CN110921822A - 一种生物加载器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物加载器模块，用作厌氧生物反应器中所需的生物质载体，该厌氧生物反应器作用是处理动物和植物来源的有机废物以生产有机肥料和产生沼气，该模块包含用于微生物定殖的模型，它由沿纵向表面固定的垂直定向的管状元件形成，模块具有分层结构，位于相邻层中的模块元件在各层之间留有间隙，模块元件由聚合物材料制成，具有多孔结构，可确保微生物的穿透力。本发明可通过改善生物质的混合程度和增加模块体积中的微生物数量来加速处理生物质的处理进程。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术研究领域，具体涉及一种生物加载器模块。
背景技术
本发明涉及生物技术研究领域，其可用作厌氧生物反应器中所需的生物质载体，该厌氧生物反应器的作用是通过处理动物和植物来源的有机废物从而生产有机肥料和沼气。
当前技术研究得出：在各种类型的生物反应器中一般使用生物加载器，其主要功能是用于强化生物清洁度或加快有机废物的处理进程。
根据2012年11月20日公开的专利RU122088U1和IPC C02F11/04内容，在厌氧生物反应器中对污水进行生物降解沉淀处理的装置是喷嘴，利用该喷嘴装纳厌氧微生物，其中制作毛刷的鱼线或尼龙刷毛材料，其纤维直径不得小于0.2mm，但该喷嘴的缺点是表面粘附力不全面、不强劲。
根据2010年3月27日公开的专利RU 92657U1和IPC C02F3/02内容,废水生物处理模块专门配备了用于固定微生物的聚合物载体，该聚合物载体由合成纤维制成的矩形纤维多孔无纺材料块制成。
根据2012年7月20日公开的专利RU 2456247和IPC C02F11/04内容发明的沼气池，配备了垂直定向的厌氧微生物固定装置，该装置位于环形空间的中心管和沼气池主体之间，用一组具有多孔结构的垂直杆制成，整个装置可以反转，并通过悬挂在上部的刚性框架组合连接到驱动器。
用于固定微生物的模块，根据专利RU 92657U1和RU 2456247发明，已经被证明不能用于拥有固定生物负载模块的厌氧生物反应器中。
目前已知的根据2009年12月27日发表的专利RU 2377191，IPC C02F3/公约优先权：2003年10月29日，DE 10350502.4)，其中提到的混合厌氧废水处理反应器，描述了UASB(Upflow Anaerobis Sludge Blanket)研究方法：与颗粒微生物共同反应并固定床微生物组合，它以固定层形式形成平行于反应器中间的承载元件。该承载元件呈板型，以平行模式分布，因此在这些承载元件空间内竖直方向上就产生了流动通道。
该承载元件是由相互贯通的多孔材料制成的，由聚合物和膨胀的粘土颗粒相互连接。所述板材之间相互间隔距离为3-6厘米，特定优选距离为3.5-5.5厘米。承载元件的排列形式：从上方俯视应位于反应器的横切面，被六边形方块包裹，也可将其置于其他位置例如矩形方块、基本多边形形状的方块或弯曲板中。在承载元件上时，反应器会被微生物污染。
根据专利RU2377191，生物反应器中承载元件与微生物所占的比例达15-40％，这大大降低了其性能作用。
在1994年9月29日公开的专利DE 4309779 A1中(2000年1月10日公开的专利RU2144004 C1，IPC C02F3/00，C02F3/10，B29C43/00)中，对拥有固定生物反应器的承载元件的生物过滤器进行了描述。该生物反应器主要用于微生物液体净化液体并配有承载元件。承载元件具有多孔结构，其孔隙适于微生物流体传输和定植。承载元件使用优选级塑料颗粒制成，这些塑料颗粒在热力影响下可相互连接，例如原料可选择中密度聚乙烯颗粒。
此外，承载元件还含有碎化的多孔形状的膨胀粘土颗粒，在塑料颗粒和膨胀粘土之间也有孔的存在。
承载元件呈扁平结构，其厚度与其表面面积相比可以忽略不计。在间隔杆的支撑下下，承载元件彼此之间产生一定的距离间隔，由间隔杆确定承载元件之间的流动路径(管道)。
根据专利DE4309779发明的承载元件的不足之处在于其生产成本过高。
根据2015年12月20日公布的新型专利RU 158003，MPC C02F3/00发明的生物加载模块，其中包含承载元件，相关元件在间隔棒的间隔下相互之间产生一定距离，从而起到支撑作用。承载元件以同轴形式排列的圆柱形框架制成，在其表面装置了一层具有多孔结构的材料用以保护厌氧微生物。2015年公开的专利RU U1 158003提供了增加粘附表面的可能性并简化了生物加载单元的设计及节约了成本，但是在生物质经输送管流动时不能保证混合的高质量性。
