料结构。
背景技术
MBBR填料是应用在MBBR工艺中的微生物载体，主要是为微生物提供适合生长的环境。MBBR填料是一种新型生物活性载体，它采用科学配方，根据污水性质不同，在高分子材料中融合多种有利于微生物快速附着生长的微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成，具有比表面积大、亲水性好、生物活性高、挂膜快、处理效果好、使用寿命长等优点。MBBR工艺的核心是生物载体及运行控制技术；生物载体是材料学与生物学紧密结合的产品；生物载体是优势生物选择器，特别是在难降解废水中非常重要。专利文献公开号208632202U公开了一种等距涡状线结构MBBR填料，其特征在于，包括外圆筒及设置于所述外圆筒内的涡状隔板，所述涡状隔板的横截面为涡状线。专利文献公开号206901847U公开了一种新型MBBR填料结构，主体为填料环，其特征在于：所述填料环为圆环形，所述填料环内设置有多个多边形填料孔，所述填料环外均匀排列设置有四个扇叶形的填料扇，所述填料扇内也设置有多个多边形填料孔。上述现有技术的目的是增大了填料与污水的接触面积，增大了生物的附着量以及在空间结构上不易形成半封闭空间，增大了填料表面传质效率。但是现有技术在实际应用过程中并不能同时兼顾易挂膜、易脱膜的特点，更不具备高效的脱碳能力及硝化效果。国内开发的多种填料用于各种污水处理，但普遍存在挂膜慢、附着生物量少、生物脱氮除磷效率低等一系列问题。
废水和污水生物处理技术领域亟待研发一种价格低廉、使用寿命长、比表面积大、易挂膜、亲水性能和生物亲和性高的悬浮生物填料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种球形MBBR填料结构，具备更优的脱氮除磷功能，比表面积大、易挂膜、易脱膜、亲水性能且生物亲和性高，能够明显提升污水处理效率。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种球形MBBR填料结构，其特征是：包括球形壳体，所述壳体由上下半圆形壳体扣合成整体结构，所述球形壳体表面镂空，镂空形状呈三角形，三角形的各边通过十字形或米字形的外部连接骨架围成网面状，骨架间空隙向壳体内部延伸形成内壁，所述内壁的内表面和外表面设有生物膜附着层，所述球形壳体内填充有海绵块填料。
所述上下半圆形壳体扣合方式采用法兰连接、卡扣连接或螺纹连接。
所述球形壳体的材质为改性PP塑料，海绵块填料采用改性聚氨酯海绵。
所述球形壳体的表面经生物酶改性处理。
所述球形壳体和海绵块填料中分别添加短切碳纤维，按质量份数计，短切碳纤维重量为0～20份。
所述球形壳体和海绵块填料中分别通过改性处理吸附有粉末活性炭，按质量份数计，粉末活性炭重量为0～50％份。
所述球形壳体和海绵块填料中分别加入1～10mg/kg的可溶性稀土化合物和矿物质元素，矿物质元素包括硅、铝、锰或铁。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有高效的脱碳能力：高浓度的生物菌群可获得很强的COD降解能力，COD容积负荷达到6kgCOD/m3·d；同时载体上丰富的生物菌群类型，增加了对难降解有机物的降解性能，因此系统的出水水质更好；优越的硝化效果：世代时间较长的硝化菌优先附着在载体上，使硝化作用不受悬浮生长的固体停留时间的影响，硝化菌浓度高，因此硝化脱氮能力显著，氨氮的去除率可以达到98％以上；稳定的出水水质：高浓度的生物量以及附着生长的特性使反应池内一直保持着较高的生物浓度，来水水质的波动可被迅速分解，确保出水水质稳定；简捷的运行管理：生物膜技术不存在传统活性污泥法的污泥膨胀、污泥上浮以及污泥流失等问题，因此不必频繁的监控反应池污泥情况和变换运行参数，使日常的运行管理更简捷；较低的运行能耗：该填料的引入可提高氧的利用率3～5％，因此充氧能耗降低；较低的占地面积：在获得相同处理能力和处理效果的条件下，该填料的增加可减少构筑物容积和占地面积1～3倍；较少的剩余污泥产量：填料上的微生物污泥龄长，生物相多而且稳定化，同时微生物自身氧化分解，故系统污泥产生量少，相应减少了污泥处理费用。
