CN205241329U - 一种球状碳素纤维组合填料 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种球状碳素纤维组合填料，主体由网格球形壳体和碳素纤维束组成，网格球形壳体由两个对称的中空半球壳体相对拼接而成，碳素纤维束被夹持在这两个对称的半球壳体之间。本球状碳素纤维组合填料总体强度高、韧性好、抗冲击能力强、使用寿命长；其中的碳素纤维束具有巨大的表面积及生物附着能力，易于挂膜，水质净化效果好；采用球状立体网格结构，起到均匀布水、布气及切割气泡作用，并且充氧效率高，水头损失小，不易堵塞。

Description

一种球状碳素纤维组合填料

技术领域

本实用新型涉及水处理领域之污水处理构筑物内填料类型，特别涉及一种球形碳素纤维组合填料。

背景技术

在水处理工程实践中，常用的好氧生物处理技术包括活性污泥法和生物膜法两大类，与活性污泥法相比，生物膜法具有抗冲击负荷强、微生物浓度高、不发生污泥膨胀、微生物相丰富、食物链长、同时存在厌氧和好氧环境、剩余污泥量少等优点。在生物膜法中，生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的优点，在我国水处理中得到越来越多的应用。

生物接触氧化法的核心部分为生物填料，它是生物膜的载体，污水净化过程就是附着于填料之上以及悬浮于填料之间的微生物的新陈代谢过程。填料的特性对生物膜的性状、氧的利用率和水力分布条件等起重要作用，是直接影响生物接触氧化工艺处理效果的关键因素。

目前，我国已开发出多种应用于生物接触氧化工艺的填料，其中应用最普遍的有悬挂式软性组合填料（以下简述为“组合填料”）和悬浮式填料。组合填料是生物接触氧化中应用最广、处理效果最好的填料，其具有比表面积大、孔隙率高、化学性质稳定、易挂膜、价格低廉，且具有一定的布水布气作用，充氧率高等优点；但也存在填料中的纤维丝因强度不够在水流冲刷下容易断裂、且生物挂膜后容易结块降低比表面积而降低处理效果等缺陷。悬浮式填料有球状和柱状等形状，该种填料在气水作用下能够悬浮转动而具有较强的布水、布气功能，但存在比表面积小、不易挂膜等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种球状碳素纤维组合填料。该种填料的特点在于用悬浮填料的球状结构代替组合填料的双圈大塑料环结构，同时用强度更高、比表面积更大的碳素纤维束代替组合填料中的醛化纤维或涤纶丝，因而既耦合了组合填料和悬浮填料的优点，又克服了这两种填料的缺点，将具有更大的比表面积及污水处理效果。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种球状碳素纤维组合填料，主体由网格球形壳体和碳素纤维束组成。所述网格球形壳体由两个对称的中空半球壳体相对拼接而成，所述碳素纤维束被夹持在所述两个对称的半球壳体之间。

所述半球壳体均由若干横向加强圈和纵向加强圈（半圈）组成的网状半球面及中心环圈组成，所述网状半球面的凸顶端均设一个管节。

所述中心环圈包括一个位于中心的管节，环绕该管节的内圈和外圈，以及沿所述管节的侧壁呈放射状地延伸出6~8条骨架条，所述骨架条从内向外依次与所述内圈和外圈连接。所述中心环圈的内圈中相邻骨架条之间分布有雪花状枝条，该雪花状枝条既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。

所述碳素纤维束的两端均为自由端，中间则固定在所述中心环圈的内圈与骨架条的结合处，所述碳素纤维束的两个自由端则搭接在所述中心环圈的外圈上。

所述碳素纤维束中的纤维是经过浆纱过程特殊处理、并能够在水中迅速蔓延开的特殊纤维丝，每根碳素纤维束由12000~24000根直径为5~10μm的长纤维丝集合而成，所述长纤维丝上的各自表面上都有细微的凹凸结构，其形成的比表面积可达1000m²/g。

所述网格球形壳体由聚丙烯材料注塑而成，球体直径为80~150mm。

本实用新型具有如下优点及积极效果：

（1）用碳素纤维束代替常规组合填料中的醛化纤维或涤纶丝，可获得如下积极效果：①碳素纤维具有更高的强度、更好的韧性、且具有耐酸耐碱耐腐蚀以及突出的耐热耐低温性能，因而，具有更强的抗水力冲击能力，碳素纤维丝不易断裂，从而延长了填料的使用寿命；②每根碳素纤维束由12000~24000根直径为5~10μm的碳纤维丝集合而成，浸入水中后上万根纤维丝会迅速散开，形成丝状网结构，提供极大的生物附着面积，同时其具有良好的亲水性及生物附着能力，因而不仅可以利用其巨大的表面积及生物接触面积来快速吸附、拦截、网捕废水中的有机污染物、悬浮物、重金属等，同时能够吸引微生物菌群并使其在超细的碳纤维丝表面形成粘着性生物膜，利用生物膜中的好氧菌、厌氧菌和兼氧菌的生物氧化、硝化反硝化及吸收作用，有效去除废水中的有机物、氮、磷等污染物，使水质得到有效净化。

