CN115784425A - 一种多面球体硝化填料及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种新型多面球体高效硝化流化填料及其应用方法，其特征在于：所述的多面球体填料外表面由多个锥形组块组合而成，每个锥体组块有1处空缺；通过对填料构型及材质进行全新的设计，解决传统硝化流化填料的存在的问题。本发明的填料比表面积与常规市售填料相比有很大提升；根据硝化的反应特性，通过添加其他组分对填料的密度进行合理控制，使得填料能够达到良好的流化状态，既能实现良好的传质，也减小了动能消耗；填料锥形组块上的空缺设计使得相传递更加均匀。添加活性物质后填料表面更易附着微生物，缩短启动时间。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种多面球体硝化填料及其应用方法，主要目的是通过设计一种全新构型的硝化填料，克服传统硝化填料的缺点，实现高效硝化。
背景技术
目前市政污水或工业废水常用的处理技术手段是活性污泥法和生物膜法。生物膜法具有有机负荷高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资，耐冲击负荷，剩余污泥产量低等优点，因此被广泛应用。生物膜法包括固定床和流化床等多种运行模式，且生物膜法的核心在于填料的选择与控制，而填料在固定床运行模式下存在很多缺陷，如短流，堵塞，传质不均匀等，导致处理效果较差；而流化床是在高的水力冲击下使填料在反应器中发生不规则的运动，填料之间相互碰撞，填料表面与底物充分接触，增大微生物附着的比表面积，传质更加均匀。但目前硝化填料存在的问题包括：（1）市售的波纹板、花环等填料的比表面积小，微生物能依附的有效比表面积少；（2）目前市售填料多由聚丙烯、聚乙烯等纯料制备，导致填料比重过小，在反应器内流化所消耗的动能较大，流化状态不好，导致传质不均匀；（3）如K1、K3等市售填料的构型缺陷导致传质不均匀，虽然有较大比表面积，但能够挂膜的表面都在内部且细小，易堵塞；（4）填料表面生物亲和性差，生物挂膜启动时间较长。鉴于现有技术中存在的上述问题，对于填料构型进行创新和改善，包括提高填料的有效比表面积及合理调控填料的成本和比重显得尤为重要。
基于现有填料存在的缺点和问题，本发明提出一种多面球体硝化填料及其应用方法，既能实现高效的硝化效果，且反应器与此种填料的结合可解决传统硝化填料存在的运行调控困难及填料自身的缺陷问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，结合上述背景技术，本发明提供了一种多面球体高效硝化填料及其应用方法。
本发明技术方案如下：
一种多面球体硝化填料，其特征在于：硝化填料的整体结构为多面球体，外表面由多个锥形组块组合而成，球体内部是空心的。该多面球体硝化填料可通过3D打印等常规手段制得。
所述的锥形组块由多个等腰直角三角形和等边三角形组合而成，锥体的高为10-20mm；每个锥体组块有1处空缺。
将所述的多面球体硝化填料的球体中心到锥形组块底部的距离定义为多面球体的内径，所述的内径为15-40mm。
所述的多面球体硝化填料由聚乙烯和聚丙烯中的一种、玻璃纤维以及生物亲和组分按照质量比90-96：1-10：1-4配制而成；其中的生物亲和组分为聚丙烯酰胺、硬脂酸钙和海藻酸钠中的一种或多种，可以提高填料的生物亲和性。
所述填料应用于适配的硝化反应器的具体流程为：将所述的多面球体硝化填料放置在填料区，加入接种污泥进行挂膜，挂膜成功后，从反应器进水口进水，通过曝气泵对反应体系充氧，氧气通过曝气孔均匀分散到体系内，污水经过挂好生物膜的填料区进行硝化反应，然后部分污水通过循环管重新从反应器进水口进水，多面球体填料在循环泵的作用下达到较好的流化状态。部分污水经过澄清区后随反应器出水口流出。
所述的多面球体硝化填料的填充比为25%-60%。
本发明的填料与市售的传统K1、K3、波纹板、花环等填料相比有很大提升：
密度方面，通过调整不同原料之间的配比，使填料密度可调节，更利于填料在反应器内流化，解决了传统填料密度不可调导致的填料在反应器上部堆积堵塞的问题；同时，调节填料的密度可以降低填料流化所需的能耗，节省运行成本。经过大量实验，填料密度的优选范围确定为0.96-1.02g/cm3。
成分方面，加入的聚丙烯酰胺、硬脂酸钙和/或海藻酸钠使填料具有生物亲和性，促进硝化细菌在填料上的附着和生长，解决了硝化细菌在传统聚乙烯或聚丙烯材质填料上不易挂膜的问题。
构型方面，多面球体型结构使填料在反应器内易于旋转，更有利于传质，提高反应效率；填料锥形组块上的空缺设计使得硝化菌在内部保留，避免功能菌的流失；且填料表面的锥形组块设计增大了填料的比表面积，增大了体系污泥浓度，提高了反应器的去除负荷，解决了传统反应填料有效比表面积小，挂膜少的问题。
附图说明
图1为一种多面球体硝化填料示意图；
图2为锥形组块的细节图；
图3为硝化反应器结构示意图。
附图标记