附图说明
图1是本发明的外形结构示意图；
图2是上半球壳体结构示意图；
图3下半球壳体结构示意图；
图4是内层置有改性海绵块填料的结构放大图。
图中：1.镂空，2.生物附着壁，3.内表面，4.外表面，5.外部连接骨架，6.骨架间孔隙，7.上半圆形壳体，8.下半圆形壳体，9.海绵块填料。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
详见附图，本实施例提供了一种球形MBBR填料结构，包括球形壳体，所述壳体由上下半圆形壳体7、8扣合成整体结构，所述球形壳体表面镂空1，镂空形状呈三角形，三角形的各边通过十字形或米字形的外部连接骨架5围成网面状，骨架间空隙6向壳体内部延伸形成内壁，所述内壁的内表面3和外表面4设有生物膜附着层2，所述球形壳体内填充有海绵块填料9。所述上下半圆形壳体扣合方式采用法兰连接、卡扣连接或螺纹连接。本实施例采用螺纹连接。所述球形壳体的材质为改性PP塑料，壁厚5-10mm，壳体外径30-100mm，采取专用注塑模具一次注塑成型；所述海绵块填料采用改性聚氨酯海绵。
本实施例的优选方案是，所述球形壳体的表面经生物酶改性处理，能够人为制造缺氧、好氧功能区。
本实施例的优选方案是，所述球形壳体和海绵块填料中分别添加短切碳纤维，按质量份数计，短切碳纤维重量为0～20份。
本实施例的优选方案是，所述球形壳体和海绵块填料中分别通过改性处理吸附有粉末活性炭，按质量份数计，粉末活性炭重量为0～50％份。
本实施例的优选方案是，所述球形壳体和海绵块填料中分别加入1～10mg/kg的可溶性稀土化合物和矿物质元素，矿物质元素包括硅、铝、锰或铁。可溶性稀土化合物选用市场供应的商品化合物。
球形壳体的材料表面粗糙且具有微孔结构，密度、沉淀速度、带电负荷以及电导性能够根据应用场景的需求进行调节。
实施例2
以某高浓度难降解工业废水治理工程为例
使用本发明提供的MBBR填料结构，处理量为1000m3/d。
所用填料组合方式为“内层海绵块填料(改性聚氨酯)+外层壳体填料(改性PP塑料)”内外双层填料组合使用，填料密度＞1，沉于生化池底部；
组合填料在应用过程中沉于生物池底部，使填料上所附生物膜大多处于厌氧状态，将工业废水中难降解有机物开环断链，分解为可生化的小分子有机物；
填料外层及内层结构在制造过程加入了短切碳纤维成分并吸附20％-30％的粉末活性炭，增加了填料的比表面积、亲水性及生物亲合性，同时增加了填料的挂膜能力；
填料外层及内层结构在制造过程加入了填料基料的6-10mg/kg可溶性稀土化合物，使其理化性能得到优化，可有效地加速生物膜反应器的启动，在化工、印染、发酵废水深度处理等方面的研究结果表明，微生物启动时间可缩短30-35％；
本MBBR填料结构的投加量控制在15％左右，低于普通生物填料，生物负载效率极高；
工程应用结果表明，组合生物填料应用在厌氧单元，对COD的去除率在10％-20％范围，同时可有效提高难降解工业废水的可生化性。
实施例3
以某景观河道治理工程为例
使用本发明提供的MBBR填料结构，能够提高河道水体生物自净能力，增加河道水体溶解氧浓度和微生物含量，降低河道水体有机物和SS浓度，有效预防水体黑臭。具体实施方案为：
单独使用内层海绵块填料(改性聚氨酯)，填料密度＜1；
填料在河道中浮于水体表面，通过水体动力流动与扰动，可间歇与空气接触，增加填料内部和水体中的溶解氧浓度；
聚氨酯填料在制造过程加入了短切碳纤维成分并吸附10％-20％的粉末活性炭，增加了填料的比表面积、亲水性及生物亲合性，同时增加了填料的挂膜能力；
聚氨酯填料在制造过程加入了填料基料的3-5mg/kg可溶性稀土化合物，对微生物有一定的刺激生长作用，可实现迅速挂膜；
填料在景观河道中需配合防止填料流失的设施安装，一般采用10mm左右的筛网；
填料在景观河道中应用灵活，可根据景观河道的水质情况，在不同的河段随机安置，安装简便，成本低廉；