与已经进行声称的技术解决方案最接近的是由俄罗斯萨马拉有限责任公司Techvodkhoz Plan生产的生物加载模块(电子资源，https://z-tvh.ru/produkcziya/biologicheskaya-ochistka/bloki-biologicheskoj-zagru zki/，日期：2018年9月7日)。该模块包含由聚合物材料制成的管状元件并具有网状结构的侧表面，成矩形块组合状。网状结构元件沿着纵向端面被焊接固定在模块中，表面积较大并可拥有良好的微生物附着力。然而，当被作为生物装载模块从顶部进料进行厌氧生物处理时，如需进行附加的高质量生物质混合，需要利用其他的装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种生物加载器模块，通过加快生物质的混合进程和增加模块中的微生物数量，创建可作用于厌氧生物反应器的生物加载模块。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种生物加载器模块，包括用于定殖微生物的模块，所述模块由沿纵向端面紧固的呈垂直定向的管状元件组成，所述模块分层排列，所述模块元件在各层之间存有间隙。
进一步地，在所述模块的一侧安装大小为横截面尺寸一半的元件，而在相邻层中，其一半元件的模块侧面需定向为相反方向。
进一步地，所述全角模块元件的长度大于剩余元素各层之间的间隙距离。
在生物装载器模块中，其包括用于微生物沉降的模型，其由垂直定向沿着纵向端面紧固的管状元件形成。根据本发明，模块按层排列，相邻各层的模块元件之间留有间隙。这些模块的元件由具有多孔结构的聚合材料制成，该多孔结构可确保微生物的穿透力。
生物装载模块大多可用于在具有顶部进料装置的垂直厌氧生物反应器中产生生物加载。
在模块的某一侧面安装半横截面大小的元件，而在相邻层中，其一半元件的模块侧面需定向为相反方向。
此外，在各层间全角模块元件的长度与层中其余元件的长度差要大于各层之间的间隙距离。
使用具有多孔结构的聚合物材料模块元件可增加模块中的微生物数量，所述的多孔结构可确保微生物的穿透力，可在模块元件的表面和深层孔内定殖微生物群。
本发明与现有技术相比具有以下优点：通过加快生物质的混合进程和增加模块中的微生物数量，创建可作用于厌氧生物反应器的生物加载模块，厌氧生物反应器具有上部供料的特性，上部供料可加快生物质处理进程。
附图说明
图1为本发明的生物加载器模块图；
图2为本发明的具有多层结构的模型图；
1-圆柱形元件，2-全角元件，3-安装元件
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种生物加载器模块，包括用于定殖微生物的模块，所述模块由沿纵向端面紧固的呈垂直定向的管状元件组成，所述模块分层排列，所述模块元件在各层之间存有间隙。
具体而言，在所述模块的一侧安装大小为横截面尺寸一半的元件，而在相邻层中，其一半元件的模块侧面需定向为相反方向。
具体而言，所述全角模块元件的长度大于剩余元素各层之间的间隙距离。
生物加载器模块包含用于微生物定殖的各模块，各模块分层排列。每个模块由经纵向表面固定的垂直管状元件形成。具体如图所示，该图显示的是具有直径D的圆柱形元件1，呈矩形平行六面体形式的模块。元件的横截面呈不同形状，如正方形或椭圆形。模块中全角元件2的设计尺寸长于层中其他元件间间隙的尺寸，以此来确保各层之间的间隙Δ的尺寸。与此同时，这些元件也起到了支撑作用。在模块的一个侧面上，安装元件3是横截面D/2的一半
模块元件由聚合物材料制成，厚度为5-10毫米，具有多孔结构，其孔隙适于由低压聚乙烯制成的微生物的沉降。模块元件表面和深层孔隙中的微生物群的升降作用可带来微生物群数量的增加，从而加速生物质的厌氧处理进程。
上述生物加载器模块的操作流程如下：
所制备的生物质从上方进料，并在模块的整个表面均匀分布。生物质通过第一层中的模块的元件形成的管道进行移动，并通过第一层和第二层之间的间隙进入第二层中模块元件中。以此，在这种情况下，模块的层数越多，混合效果越好。
在生物加载器载模块的实际操作中，模块被分解为6.5×6个元件，该类元件直径为D＝50mm，高度为300mm且间隙值为Δ＝50mm，模块至少放置12层，才能实现其有效混合。
生物质的混合力提升及模块中微生物数量的增加可加速生物质的厌氧处理过程。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (3)
1.一种生物加载器模块，包括用于定殖微生物的模块，所述模块由沿纵向端面紧固的呈垂直定向的管状元件组成，其特征在于：所述模块分层排列，所述模块元件在各层之间存有间隙。
2.根据权利要求1所述的生物加载器模块，其特征是在所述模块的一侧安装大小为横截面尺寸一半的元件，而在相邻层中，其一半元件的模块侧面需定向为相反方向。
3.根据权利要求2所述的生物加载器模块，其特征是所述全角模块元件的长度大于剩余元素各层之间的间隙距离。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200327 |
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