1-锥形组块；2-空缺；3-反应器进水口；4-循环管；5-循环泵；6-曝气泵；7-曝气孔；8-填料区；9-多面球体硝化填料；10-澄清区；11-反应器出水口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
组装硝化反应器如图3所示，填料在反应器中的具体运行流程描述如下：
将本发明中的多面球体硝化填料9放置在填料区8，接种污泥为某市政污水处理厂二沉池污泥，污泥浓度为3000-5000mg/L，挂膜成功后，从反应器进水口3进水，通过曝气泵6对反应体系充氧，氧气通过曝气孔7均匀分散到体系内，溶解氧控制在2-5mg/L，污水经过挂好生物膜的填料区8进行硝化反应，然后部分污水通过循环管4重新从反应器进水口3进水，多面球体硝化填料9在循环泵5的作用下达到较好的流化状态。部分污水经过澄清区10后随反应器出水口11流出。
实施例1
采用本发明的填料在反应器中进行硝化实验，将聚丙烯、玻璃纤维、聚丙烯酰胺按照质量比为93:6:1制成密度为0.98g/cm3的填料，填充比为35%。填料内径为20mm，锥形组块高为10mm。反应器进水氨氮浓度约30 mg/L，水力停留时间2h，启动7d后，反应器出水达到1.5 mg/L以下，且水质稳定，氨氮去除率高于95%；对反应器长期运行监测，反应器内填料流化状态良好，出水水质稳定，未见填料堵塞现象，结合硝化菌生长情况，反应器40d冲洗一次即可，具体监测情况见表1。
表1 为实施例1的监测数据
实施例2
采用本发明的填料在反应器中进行硝化实验，将聚乙烯、玻璃纤维、硬脂酸钙、海藻酸钠按照质量比为96:2:1:1制成密度为0.99g/cm3的填料，填充比为40%。填料内径为25mm，锥形组块高为10mm。反应器进水氨氮浓度约30 mg/L，水力停留时间1.5h，启动6d后，反应器出水达到1.0 mg/L以下，且水质稳定，氨氮去除率高于95%；对反应器长期运行监测，反应器内填料流化状态良好，出水水质稳定，未见填料堵塞现象，结合硝化菌生长情况，反应器30d冲洗一次即可，具体监测情况见表2。
表2 为实施例2的监测数据
对比例1
采用市售聚乙烯材质K3填料在反应器中进行硝化实验，填料密度为0.95 g/cm3，填充比为35%。其他条件与实施例1相同，即反应器进水氨氮浓度约30 mg/L，水力停留时间2h。反应器运行至20d时去除率仅为50%左右，且因填料密度和构型限制，存在明显堵塞现象，需要2d冲洗一次，这也不利于生物膜的稳定和反应效率的提升，具体监测情况见表3。
表3对比例1的监测数据
对比例2
采用市售聚丙烯材质的花环填料在反应器中进行硝化实验，填料密度为0.92 g/cm3，填充比为40%。其他条件与实施例2相同，即反应器进水氨氮浓度约30 mg/L，水力停留时间1.5h。反应器运行至20d时去除率仅为40%左右，且因填料成分和构型限制，填料表面生物量较少，反应器效能提升空间有限，具体监测情况见表4。
表4对比例2的监测数据
对比例3
采用陶粒作为填料在反应器中进行硝化实验，填料密度为1.8 g/cm3，填充比为40%。其他条件与实施例1相同，其他条件与实施例1相同，即反应器进水氨氮浓度约30 mg/L，水力停留时间2h。反应器运行至20d时去除率仅为60%左右，且因填料密度和构型限制，存在明显堵塞现象，需要每天冲洗，具体监测情况见表5。
表5 为对比例3的监测数据
由实施例1、对比例1和对比例3可知，本发明的填料密度更易于流化，避免了堵塞问题，减少了冲洗频次，明显节省运行成本；同时，反应器启动时间短，反应速率快，具有明显优势。
由实施例2和对比例2可知，本发明的填料比表面积大，填料成分更利用微生物附着生长，反应效率提升快，出水浓度更低，具有明显优势。
综上所述，使用本发明的多面球体填料时硝化效率高、挂膜启动的时间短，本发明中填料的构型、密度和成分具有显著优势，更具市场竞争力。
Claims (5)
1.一种多面球体硝化填料的应用方法，其特征在于：所述的多面球体硝化填料（9）外表面由多个锥体组块（1）组合而成，每个锥体组块（1）有1处空缺（2）；
所述多面球体硝化填料（9）应用于硝化反应器的具体流程为：将所述的填料（9）放置在填料区（8），加入接种污泥进行挂膜，挂膜成功后，从反应器进水口（3）进水，通过曝气泵（6）对反应体系充氧，氧气通过曝气孔（7）均匀分散到体系内，污水经过挂好生物膜的填料区（8）进行硝化反应，然后部分污水通过循环管（4）重新从反应器进水口（3）进水，多面球体硝化填料（9）在循环泵（5）的作用下达到较好的流化状态；部分污水经过澄清区（10）后随反应器出水口（11）流出。
2.如权利要求1所述的应用方法，其特征在于：所述锥体组块（1）的高为10-20mm。
3.如权利要求1所述的应用方法，其特征在于：所述填料（9）的球体内径为15-40mm，球体内部是空心的。