实际工程应用结果表明，新型生物填料的应用可提高河道水体的自净能力，对水体中有机物去除率达80％以上，可提高水体溶解氧浓度3～5％，有效遏制水体黑臭现象。
实施例4
以某市政污水厂提标改造工程为例
使用本发明提供的MBBR填料结构，处规模15000m3/d，在原工艺的生物曝气池中投加该MBBR填料，将其改造为MBBR工艺，提高生物单元的脱氮除磷能力，减轻后续深度处理单元的负担，在改造成本最低的情况下，使污水厂出水稳定达到一级A标准的要求。具体实施方案为包括：
所用填料组合方式为“内层海绵块填料(改性聚氨酯)+外层壳体填料(改性PP塑料)”内外双层填料组合使用，填料密度接近于1；
所用填料悬浮在生物反应池中，通过曝气搅动，使其处于流化状态；
填料外层及内层结构在制造过程加入了短切碳纤维成分并吸附15-25％的粉末活性炭，增加了填料的比表面积、亲水性及生物亲合性，同时增加了填料的挂膜能力；
填料外层及内层结构在制造过程加入了填料基料的5-8mg/kg可溶性稀土化合物和硅、铝、锰、铁等几十种矿物质和微量元素，使其理化性能得到优化，可有效地加速生物膜反应器的启动。
在生物反应池中，填料内部中心改性聚氨酯表面所附生物膜处于厌氧状态，外层改性聚氨酯表面所附生物膜处于缺氧状态，外层改性PP塑料表面所附生物膜处于好氧状态；
通过人为在生物填料中构造不同的厌氧、缺氧、好氧功能区，可实现废水在同一生物池中进行脱氮除磷反应；
本填料投加量控制在10％-20％，低于普通生物填料，生物负载效率极高；
新型MBBR填料结构在污水厂提标改造中操作方便，投入成本低，不需对原有生物池进行大范围工程改造；
工程应用结果表明，组合生物填料的应用可大大提高生物单元的脱氮除磷效率，氨氮的去除率可以达到98％以上，有效降低后续深度处理单元的负荷，使污水厂出水稳定达到GB18918-2002标准中一级A的要求。
根据本发明公开的MBBR填料结构，以该MBBR填料结构为核心的MBBR工艺可作为常规污水处理出水的深度处理单元，也可用于微污染水体如河道水的氮磷污染强化去除，该系统可根据需处理来水的水质指标要求调整工艺附属设备(曝气系统可根据需要配置或取消)及处理负荷(根据污染物去除负荷及填料填充比调整设计参数)，以保证系统能够充分利用原水中的碳源进行生物降解和硝化-反硝化等进程。
上述参照实施例对该一种球形MBBR填料结构进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种球形MBBR填料结构，其特征是：包括球形壳体，所述壳体由上下半圆形壳体扣合成整体结构，所述球形壳体表面镂空，镂空形状呈三角形，三角形的各边通过十字形或米字形的外部连接骨架围成网面状，骨架间空隙向壳体内部延伸形成内壁，所述内壁的内表面和外表面设有生物膜附着层，所述球形壳体内填充有海绵块填料。
2.根据权利要求1所述的球形MBBR填料结构，其特征是：所述上下半圆形壳体扣合方式采用法兰连接、卡扣连接或螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的球形MBBR填料结构，其特征是：所述球形壳体的材质为改性PP塑料，海绵块填料采用改性聚氨酯海绵。
4.根据权利要求1或3所述的球形MBBR填料结构，其特征是：所述球形壳体的表面经生物酶改性处理。
5.根据权利要求1所述的球形MBBR填料结构，其特征是：所述球形壳体和海绵块填料中分别添加短切碳纤维，按质量份数计，短切碳纤维重量为0～20份。
6.根据权利要求1或5所述的球形MBBR填料结构，其特征是：所述球形壳体和海绵块填料中分别通过改性处理吸附有粉末活性炭，按质量份数计，粉末活性炭重量为0～50％份。
7.根据权利要求6所述的球形MBBR填料结构，其特征是：所述球形壳体和海绵块填料中分别加入1～10mg/kg的可溶性稀土化合物和矿物质元素，矿物质元素包括硅、铝、锰或铁。
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