（2）用球状结构来替换常规组合填料的双圈大塑料环结构，利用球状体的空间立体网格结构，一方面能更有效地起到均匀布水、布气及切割气泡的作用，进一步提高充氧效率；另一方面以球面作为气、水的受力面，相较于圆形盘面，所受的冲击力更小，且球体结构强度更高、更稳定，因而使用寿命更长。

附图说明

图1是本实用新型球状碳素纤维组合填料的立体示意图；

图2是组成本实用新型球状体的半球壳体的结构示意图；

图3是组成本实用新型的碳素纤维束及中心环圈组合结构示意图；

图4是本实用新型球状碳素纤维组合填料成串装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图（图1~图4）对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施不限于此。

图1~图4展示了本实用新型的具体结构。由图1可知，一种球状碳素纤维组合填料，主体由网格球形壳体1和碳素纤维束2组成。所述网格球形壳体1由两个对称的中空半球壳体（1-1、1-2）相对拼接而成，所述碳素纤维束2被夹持在所述两个对称的半球壳体（1-1、1-2）之间。

由图2可知，所述半球壳体（1-1、1-2）均由若干横向加强圈5和纵向加强圈6（半圈）组成的网状半球面4及中心环圈3组成，所述网状半球面4的凸顶端均设一个管节7。

由图3所示，所述中心环圈3包括一个位于中心的管节8，环绕该管节8的内圈9和外圈10，及沿所述管节8的侧壁呈放射状地延伸出6~8条骨架条11，所述骨架条11从内向外依次与所述内圈9和外圈10连接。所述中心环圈3的内圈9中相邻骨架条11之间分布有雪花状枝条12。

由图3所示，所述碳素纤维束2的两端均为自由端，中间则固定在所述中心环圈3的内圈9与骨架条11的结合处，所述碳素纤维束2的两个自由端则搭接在所述中心环圈3的外圈10上。所述碳素纤维束2中的纤维是经过浆纱过程特殊处理、并能够在水中迅速蔓延开的特殊纤维丝，每根碳素纤维束由12000~24000根直径为5~10μm的长纤维丝集合而成，所述长纤维丝上的各自表面上都有细微的凹凸结构，其形成的比表面积可达1000m²/g。

由图4所示，用中心绳14和与所述管节7相适配的套管13将若干个所述球状碳素纤维组合填料按一定的垂直间距h固定成串，所述垂直间距h可为150~400mm，串与串之间的水平间距d可为200~500mm，一条成串的填料的有效长度可为1500~4000mm。在使用时，中心绳的上下两端固定在支架上，相邻两条填料串中的球状填料相互间隔排布。

所述网格球形壳体1由聚丙烯材料注塑而成，球体直径为80~150mm；所述中心绳14材质为塑料或聚酯纤维，所述套管13为塑料套管。

实际处理废水时，当废水浸没填料后，碳素纤维束迅速分散开来，在充氧曝气搅拌扰动下，微生物菌群在分散开来的碳素纤维丝的表面聚集，逐渐形成微生物膜，当废水流经填料时，生物膜与废水接触后将水中的污染物吸附在其表面，然后微生物将吸附在其表面的有机物、氮、磷等污染物作为其新陈代谢所需的营养物质，微生物在获取养料后不断生长繁殖和代谢死亡，生物膜也将在水流和曝气冲刷下不断更新和脱落，脱落的生物膜将沉入池底或随水流流出生物反应装置，生物膜不断更新换代，废水也将不断得到净化。

Claims (4)

1.一种球状碳素纤维组合填料，其特征在于：主体由网格球形壳体（1）和碳素纤维束（2）组成，所述网格球形壳体（1）由两个对称的中空半球壳体（1-1、1-2）相对拼接而成，所述碳素纤维束（2）被夹持在所述两个对称的半球壳体（1-1、1-2）之间，所述半球壳体（1-1、1-2）均由若干横向加强圈（5）和纵向加强圈（6）组成的网状半球面（4）及中心环圈（3）组成，所述网状半球面（4）的凸顶端均设一个管节（7）。

2.根据权利要求1所述一种球状碳素纤维组合填料，其特征在于：所述中心环圈（3）包括一个位于中心的管节（8），环绕该管节（8）的内圈（9）和外圈（10），及沿所述管节（8）的侧壁呈放射状地延伸出6~8条骨架条（11），所述骨架条（11）从内向外依次与所述内圈（9）和外圈（10）连接，所述中心环圈（3）的内圈（9）中相邻骨架条（11）之间分布有雪花状枝条（12）。

3.根据权利要求1所述一种球状碳素纤维组合填料，其特征在于：所述碳素纤维束（2）的两端均为自由端，中间则固定在所述中心环圈（3）的内圈（9）与骨架条（11）的结合处，所述碳素纤维束（2）的两个自由端则搭接在所述中心环圈（3）的外圈（10）上。

4.根据权利要求1所述一种球状碳素纤维组合填料，其特征在于：所述碳素纤维束（2）中的纤维是经过浆纱过程特殊处理、并能够在水中迅速蔓延开的特殊纤维丝，每根碳素纤维束由12000~24000根直径为5~10μm的长纤维丝集合而成，所述长纤维丝上的各自表面上都有细微的凹凸结构，其形成的比表面积达1000m²/g。