4.如权利要求1所述的应用方法，其特征在于：所述的填料（9）由聚乙烯和聚丙烯中的一种、玻璃纤维、生物亲和组分按照质量比90-96：1-10：1-4配制而成，密度为0.96-1.02g/cm3；所述的生物亲和组分为聚丙烯酰胺、硬脂酸钙和海藻酸钠中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的应用方法，其特征在于：所述填料（9）的填充比为25%-60%。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008066244A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Samsung Engineering Co., Ltd. | Apparatus for treating high concentration organic waste water and method of treating high concentration organic waste water using the same |
| CN102659244A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-09-12 | 苏州科技学院 | 一体化内循环式脱氮除碳生物膜反应器及其操作方法 |
| CN108913679A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-30 | 河海大学 | 一种生物膜反应器用磁性生物载体及其制备方法 |
| CN109354188A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-19 | 浙江工业大学上虞研究院有限公司 | 一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法 |
| CN110655179A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-07 | 西南科技大学 | 一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用 |
| CN211310999U (zh) * | 2019-12-03 | 2020-08-21 | 江西夏氏春秋环境股份有限公司 | Mbbr污水处理用填料 |
| JP2022153873A (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-13 | 三菱ケミカル株式会社 | 微生物担体及び脱窒処理方法 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008066244A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Samsung Engineering Co., Ltd. | Apparatus for treating high concentration organic waste water and method of treating high concentration organic waste water using the same |
| CN102659244A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-09-12 | 苏州科技学院 | 一体化内循环式脱氮除碳生物膜反应器及其操作方法 |
| CN108913679A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-30 | 河海大学 | 一种生物膜反应器用磁性生物载体及其制备方法 |
| CN109354188A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-19 | 浙江工业大学上虞研究院有限公司 | 一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法 |
| CN110655179A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-07 | 西南科技大学 | 一种亲水性、生物亲和性悬浮填料及其制备方法和应用 |
| CN211310999U (zh) * | 2019-12-03 | 2020-08-21 | 江西夏氏春秋环境股份有限公司 | Mbbr污水处理用填料 |
| JP2022153873A (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-13 | 三菱ケミカル株式会社 | 微生物担体及び脱窒処理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 谭寿再等: "《环境工程反应动力学和反应器的设计与操作》", 中国轻工业出版社, pages: 209 * |
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